基于無線收發(fā)裝置的車庫尋車系統(tǒng)

曹姍 陳俊鋒 吳書慶 溫馨 江學(xué)堃

【摘 ?要】中大型車庫的路線復(fù)雜，車主往往因?yàn)槊允Х较蛘也坏狡嚕?018年英國《獨(dú)立報(bào)》一項(xiàng)調(diào)查顯示，英國車主平均每年總計(jì)耗時(shí)3500萬小時(shí)尋找停放的汽車，男性平均每次花費(fèi)12分鐘，女性平均每次花費(fèi)8分鐘尋車，這已經(jīng)嚴(yán)重影響了出行效率和生活質(zhì)量，而市面上缺少為車主指引汽車方向的有效方法。本文介紹了一種基于無線收發(fā)裝置的車庫尋車系統(tǒng)，依據(jù)無線電傳播的理論知識，提出利用信號強(qiáng)度定向?qū)ぼ囆碌姆椒ǎO(shè)計(jì)了一對一通信-遠(yuǎn)距離通信-定向一體化的無線收發(fā)裝置，有效解決了尋車難題，實(shí)現(xiàn)了尋車方法的創(chuàng)新。

【關(guān)鍵詞】尋車;無線遙控;唯一識別;信號定向

引言

“智慧交通”是近幾年的熱門詞匯，是在傳統(tǒng)交通系統(tǒng)之上，通過整合通信技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)等高新技術(shù)而形成的一種綜合性運(yùn)輸管理領(lǐng)域，它的出現(xiàn)旨在利用先進(jìn)的技術(shù)去解決傳統(tǒng)交通中存在的不足與缺陷，對交通系統(tǒng)提出更加有技術(shù)性、創(chuàng)新性的想法和舉措，從而便利人們的生活，讓人工智能實(shí)體化，進(jìn)入交通領(lǐng)域，其中熱門的研究方向有無人駕駛、交通狀態(tài)感知、軌道交通智能化等。

車庫尋車是交通領(lǐng)域中不可避免且目前未能很好解決的問題，尋車耗時(shí)長會嚴(yán)重影響車主的生活質(zhì)量以及停車場車位的利用效率，是傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)中存在的應(yīng)用類問題。市面上已存在尋車方法的有：停車場找車機(jī)、找車APP與導(dǎo)航軟件、停車場區(qū)域拍照、智能機(jī)器人引導(dǎo)等方法，它們由于應(yīng)用不方便或存在偏差，總使用率不到百分之七，且車主在車庫中迷失方向是尋車中的主要問題，針對為車主實(shí)時(shí)指引汽車方位的尋車方法目前還不存在，而利用“智慧交通”的理念，整合通信技術(shù)等高新技術(shù)解決尋車難題，是本文的創(chuàng)新與前沿之處。

1.車庫尋車現(xiàn)狀存在的問題

目前車庫尋車的問題還沒有被很好解決，市面上已有的尋車方法的主要優(yōu)缺點(diǎn)如下：

（1）停車場找車機(jī)，可以告知車輛所在區(qū)域，但不能實(shí)時(shí)引導(dǎo)，有效性差;

（2）找車APP、導(dǎo)航軟件，可以實(shí)時(shí)引導(dǎo)路線，但因地下車庫信號差，路線存在很大誤差;

（3）停車區(qū)域拍照，可以依據(jù)照片信息給車主提醒，但車主容易忘記拍照，實(shí)施性差;

（4）智能機(jī)器人引導(dǎo)，可以將車主引導(dǎo)到汽車所在位置，但價(jià)格高昂，難以推廣。

現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)該運(yùn)用不方便或存在偏差，總使用率不到百分之七，市面上缺少為車主實(shí)時(shí)指引汽車方位的尋車技術(shù)，故而有了本文基于無線收發(fā)裝置的實(shí)時(shí)引導(dǎo)尋車系統(tǒng)的產(chǎn)生。

2.技術(shù)方案

2.1裝置尋車流程

本文尋車系統(tǒng)的裝置分為手持和車載兩部分，手持裝置是車主攜帶，為信號接收裝置，車載裝置放置于汽車駕駛臺上，為信號發(fā)射裝置。當(dāng)車主進(jìn)入車庫后，按下手持裝置尋車按鍵，建立起手持裝置與車載裝置的通信關(guān)系，車主旋轉(zhuǎn)手持裝置，當(dāng)接收天線與發(fā)射天線正對時(shí)，指示燈會亮起，從而提醒車主汽車所在方位，如此車主依據(jù)不同的路徑均可快速找到車輛。

