基于導航地圖的停車位信息實時發(fā)布系統(tǒng)研究

胡璐璐 鄧鐘

摘 ?要：針對停車難問題，利用現(xiàn)有導航地圖平臺，整合停車場位置信息，設計建立覆蓋全國的停車場點位圖層，在圖層中增加停車場空余車位信息字段，利用無線通信方式，建立停車場管理系統(tǒng)與導航地圖平臺之間的聯(lián)系，通過停車場管理系統(tǒng)實時上傳空余車位信息，用戶利用導航地圖查詢所在位置周邊停車場空余車位信息，并提供導航路線，解決用戶查找空余停車位問題。通過對系統(tǒng)的原型實現(xiàn)，可以有效緩解城市停車難問題。

關鍵詞：導航地圖;停車位發(fā)布系統(tǒng);NB-IoT技術

中圖分類號：TP311 ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）17-0145-04

Abstract：In order to solve the problem of parking difficulty，the location information of parking lots is integrated by using the existing navigation map platform. Design and establish of parking lot location layer which covers the whole country，add parking space information field in the floor，and establish the connection between parking lot management system and navigation map platform by wireless communication way，Through parking management system to upload the information of spare parking space in real-time，and provide navigation route to solve the problem of finding the spare parking space in the vicinity of the navigation map when people querying the location of parking space. Through the prototype implementation of the system，the problem of urban parking difficulty can be alleviated effectively.

Keywords：navigation map;parking space release system;NB-IoT technology

0 ?引 ?言

據(jù)公安部統(tǒng)計，截至2018年底，全國汽車保有量達2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長10.51%，從車輛類型看，小型載客汽車保有量達2.01億輛，首次突破2億輛，比2017年增加2085萬輛，增長11.56%，家用小型汽車不斷增長①。隨著汽車保有量的不斷增長，停車位數(shù)量嚴重不足，停車難問題日益凸顯，在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域和城市熱點商圈，停車問題更加突出。解決停車難問題關鍵是增加停車位數(shù)量，另外，通過信息化手段提高停車位的使用效率也是緩解停車難的一種有效方法。溫穎（2008年）針對停車誘導信息發(fā)布屏存在的問題，提出利用無線網(wǎng)絡技術、地理信息技術、移動終端技術實現(xiàn)城市移動智能停車，通過短信、呼叫中心等多種手段采集并發(fā)布大、中、小型各類停車場及車主需求等靜態(tài)及動態(tài)信息，合理、高效地配制停車位信息，從而在一定程度上緩解城市交通[1]。羅強（2016年）針對目前商業(yè)區(qū)及行政服務集中區(qū)停車難的現(xiàn)狀，研究了路邊空余停車位短時預測及停車誘導信息服務系統(tǒng)[2]。針對這一問題，研究人員根據(jù)不同情況設計和提出了各種解決方案，賈蘇元等設計了基于Android停車位的信息查詢系統(tǒng)[3]，張輝設計與實現(xiàn)停車位共享系統(tǒng)[4]，王東興等研究了基于WebGIS智能停車導航系統(tǒng)[5]，私家車位共享APP等。這些信息化系統(tǒng)都在一定程度上解決了停車位的利用率。然而，這些系統(tǒng)的實現(xiàn)都需要重新構建自己的系統(tǒng)平臺，布設新的硬件設施，對分散的停車場來說需要較大的投入，不同停車場利益難以協(xié)調(diào)，很難實施。如果利用停車場已有的系統(tǒng)，將停車場的剩余車位信息實時傳送到通用的導航信息平臺，用戶通過導航平臺獲取停車場剩余車位信息，通過導航平臺直接引導到相應停車場，能有效解決用戶找尋停車位難的問題，避免用戶找到的停車場可能無停車位的問題。同時可以減少開發(fā)系統(tǒng)、硬件投入等，節(jié)約了成本。

因此，本文設計通過現(xiàn)有導航地圖，采用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通信技術，將分散、獨立的停車場空余車位信息實時發(fā)送到現(xiàn)有導航地圖平臺，用戶根據(jù)現(xiàn)有導航地圖APP，在導航地圖上查找附近停車場空余車位信息，并根據(jù)停車場空余車位信息，確定合適的停車導航路線，解決用戶停車難問題。

