Ibeacon 的停車車位尋找及取車導航系統(tǒng)的研究

胡正凱，李銳振，王景雙

(1. 華北理工大學 電氣工程學院，河北 唐山 063210；2. 華北理工大學 電子科技實驗室，河北 唐山 063210)

0 引言

隨著人口和城市化的不斷擴大，停車場特別是地下停車場越來越多，停車場最大的特點就是找車位難、停車難。對于環(huán)境復雜的停車場或是比較大的停車場，車主很難找到一個車位并快速地停車，出停車場的時候也不容易快速地找到出去的路。大部分的時間，車主都在停車場里繞來繞去，浪費很多精力和時間。并且地下停車場結(jié)構(gòu)布局相似，即使在指導所停車位的情況下，車主也很容易迷路。為解決此問題，本文研究內(nèi)容屬于智慧停車場類型，建立了一個一體化的停車場后臺管理系統(tǒng)。

實現(xiàn)停車場停車自動導航、在線支付停車費，自動導航尋車的智能一體化服務，全面鋪設全自動化泊車管理系統(tǒng)，合理疏導車流，給車主帶來最大的便利，同時也大大節(jié)省了車主在停車場浪費的時間，最大程度為車主減少支出。解決了找車難，停車難的問題，同時提高停車場的工作效率，使地下停車場服務更價智能和高效。

隨著城市中各種車輛的增多，對停車設施的需求量不斷增加，因此出現(xiàn)了停車需求與停車空間不足、停車空間擴展與城市用地不足的矛盾。為了繼續(xù)擴大城市停車空間，采用停車設施地下化的方法，即建立地下停車場。其主要優(yōu)點有兩方面：第一，可以在地下空間狹窄的情況下提供大量車位。第二，節(jié)省城市用地，可以在經(jīng)濟合理的條件下滿足城市的停車需求。

目前，地下停車場由于缺少停車引導系統(tǒng)存在著一定局限性。

（1）車位利用率低下，場內(nèi)到底還有多少空車位，管理者對此知之甚少，只能靠人工勘察來統(tǒng)計，耗時耗力。由此看來，引入智能管理是必然趨勢

（2）車主進入車場后無法迅速的找到空車位停放車輛，只能在場內(nèi)無序流動中人工尋找空余車位，不但占用場內(nèi)車道資源，浪費時間降低效率，甚至造成場內(nèi)交通擁堵現(xiàn)象。

（3）地下停車場光線較弱且構(gòu)造相似，造成車主停車難的問題。并且在使用完車位后，尋車也成了問題。

為解決這些問題，本文研究了智慧停車場的類型，在停車場通過ibeacon 和藍牙，連接進入停車場的智能手機，建立了一個一體化的停車場后臺管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)以語音導航為主，指引車主停車和取車，用戶全程只需點擊停車和取車即可完成全部停取車的工作，操作簡單。

1 Ibeacon 系統(tǒng)的介紹

本系統(tǒng)所述ibeacon 發(fā)射器設備網(wǎng)絡向移動終端發(fā)射藍牙信號[1]，移動終端與服務器無線連接，后臺管理系統(tǒng)與服務器有線連接；停車檢測裝置與服務器無線連接。

服務器主要包括處理模塊，根據(jù)接收到的移動終端信息做出信息處理；存儲模塊，存儲車輛的位置信息、車位的使用情況、車位的編號信息、停車場的名稱信息、ibeacon 發(fā)射器的位置信息、ibeacon發(fā)射器的編號信息，停車檢測裝置的位置信息、編號信息和停車場的平面圖信息。

ibeacon 發(fā)射器設備網(wǎng)絡包括多個帶有標號的ibeacon 發(fā)射器安放在車道拐角以及車位處，ibeacon發(fā)射器輻射范圍可重疊。多個ibeacon 發(fā)射器設備發(fā)射信號，移動終端設備接受定位的距離信號信號及ibeacon 發(fā)射器的編號信息，再由移動終端匯總通過無線上傳至服務器。移動終端接收ibeacon 發(fā)射器的RSSI 值由于反射波等影響，信號在上下波動，并且無法確定其ibeacon 發(fā)射器的方位信號。所以，多臺ibeacon 發(fā)射器（至少兩臺）向移動終端發(fā)射藍牙信號[2]。

停車監(jiān)測裝置包括紅外線收發(fā)設備[6]或攝像頭及信息采集電路。通過停車監(jiān)測裝置檢測[7]車位是否停放車輛，并將車位的使用情況上傳至服務器。所述車位的使用情況信息主要用于后臺管理系統(tǒng)分析車位的使用情況，并與其他信息結(jié)合計算出最佳路線。

后臺管理系統(tǒng)是所述基于ibeacon 的停車車位尋找及取車導航系統(tǒng)總的控制中心，主要用于對服務器里記錄停車場車位使用情況以及剩余車位[8]的具體信息、停車場所有停放車輛的具體位置信息進行管理分析并計算出導航線路圖指引信息；所述導航線路圖指引信息是在所述后臺管理系統(tǒng)生成的，所述后臺管理系統(tǒng)根據(jù)服務器中存儲模塊的車輛的位置信息[3]、車位的使用情況、車位的編號信息、停車場的名稱信息、ibeacon 發(fā)射器的位置信息、ibeacon 發(fā)射器的編號信息，停車檢測裝置[9]的位置信息、編號信息和停車場的平面圖信息計算出最佳路徑，生成最佳的空余停車位以及針對這特定的停車位進行路線指引的導航線路圖，最后將所述路徑信息通過無線互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)送至用戶移動終端。所述最佳導引路徑是將服務器中的車輛的位置信號與預定車位的位置信息匯總放入上述的離線停車場平面圖之中，經(jīng)過智能化的編程實時計算最佳指引的導航線路圖。