2.2收發(fā)裝置一對一通信

在尋車中，手持裝置接收到的必須是對應(yīng)汽車發(fā)射裝置的信號，即在通信的過程中需要進(jìn)行加密和解密，本文裝置使用學(xué)習(xí)型編解碼芯片EV1527來實(shí)現(xiàn)收發(fā)裝置的一對一通信，它具有保密性高、編碼重復(fù)率低于一萬分之一、操作簡單的優(yōu)點(diǎn)，通過按下對碼按鍵和發(fā)射按鍵進(jìn)行互相學(xué)習(xí)后，手持裝置就能唯一識別發(fā)射裝置的信號。

2.3信號強(qiáng)度比較定向

為了提高系統(tǒng)的簡便性，本文裝置只使用一套無線收發(fā)模塊解決定向問題，測向的方法是信號強(qiáng)度比較法定向。測向裝置包括三方面：學(xué)習(xí)型編解碼遙控，接收器，兩部分協(xié)作完成測向。

學(xué)習(xí)型編解碼遙控用來發(fā)射433MHz的編碼信號。此設(shè)備為車載模塊，使用全向天線，向設(shè)備四周發(fā)射信號。

接收器由MCU，解碼模塊與定向天線組成。接收器中的定向天線接收到編碼信號后，解碼模塊進(jìn)行解碼操作，若是接收到正確信號，則MCU將信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并存儲所接收的最強(qiáng)的信號的數(shù)值，當(dāng)再次掃描到最強(qiáng)信號時(shí)，控制指示燈亮，指示正確的尋車方向。

用戶手持接收器，按下尋車按鍵進(jìn)行第一次掃描，若檢測到正確信號，則MCU存儲檢測到的最大信號，隨后用戶進(jìn)行第二次掃描，當(dāng)掃描到最大信號時(shí)，即接收器與汽車的直線距離最小時(shí)，顯示燈亮。

3.裝置展示與測試效果

3.1裝置展示

經(jīng)過多次的改進(jìn)與實(shí)驗(yàn)，基于無線收發(fā)裝置的車庫尋車系統(tǒng)已經(jīng)搭建完畢，展示圖如圖5所示，左側(cè)是車載發(fā)射裝置，體積小巧，可放置在車上的駕駛臺或其他位置，只需要天線方向與車頭方向相同即可，右側(cè)是手持接收裝置，可看出指示燈和定向天線都安裝在外側(cè)，可以通過指示燈清晰地為車主指引方向。

3.2測試效果

本文尋車系統(tǒng)制作完成后，進(jìn)行了大量測試，就準(zhǔn)確性以及通信距離做了更具體的統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下表所示。

由表1可以看出，在無障礙物阻擋的理想空曠處，裝置的通信距離可達(dá)到300米，準(zhǔn)確度達(dá)到了百分之百，相隔八米寬的實(shí)驗(yàn)樓，由于實(shí)驗(yàn)樓的阻隔，通信距離有所下降，但是準(zhǔn)確度依然達(dá)到了百分之百，在實(shí)際尋車場所的小規(guī)模地下停車庫中，通信距離達(dá)到250米，且判斷準(zhǔn)確率非常高，完全可適用于尋車，在實(shí)際尋車場所的較大規(guī)模的商場地下停車庫中，通信距離亦達(dá)到了230米，且準(zhǔn)確度超過了95%，可以滿足中大型停車庫中的尋車條件。

4.結(jié)語

本文主要以“智慧交通”理論為出發(fā)點(diǎn)，通過通信理論知識，提出利用信號強(qiáng)度定向?qū)ぼ囆碌姆椒?，設(shè)計(jì)了一對一通信-遠(yuǎn)距離通信-定向一體化的無線收發(fā)裝置，彌補(bǔ)了市面上缺少直接為車主指引方向的有效尋車方法的不足，使得車庫尋車的難題被有效解決，而且更具技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。將我們的研究思路運(yùn)用到其他領(lǐng)域中，如定位手環(huán)、老人防走失等方位問題中也具有很強(qiáng)的實(shí)用性，可以解決障礙物干擾信號的問題，在眾多場景中均可應(yīng)用，具有很強(qiáng)的拓展性。

本文的尋車裝置即可單獨(dú)做成收發(fā)裝置應(yīng)用在單個(gè)車主上，也可以與汽車公司合作，將車載接收裝置融入汽車，手持發(fā)射裝置集成入汽車鑰匙，從而給更多的車主帶去方便，也讓汽車鑰匙的價(jià)值更加多樣、全面。相信隨著集成技術(shù)和智慧交通的發(fā)展，未來的交通領(lǐng)域以及汽車產(chǎn)業(yè)中會出現(xiàn)更多小型化、便捷化、能解決實(shí)際問題的新發(fā)明。

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