1 ?現(xiàn)有導航地圖平臺概況

百度、騰訊、高德地圖是現(xiàn)在使用人數(shù)較多的導航APP，且人們?nèi)粘３鲂袑Ш蕉驾^依賴于這些現(xiàn)有知名度高的APP，用戶已經(jīng)比較熟悉使用起來也方便。目前，這些平臺上提供了大部分停車場的位置、類型、距離、營業(yè)時間等信息，少部分停車場還提供了停車位總量、停車位剩余量、收費標準等具體信息，但是覆蓋面不廣闊，而且是通過第三方多個數(shù)據(jù)平臺獲取的一些管理機制較完善的停車場的車位相關信息，這些信息只能說是一個參考，并不一定是實時更新的數(shù)據(jù)。所以，這對于車主來說還是不能夠實時清楚的了解附近停車場車位的剩余情況，只能到達目的停車場后才能知道車位的相關信息，這無疑增加了車主的時間成本和資源的消耗，也加劇了交通擁堵的狀況。

針對上述存在的問題，人們也在不斷地尋求解決方法，但是人們熟悉的現(xiàn)有導航地圖平臺如果能夠打破停車位信息孤島的問題，將為人們的日常出行帶來極大地便利，也能夠給用戶帶去更好的體驗和服務，在很大程度上提高了停車場停車位的利用率，一定程度上解決了交通擁堵問題，而且還能夠進一步提高現(xiàn)有導航地圖的社會競爭力，是一個一舉多得的便民服務、良心工程。

2 ?導航地圖停車位發(fā)布系統(tǒng)設計

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）是IoT領域一個新興的技術，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）?；诜涓C的窄帶物聯(lián)網(wǎng)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡的一個重要分支。

NB-IoT構建于蜂窩網(wǎng)絡，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。NB-IoT支持待機時間長、對網(wǎng)絡連接要求較高設備的高效連接。NB-IoT使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護帶或獨立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡共存。

NB-IoT最核心的技術就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)在搭建的云平臺上進行傳輸，用戶通過UDP、TCP等通信協(xié)議連接云平臺，經(jīng)過規(guī)定的指令實現(xiàn)數(shù)據(jù)上發(fā)及數(shù)據(jù)讀取，上發(fā)的數(shù)據(jù)一律存儲在NB-IoT云平臺的數(shù)據(jù)庫中。NB-IoT設備電池壽命可以提高至至少10年，同時還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。

2.1 ?基于導航地圖的停車位發(fā)布系統(tǒng)概述

系統(tǒng)獲取停車場車位數(shù)據(jù)信息，實時發(fā)送到現(xiàn)有的導航地圖平臺共享，提高車位利用率、減少車主找車位時間。用戶打開導航地圖，通過GPS定位功能定位用戶位置，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中停車場的信息，查詢停車場車位信息后，提供最短路徑的算法，并引導至附近合適的停車位。這樣通過現(xiàn)有導航地圖平臺查詢附近停車位數(shù)量、剩余數(shù)量、位置等信息的方式，能夠方便快捷地找到車主心儀的車位。

2.2 ?系統(tǒng)總體架構

停車場智能化管理日趨完善，但其剩余車位數(shù)據(jù)無法讓用戶實時獲取?，F(xiàn)將其服務器內(nèi)剩余車位數(shù)據(jù)通過ArcGIS將停車場點位數(shù)據(jù)加載在現(xiàn)有導航地圖圖層，利用NB-IoT網(wǎng)絡將車位信息實時發(fā)布到NB-IoT云平臺的數(shù)據(jù)庫中，然后通過規(guī)范的接口協(xié)議與現(xiàn)有導航地圖預留的API接口進行數(shù)據(jù)的交換，這樣用戶就可以在導航地圖APP實時查詢到停車場車位信息。系統(tǒng)結構如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)層：包括停車場屬性數(shù)據(jù)、停車場空間位置、停車位屬性數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層是整個系統(tǒng)的基礎，為數(shù)據(jù)查詢提供依據(jù)?，F(xiàn)在停車場的智能化管理程度越來越強，馬依婷[6]等提出的大型停車場導航系統(tǒng)為數(shù)據(jù)的采集提供了良好的技術支持。

（2）操作邏輯層：包括ArcGIS處理軟件和NB-IoT網(wǎng)絡服務。操作邏輯層是數(shù)據(jù)庫技術支持的重要部分。利用ArcGIS技術將數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)加載在導航地圖的點位圖層中，然后NB-IoT網(wǎng)絡通過規(guī)范的接口協(xié)議，收發(fā)傳輸數(shù)據(jù)到導航地圖預留接口。點位圖層結合如圖2所示。

