基于UWB定位的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

程少如 劉晉卓 高秀

摘要：主要介紹基于UWB的定位系統(tǒng)通過手機(jī)端App實(shí)現(xiàn)車庫(kù)管理系統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)。闡述該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特色及創(chuàng)新方法，現(xiàn)存的車庫(kù)管理系統(tǒng)存在的問題，以及解決問題的方法?；赨WB系統(tǒng)的手機(jī)端支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于車庫(kù)管理系統(tǒng)中的趨勢(shì)與發(fā)展。

關(guān)鍵字：UWB定位系統(tǒng);手機(jī);車庫(kù)管理系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，生活中汽車的保有量在逐漸的增大，受到地面空間的限制以及其他地面資源的占用，車庫(kù)成為人們停放車輛的必然選擇，大部分的小區(qū)以及高層建筑都建立了相應(yīng)的地下車庫(kù)。但是由于對(duì)車庫(kù)的復(fù)雜構(gòu)造以及車輛指示標(biāo)志的不熟悉，常常導(dǎo)致車主找不到停車位或車主找不到車的情況。同時(shí)由于智能手機(jī)的發(fā)展與普及，基于UWB定位系統(tǒng)的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)得到了發(fā)揮其作用的機(jī)會(huì)。

1 當(dāng)前地面停車位使用中存在的問題及解決對(duì)策

室內(nèi)定位服務(wù)行業(yè)中不容忽視的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)所便是停車場(chǎng)，現(xiàn)今社會(huì)出行便捷化成為了城市快節(jié)奏生活的標(biāo)準(zhǔn)。在這種快捷化的背景下，私家車迅猛增加并持續(xù)上漲，導(dǎo)致停車場(chǎng)和地下停車場(chǎng)的停車位越來越短缺，很多熱門區(qū)域停車場(chǎng)車位更為緊張，進(jìn)而給人們開車出行帶來了很大的問題[1]。

第一、停車難。在一些相對(duì)比較大型的停車場(chǎng)所里面，特別是大型商場(chǎng)地下停車場(chǎng)，車主想要快速找到合適的停車位是一件比較困難的事情。

第二、找車難。由于停車場(chǎng)面積大、車位多，車輛停放得密密麻麻，方向不易辨識(shí)，環(huán)境及標(biāo)志物也大都相似，當(dāng)車主返回停車場(chǎng)取車時(shí)，常常是已經(jīng)忘記自己把車輛停放在了哪里，找車十分不方便。

當(dāng)“停車難”和“找車難”并肩成為城市交通難題時(shí)，提升停車位的周轉(zhuǎn)效率成為了緩解車位短缺的重要途徑之一。

針對(duì)停車場(chǎng)這一室內(nèi)定位服務(wù)領(lǐng)域出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)并研究出基于UWB的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是利用超寬帶通信技術(shù)（UWB）和藍(lán)牙技術(shù)借助手機(jī)端進(jìn)行定位導(dǎo)航，為停車場(chǎng)用戶提供精確定位導(dǎo)航找車。它的功能有：利用UWB技術(shù)為手機(jī)客戶端用戶提供停車場(chǎng)內(nèi)的定位導(dǎo)航功能，實(shí)時(shí)為用戶提供停車場(chǎng)內(nèi)的位置服務(wù)，包括為其提供停車位的數(shù)量顯示，停車位至出口的最短路徑導(dǎo)航，記錄停車時(shí)長(zhǎng)以方便計(jì)費(fèi)，精確標(biāo)記停車位，防止車輛被盜，利用藍(lán)牙技術(shù)當(dāng)用戶返回時(shí)尋車提供導(dǎo)航等。

2 基于UWB定位的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)

由于全球定位系統(tǒng)（GPS）越來越無(wú)法滿足人們對(duì)室內(nèi)高精度、高標(biāo)準(zhǔn)的定位需求，因此此項(xiàng)目的主要目的是通過使用一種更精確的UWB超寬帶通信技術(shù)，來解決室內(nèi)GPS導(dǎo)航在車庫(kù)等室內(nèi)建筑物內(nèi)信號(hào)弱，定位精確差等問題[2]。

