智能停車場自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)的啟發(fā)式引導(dǎo)算法設(shè)計(jì)

張欣悅 熊衛(wèi)衛(wèi) 祝圓智 趙瑩

摘要：智能停車場自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)是在進(jìn)出口以及車場內(nèi)適當(dāng)間隔位置安裝指示引導(dǎo)信號(hào)燈，中央控制系統(tǒng)檢測到車輛進(jìn)入停車場，并通過準(zhǔn)確控制每一個(gè)LED指引燈來引導(dǎo)車輛到達(dá)系統(tǒng)自動(dòng)分配的固定停車位，保證車輛正確行使，減少車主在停車場內(nèi)做無用繞圈行使。提高進(jìn)出停車場通道通行的效率，以便于更好地保證停車場內(nèi)交通安全、順暢。

Abstract： The development and design of automatic guidance system for intelligent parking lot is to install indicator guide lights at the entrance and exit and at appropriate intervals in the parking lot. The central control system detects that the vehicle enters the parking lot and guides the vehicle to the fixed parking space automatically assigned by the system by accurately controlling each led indicator light， to ensure that the vehicle runs correctly and reduce the numbers of car owners making useless circles in the parking lot， improve the efficiency of access to and from the parking lot， so as to better ensure the safety and smoothness of traffic in the parking lot.

關(guān)鍵詞：智能停車場;算法設(shè)計(jì);啟發(fā)式引導(dǎo)

Key words： intelligent parking lot;algorithm;heuristic guide

中圖分類號(hào)：U491.71? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）31-0187-02

0? 引言

經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人們生活水平也逐漸提高，汽車作為代步工具方便人們出行的同時(shí)也給人們帶來了交通擁堵、停車問題等困擾。

同時(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也被應(yīng)用到生活的方方面面。電子計(jì)算機(jī)和地下停車場系統(tǒng)的完美結(jié)合，極大的改善了原有停車場存在的諸多不便，在此方面，國內(nèi)外都已有研究并在現(xiàn)實(shí)中得到良好應(yīng)用，國外對(duì)智能停車場的研究相對(duì)較早[1]，所以停車引導(dǎo)信息系統(tǒng)方面所具備的功能更加完善，技術(shù)更加成熟，如今在日本，立體停車場的使用已經(jīng)非常普遍[2]。目前，國外停車場管理系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，已基本進(jìn)入無需人力管理，高度智能化的較高技術(shù)水平，具有完備的停車場車位引導(dǎo)、停車車位查詢等功能。

相比之下，國內(nèi)的研究還有優(yōu)化的空間，國內(nèi)最早停車場管理系統(tǒng)是在引進(jìn)國外系統(tǒng)與產(chǎn)品的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用成功的，但總歸由于基礎(chǔ)薄弱、經(jīng)驗(yàn)欠缺、資金不足、國家制度和管理體系不相符導(dǎo)致國內(nèi)停車場引導(dǎo)等技術(shù)發(fā)展緩慢。近年來，隨著私家車保有量的迅速升高，我國國內(nèi)停車場管理系統(tǒng)各方面技術(shù)也飛速走向成熟，在北京、上海、廣州、深圳等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的城市已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)對(duì)一些國際先進(jìn)的停車場管理技術(shù)和理念的應(yīng)用，北京王府井地區(qū)首先實(shí)現(xiàn)將人工收費(fèi)停車場轉(zhuǎn)變?yōu)橛捎?jì)算機(jī)管控的智能化停車場。

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，應(yīng)用到中大型停車場對(duì)停車場進(jìn)行智能化管控會(huì)成為未來發(fā)展的主要趨勢(shì)，但現(xiàn)今的大多數(shù)停車場管理系統(tǒng)只注重于出入口處控制，缺乏對(duì)停車場空間的管理和車輛的引導(dǎo)。盡管最新管理系統(tǒng)采用了FRID不停車收費(fèi)系統(tǒng)管理機(jī)制來提高效率，但仍達(dá)不到司機(jī)對(duì)于快速安全停車的要求。司機(jī)可以不停車進(jìn)入停車場，但卻需要花費(fèi)大量時(shí)間來尋找空車位。

經(jīng)過研究，提出了一種新型的引導(dǎo)系統(tǒng)算法，其內(nèi)容如下：

1? 算法結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)? 本文為了討論起見，將一個(gè)智能停車場對(duì)車場車輛的引導(dǎo)分為三種情況。第一種是對(duì)進(jìn)入停車場的車輛的引導(dǎo);第二種是當(dāng)有車輛想要離開時(shí)，對(duì)離開車輛的引導(dǎo);第三種是既有車輛駛?cè)?，同時(shí)又有車輛想要離場的情況下，對(duì)車輛的引導(dǎo)。假設(shè)停車場的情況如圖1所示。