（3）用戶層：用戶使用平臺，可以獲取停車位實時信息，為用戶提供查詢、導航等服務。應用層是數(shù)據(jù)庫的服務表達層，是用戶直接接觸操作的部分。

3 ?停車位信息發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設計

根據(jù)系統(tǒng)設計總體架構設計，系統(tǒng)利用NB-IoT網(wǎng)絡在分散的停車場與導航平臺之間建立聯(lián)系，實現(xiàn)停車場與導航平臺之間的信息交流[7]。為實現(xiàn)停車場空余停車位信息在導航平臺上的實時發(fā)布，關鍵是設計適合現(xiàn)有導航地圖、用戶、停車場空余車位的數(shù)據(jù)庫，在不改變導航地圖、用戶和停車場三方原有信息庫的基礎上，建立關聯(lián)三方關系的數(shù)據(jù)模型，形成關系表，實現(xiàn)用戶需求。在本系統(tǒng)中設計三個實體：停車場實體、用戶實體、導航地圖實體，它們之間關系[8]，如圖3所示。

圖3中一個導航平臺管理n個停車場，一個導航地圖對應n個用戶查詢和預訂停車場空余車位。

系統(tǒng)利用停車場、導航平臺現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)增加關系表，實現(xiàn)停車場、導航地圖、用戶信息表如下所示。

（1）停車場信息表（Parking_Space）：用于停車場車位使用情況信息收集和管理，關系模式為（ID、空間位置、空余車位數(shù)、類型、營業(yè)時間、收費標準、總車位數(shù)、備注），對應關系如表1所示。

（2）導航地圖信息表（Navigation_Map）：用于停車場位置導航管理，關系模式為（圖斑ID、地址描述、停車場ID），對應關系如表2所示。

（3）用戶信息表（User_Info）：主要是需要使用停車場停車位的用戶，關系模式為（用戶ID、用戶名、停車場ID、訂單號），對應關系如表3所示。

停車位信息發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大，需要一個功能強大和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫的支持，主要包括地圖導航模塊、停車場與停車位查詢模塊、后臺管理模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸?shù)?大功能模塊。

地圖導航模塊主要包括路徑導航、定位等功能。這部分模塊現(xiàn)有導航地圖技術都已經(jīng)很成熟了。主要是存儲了大量道路線、道路節(jié)點、建筑物和行車路徑等。

停車場與停車位查詢模塊主要包含兩種搜索方式：一是按關鍵字模糊搜索，二是按區(qū)域范圍搜索（兩者都應基于當前用戶位置）。此模塊是基于數(shù)據(jù)庫內(nèi)所提供的數(shù)據(jù)進行搜索查詢操作，是提取數(shù)據(jù)庫信息的模塊。

后臺管理模塊是為系統(tǒng)管理員提供維護功能和完成停車場的部署與實時數(shù)據(jù)更新，以便配合客戶端完成停車業(yè)務，是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的基礎。其數(shù)據(jù)庫內(nèi)停車場信息E-R圖如圖3所示。

數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸模塊主要利用NB-IoT網(wǎng)絡技術，將數(shù)據(jù)存儲在其云平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、存儲功能。云平臺本身是一個功能強大的數(shù)據(jù)庫，可進行數(shù)據(jù)存儲，存儲在處理的綜合平臺。

數(shù)據(jù)庫設計的實用原則是：在數(shù)據(jù)冗余和處理速度上找到合適的平衡點。后臺管理模塊采用SQL Serve數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，服務器程序采用Java語言開發(fā)，通訊技術采用NB-IoT網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲功能?？蛻舳瞬捎肅#語言，實現(xiàn)停車場的查詢管理等功能。

4 ?結 ?論

通過停車位信息化共享，可以大幅提高公共停車位利用率。由于導航地圖使用廣泛，通過在現(xiàn)有的導航地圖加載停車場空余車位信息，可以使空余車位信息共享范圍更廣;另外，導航地圖系統(tǒng)已經(jīng)為用戶廣泛接受，在導航地圖上添加停車場空余位置信息的搜索，避免再次開發(fā)新的APP系統(tǒng)，減少了用戶和停車場經(jīng)濟支出;并且，此功能為用戶提供了更好的服務，能夠增強地圖APP在市場上的競爭力。本系統(tǒng)設計在技術實現(xiàn)上應該不存在問題，在實現(xiàn)過程中需要導航地圖企業(yè)和停車場管理部門的支持，才能達到設計目標。

參考文獻：

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[6] 馬依婷，賈小林，李春燕，等.基于RFDI的大型停車場泊車導航系統(tǒng)的設計 [J].物聯(lián)網(wǎng)技術，2018，8（6）：65-67+71.

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作者簡介：胡璐璐（1998-），女，漢族，福建長汀人，本科在讀，研究方向：導航工程。