用移動終端包括離線電子地圖、智能停車尋車導航APP、指南針、重力感應器、加速度感應器和陀螺儀，所述離線電子地圖是用戶在下載智能停車[4]尋車導航APP 時，自由選擇下載的離線停車場停車位平面地圖；所述指南針用于計算用戶的行駛方向，所述陀螺儀、重力感應器與加速度感應器判斷汽車行駛速度和行駛角度，如上坡下坡起步停車等；所述移動終端還用于將接收到的后臺管理系統(tǒng)發(fā)送的路徑信息或智能停車尋車導航 APP 根據(jù)離線電子地圖通過聲音和或影像的方式推送的路徑信息呈現(xiàn)給用戶；所述下載的離線停車場停車位平面地圖包括停車場的名稱、停車場的經(jīng)緯度、停車場的樓層信息、停車場每個車位的位置信息、停車場每個車位的車位號特征信息、停車場中道路信息、停車場設施信息。

具體的結(jié)構(gòu)如圖1。

該系統(tǒng)的特點主要有：

（1）停車場的出入識別系統(tǒng)都連接到同一個系統(tǒng)后臺，用戶可以通過手機號登錄到這個系統(tǒng)查看所有停車場信息，系統(tǒng)接收用戶的預約申 請，將預約申請指令下發(fā)至所要預約的車位，并即時將操作結(jié)果提示用戶是否有車位，能否預定等情況。

（2）進出口自動識別放行：無需人工取卡登記，車位可直接通過手機預約，進入停車場時，自動掃描手機預約的停車許可證，自動識別身份放行。離開停車場時，手機自動結(jié)算費用，付費成功即可離開。

圖1 Ibeacon 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 Fig.1 Structural diagram of Ibeacon system

2 Ibeacon 系統(tǒng)的實施方法

2.1 實施流程圖

圖2 Ibeacon 系統(tǒng)的實施流程圖 Fig.2 Implementation flow chart of Ibeacon system

2.2 結(jié)合具體實施例的詳細說明

（1）根據(jù)停車場的具體情況布置ibeacon 發(fā)射器設備網(wǎng)絡，ibeacon 發(fā)射器一般安放在車道拐角以及車位，ibeacon 發(fā)射器的輻射范圍可覆蓋。

（2）在每個車位布置停車檢測裝置。

（3）在云端架設服務器及后臺管理系統(tǒng)。

（4）車主在移動終端app上注冊機登陸，上傳一定的車輛信息，下載的離線停車場停車位平面地圖。并在終端上預約停車位，通過無線連接上傳至服務器。

（5）車輛進入停車場，ibeacon 網(wǎng)絡的多個ibeacon 發(fā)射器設備通過藍牙與移動終端互聯(lián)，由移動終端通過無線連接將車輛位置信息匯總上傳至服務器。

（6）停車監(jiān)測裝置通過紅外線或攝像頭檢測停車位有無車輛，通過無線連接將車位信息匯總上傳至服務器。

（7）服務器將車輛信息、車位使用情況信息，停車場平面圖等信息匯總[5]，經(jīng)后臺管理系統(tǒng)計算出最佳路徑，生成最佳的空余停車位以及針對這特定的停車位進行路線指引的導航線路圖，最后將所述路徑信息以聲音、圖像的方式通過無線互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)送至用戶移動終端。

（8）后臺管理系統(tǒng)經(jīng)多方信息匯總分析，防止多個車位被預約、車位被占的的情況。

（9）當一輛車占用量2 個停車位使其他車輛無法停入時，或占用臨車位一小部分，小車還可停入，那么此時忽略其干擾。若車輛如法停入，則報告系統(tǒng)，重新分配車位。

（10）用戶返回停車場找尋車輛停放具體位置信息時，用戶向服務器發(fā)出指令，該系統(tǒng)可根據(jù)用戶位置為客戶導航。開車出停車場的時候，由上述（4）（5）（6）將路徑信息通過無線互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)送至用戶移動終端[10]。

圖3 實施場地俯視圖 Fig.3 Implementing site overhead view

3 結(jié)論

本文通過對ibeacon 系統(tǒng)的應用，應用停車檢測裝置，后臺管理系統(tǒng)，以及在停車場通過布置ibeacon和藍牙，連接進入停車場的智能手機，實現(xiàn)了停車場停車自動導航、在線支付停車費，自動導航尋車的智能一體化服務，合理疏導車流，自動導航尋車的智能一體化服務，全面鋪設全自動化泊車管理系統(tǒng)，給車主帶來最大的便利，同時也大大節(jié)省了車主在停車場浪費的時間，最大程度為車主減少支出。該系統(tǒng)以語音導航為主，指引車主停車和取車，用戶全程只需點擊停車和取車即可完成全部停取車的工作，操作簡單。在很大程度上解決了車主找車位難、停車難等問題。