1.2 對(duì)進(jìn)入停車場車輛引導(dǎo)算法實(shí)現(xiàn)? 當(dāng)一輛車從停車場入口駛?cè)胪＼噲鰰r(shí)，入口處的攝像頭拍攝車牌及其他車輛信息，閘機(jī)自動(dòng)啟桿放行，計(jì)算機(jī)控制中心接收到信息，并立即依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部停車位分配原則自動(dòng)提供空位信息和最佳行駛路線，啟動(dòng)對(duì)應(yīng)最佳行駛路線上的相應(yīng)節(jié)點(diǎn)上的LED指示燈，指示燈是四面環(huán)繞型，在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的指示燈都有相對(duì)應(yīng)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)的指引，在計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)內(nèi)會(huì)把每個(gè)方位的指示燈進(jìn)行編號(hào)，如表1（指引燈信息存儲(chǔ)例表）所示，編號(hào)的最后一位為目標(biāo)停車位所在的區(qū)域，為了方便管理與查詢車位信息，所以把停車場劃分為4個(gè)區(qū)域，按照編號(hào)從小到大的順序依次對(duì)應(yīng)著西南、東南、東北和西北，依據(jù)此，下面表格即為區(qū)域1西南方位的停車位信息統(tǒng)計(jì)。編號(hào)的前三位數(shù)字代表著節(jié)點(diǎn)編號(hào)，在整個(gè)停車場內(nèi)對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，包括著主過道上的節(jié)點(diǎn)和每一個(gè)停車位前的節(jié)點(diǎn)，編好號(hào)碼記錄入計(jì)算機(jī)算法系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)每次指引服務(wù)啟動(dòng)引導(dǎo)信號(hào)燈的時(shí)候，計(jì)算機(jī)通過輸出需要啟動(dòng)的引導(dǎo)信號(hào)燈的編號(hào)來控制LED燈的亮滅。其中倒數(shù)第2位代表著每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的四個(gè)方位上的信號(hào)燈編號(hào)，按照逆時(shí)針的順序，西南、東南、東北、西北依次對(duì)應(yīng)著1、2、3、4號(hào)信號(hào)燈。指示燈引導(dǎo)車主到達(dá)指定停車位，系統(tǒng)給分配完成的目標(biāo)停車位標(biāo)注了紅色，系統(tǒng)分配停車位時(shí)是按照編號(hào)分區(qū)域來搜尋空車位，假設(shè)1號(hào)區(qū)有空余停車位，便不再搜尋其他區(qū)域，接著按照先左后右的順序在1區(qū)域內(nèi)尋找空車位，車位信息在計(jì)算機(jī)內(nèi)的存儲(chǔ)請(qǐng)參見表2（智能停車場1號(hào)區(qū)域車位信息存儲(chǔ)表），用0和1來記錄停車位是否已經(jīng)被占用，1代表已經(jīng)被占用，0則代表是空車位，表內(nèi)還對(duì)車輛的停車數(shù)和本區(qū)域的車位占用率進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)記錄，可以設(shè)計(jì)算法為檢測車位利用率達(dá)到50%，便自動(dòng)優(yōu)先檢測下一區(qū)域空余車位，并分配到需要停車的車輛，如果四個(gè)區(qū)域車位占用率全部超過50%，便自動(dòng)將車位占用率最少的作為優(yōu)先級(jí)，這樣可以避免車輛全部分布在整個(gè)停車場的一個(gè)角落的情況，避免出現(xiàn)停車場過道擁堵，車輛離場不方便等問題，為顧客提供更好的停車體驗(yàn)。

為了保證進(jìn)入停車場的車輛都能找到停車位，所以系統(tǒng)會(huì)分配一對(duì)一原則，即一車對(duì)一位原則，系統(tǒng)會(huì)給每一輛車分配指定的停車位，既便于對(duì)停車場內(nèi)的信息監(jiān)控管理，也可以更好的為車輛離場進(jìn)行識(shí)別和引導(dǎo)。停車位入口處會(huì)設(shè)置阻礙，如果車主不按照指示引導(dǎo)到達(dá)指定停車位，其他停車位也不會(huì)打開阻礙，這樣做的原因在于阻止發(fā)生即使是系統(tǒng)分配的一對(duì)一原則，還是會(huì)發(fā)生停車位的擁擠狀況，即兩個(gè)或多個(gè)車主同時(shí)選定了同一停車位停車，以防給車主們帶來不好的停車體驗(yàn)，所以在停車位設(shè)置阻礙，只有識(shí)別到相對(duì)應(yīng)的車輛信息，阻礙才會(huì)自動(dòng)打開，真正做到車位一對(duì)一分配，也便于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)空余停車位信息的管控和記錄。