2.1應(yīng)用先進(jìn)新興技術(shù)——UWB超寬帶通信技術(shù)。該項(xiàng)目利用UWB超寬帶通信技術(shù)來進(jìn)行車庫(kù)的導(dǎo)航，切實(shí)解決其他導(dǎo)航系統(tǒng)在室內(nèi)信號(hào)弱等問題，從而解決車主在環(huán)境復(fù)雜的停車場(chǎng)內(nèi)“停車難”和“找車難”的問題。

2.2將UWB技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)集成應(yīng)用。此系統(tǒng)首次實(shí)現(xiàn)室內(nèi)UWB和藍(lán)牙定位技術(shù)的集成應(yīng)用，兩項(xiàng)技術(shù)一同應(yīng)用使得該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多種功能，既能幫助車主在停車時(shí)快速找到車位，又能幫助車主在返回時(shí)迅速準(zhǔn)確找到愛車，極大地滿足了用戶需求。

2.3實(shí)現(xiàn)正向找車位—反向?qū)ぼ嚒?jì)時(shí)計(jì)費(fèi)的車庫(kù)系統(tǒng)一條龍服務(wù)。除了導(dǎo)航定位之外，此系統(tǒng)還擁有一系列配套服務(wù)，該系統(tǒng)利用手機(jī)App平臺(tái)來集成除了導(dǎo)航定位以外的的其他功能，如查看空余車位，計(jì)費(fèi)收費(fèi)等一系列配套服務(wù)。并用此App實(shí)現(xiàn)用戶對(duì)系統(tǒng)的使用和管理員對(duì)系統(tǒng)的的操作控制。

3 對(duì)傳統(tǒng)車庫(kù)管理系統(tǒng)的改革與創(chuàng)新

3.1精準(zhǔn)定位，抗干擾能力強(qiáng)

該系統(tǒng)采用UWB定位技術(shù)，定位精度優(yōu)于其他定位技術(shù)，可達(dá)到10cm以內(nèi)。目前室內(nèi)定位技術(shù)還有wifi定位、藍(lán)牙定位等。Wifi定位精度為5～10米，藍(lán)牙定位精度為3米，精度均較差，而且遇到干擾時(shí)定位精度會(huì)大打折扣。而此系統(tǒng)使用的定位技術(shù)精度可達(dá)到10cm以內(nèi)，并且抗干擾性能優(yōu)于wifi和藍(lán)牙。

3.2通過手機(jī)App導(dǎo)航

車庫(kù)管理系統(tǒng)應(yīng)用于停車場(chǎng)，司機(jī)可以通過手機(jī)App查看當(dāng)前停車場(chǎng)內(nèi)的空余車位，并且可以定位司機(jī)所在位置，引導(dǎo)司機(jī)前往目的停車位，方便司機(jī)在車庫(kù)中尋找車位。

3.3實(shí)時(shí)監(jiān)控車輛信息

車主離開停車場(chǎng)以后，隨時(shí)可以通過手機(jī)App定位自己汽車所在位置，并且App內(nèi)配有導(dǎo)航技術(shù)，可以引導(dǎo)司機(jī)前往愛車所在位置，減少了車主尋找自己愛車的麻煩[3]。

3.4兩種定位技術(shù)的結(jié)合

正向?qū)ふ铱哲囄徊捎酶呔鹊腢WB室內(nèi)定位技術(shù)，反向?qū)ぼ嚥捎帽憬莸乃{(lán)牙技術(shù)。UWB精度高的特點(diǎn)有利于車主快速準(zhǔn)確找到所需要的空余車位，對(duì)于車庫(kù)管理系統(tǒng)，電腦終端也更能精確地顯示已被占用車位的精確位置，方便其他車主使用其他空余車位;車主進(jìn)入車庫(kù)之后將標(biāo)簽放在車上用于定位車的位置，返回時(shí)只需要使用手機(jī)藍(lán)牙定位，使用手機(jī)App進(jìn)行導(dǎo)航即可。兩種技術(shù)的結(jié)合既方便了車主和車庫(kù)管理人員，又提高了車位的利用率。