1.3 對(duì)離開停車場車輛引導(dǎo)算法實(shí)現(xiàn)? 當(dāng)車輛想要從停車場內(nèi)駛離時(shí)，停車位入口處的阻礙也會(huì)自動(dòng)檢測到需要離開停車場的車輛位置，并將信息傳遞給計(jì)算機(jī)控制中心，計(jì)算機(jī)控制中心查詢到車輛信息及記錄，為車輛提供最佳離場路徑，輸出路徑上相應(yīng)節(jié)點(diǎn)的LED指示燈位置信息，依次控制指示燈的亮滅，有效指引車輛迅速離場，避免過長占用過道資源，引起交通堵塞。

1.4 對(duì)同時(shí)有車輛進(jìn)入、離開停車場車輛引導(dǎo)算法實(shí)現(xiàn)? 這時(shí)情況相對(duì)比較復(fù)雜，可以通過靠右行駛原則，無論是停在左側(cè)還是停在右側(cè)的車輛都引導(dǎo)他們靠右側(cè)行駛，這樣避免入場和離場的車輛發(fā)生不和諧的交通擁堵現(xiàn)象，同時(shí)通過不同顏色的LED指示引導(dǎo)信號(hào)燈來為車輛提供路徑引導(dǎo)，為入場車輛提供指示引導(dǎo)的是綠色指示燈，而為離場的車輛提供指示引導(dǎo)的是紅色信號(hào)燈，并且在停車場入口處顯眼位置提示車輛入場指引為綠色信號(hào)燈，離場指引為紅色信號(hào)燈。這樣就可以極大地減少車主為找尋車輛而白白浪費(fèi)時(shí)間，打消車主為尋找停車位而犯難的心理，保證入場即有車位，如果停車場內(nèi)遇到無空余停車位的情況，便不會(huì)讓車輛入場，閘機(jī)不會(huì)起桿放行。

2? 算法依據(jù)原則

整個(gè)對(duì)停車位的引導(dǎo)系統(tǒng)涉及到了停車位分配原則、最佳路徑引導(dǎo)原則、通訊原則，還有空余停車位信息檢測技術(shù)等等。

停車位分配原則是把整個(gè)停車場內(nèi)部分為4個(gè)區(qū)域，分別是：西南、東南、東北和西北也是按照這個(gè)順序，引導(dǎo)車輛先入停車場的西南區(qū)域的空余停車位，若西南區(qū)域已滿，無空余停車位，便自動(dòng)引導(dǎo)車輛到達(dá)東南區(qū)域的空余停車位進(jìn)行停車，這樣能夠使停車場更加規(guī)整，避免以往停車場空余停車位分布混亂的現(xiàn)象，也更加方便計(jì)算機(jī)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)記錄數(shù)據(jù)信息，無車輛停車的區(qū)域便不會(huì)記錄車輛信息，而且將停車場分為4個(gè)區(qū)域，也能更加方便、快捷地查詢到車輛信息及車位位置，便能更加迅速有效地為離場的車輛進(jìn)行引導(dǎo)。

最佳路徑引導(dǎo)原則是根據(jù)車輛從某一入口到達(dá)指定停車位的最短路徑，自動(dòng)舍棄繞圈復(fù)雜的行駛路徑，只提供到達(dá)目標(biāo)停車位的最直接路徑，如果同樣是距離最近的路徑也有兩種行駛路線，那么依據(jù)直行原則，先直行后轉(zhuǎn)彎，因?yàn)槟繕?biāo)停車位和車輛的駛?cè)肟诜轿皇枪潭ǖ?，并不?huì)遇到左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)的選擇，而是先直行后轉(zhuǎn)彎，還是先轉(zhuǎn)彎后直行的情況，遇到這種情況便依據(jù)直行原則，當(dāng)距離目標(biāo)停車位更近一些的時(shí)候再指引車輛減速行駛，并轉(zhuǎn)彎。行車過程要時(shí)刻注意安全，即使是在停車場內(nèi)也要小心行駛。

智能停車場自動(dòng)引導(dǎo)系統(tǒng)是將停車場管理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行完美融合，能夠向不熟悉該地區(qū)情況的駕駛員進(jìn)行更好的定位引導(dǎo)，并且減少因?qū)ね＼囄灰鸬哪茉磿r(shí)間損耗、噪聲以及空氣污染，阻礙交通的通暢等等，為駕駛員節(jié)省停車的時(shí)間，提高服務(wù)質(zhì)量。

3? 結(jié)論

停車場的智能化勢(shì)在必行，本文僅僅是分析論述了最基本的情況，在其他特殊或更復(fù)雜的情況方面探討不夠深入，還處于初步研究階段，實(shí)驗(yàn)方案還不夠完善，希望未來能夠嘗試對(duì)實(shí)踐中可能遇到的各種突發(fā)情況進(jìn)行深入的研究與應(yīng)對(duì)，為能更好地提升停車場的服務(wù)水平。

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