4 項(xiàng)目的市場(chǎng)調(diào)研

4.1社會(huì)方面

基于UWB的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)可大幅度提升停車位的周轉(zhuǎn)效率，可有效緩解停車位緊張短缺的城市問題，緩解城市交通壓力有利于政府更好的維護(hù)城市交通秩序。另外，一條龍式系統(tǒng)性服務(wù)使得人們的出行更方便，生活更美好[4]。

4.2經(jīng)濟(jì)方面

由于該系統(tǒng)可以極大地提高停車位的利用率、大幅度提升停車位的周轉(zhuǎn)效率，本項(xiàng)目可提高停車場(chǎng)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率，推動(dòng)停車場(chǎng)產(chǎn)業(yè)更好更快的發(fā)展，從而帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)而拉動(dòng)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

4.3車主方面

該項(xiàng)目可有效的解決停車場(chǎng)中“停車難”和“找車難”的問題，極大的方便了車主駕車出行，節(jié)省了車主在停車場(chǎng)中停車找車所需要的時(shí)間，使車主駕車出行更加舒心。

5 該系統(tǒng)未來發(fā)展的可行性分析

5.1抗干擾性好、穿透力強(qiáng)、保密性能好。

UWB室內(nèi)定位技術(shù)，相比于其他定位技術(shù)，如wifi，超聲波，紅外線等具有較好的綜合性，其定位精度可達(dá)到10cm以內(nèi)，而wifi技術(shù)的精度大約為2～50m，其優(yōu)越性顯而易見。在傳輸距離上，紅外線和超聲波都比較近，超寬帶能傳輸?shù)木嚯x相對(duì)來說較遠(yuǎn)。在穿透性上，超寬帶也體現(xiàn)出其較好的優(yōu)勢(shì)?？偟膩碚f，優(yōu)勢(shì)概括如下，高精度：典型定位精度10cm;快速跟蹤：實(shí)時(shí)跟蹤，每0.01秒一次;覆蓋范圍廣：?jiǎn)卧究筛采w10000平方米范圍;大用戶量：系統(tǒng)容量支持萬(wàn)級(jí)標(biāo)簽訪問，容量支持1700個(gè)標(biāo)簽接入，多標(biāo)簽并發(fā)支持實(shí)時(shí)識(shí)別。通信性能高：近距離應(yīng)用發(fā)射功率<1mW，與同頻段窄帶通信系統(tǒng)良好共存[5]。

5.2智能手機(jī)支持超寬帶有著廣闊的市場(chǎng)

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，我國(guó)智能手機(jī)保有量逐年增高，這為本團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)智能手機(jī)支持超寬帶定位的戰(zhàn)略提供了廣闊的市場(chǎng)和巨大的可行性。

結(jié)語(yǔ)：本文介紹了基于UWB定位的手機(jī)端車庫(kù)管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)、特征以及市場(chǎng)發(fā)展的前景，通過該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)了對(duì)車庫(kù)內(nèi)車輛的實(shí)時(shí)定位，并在實(shí)際停車場(chǎng)中進(jìn)行了車輛定位測(cè)試，驗(yàn)證了系統(tǒng)的可行性。通過手機(jī)移動(dòng)端實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息的查詢可以精確的了解車庫(kù)內(nèi)的具體情況。能夠?yàn)轳{駛者提供車庫(kù)路線的導(dǎo)航服務(wù)，規(guī)劃路線，為駕駛者停車和取車提供便利。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳旻哲.基于UWB的室內(nèi)停車場(chǎng)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].華中師范大學(xué)，2018.

[2]李佳.基于GPS/WiFi/蜂窩的室內(nèi)外無(wú)縫定位技術(shù)研究及定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].西南交通大學(xué)，2016.

[3]吳云.基于移動(dòng)終端的大型停車場(chǎng)反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江工業(yè)大學(xué)，2016.

[4]曹祥紅，張華.基于UWB的地下停車場(chǎng)車輛定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2017，40（09）：136-140.

[5]米偉娟.基于WiFi的室內(nèi)定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].河北科技大學(xué)，2019.