智慧停車(chē)系統(tǒng)中典型終端可靠性與測(cè)試裝備研究

許毅，王婷婷，王家星

（1.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，電子電器與家用電器質(zhì)量檢驗(yàn)所，上海 201114；2.上海恒測(cè)檢測(cè)技術(shù)有限公司，上海 201114）

引言

智慧停車(chē)系統(tǒng)是采用了地磁/視頻樁/超聲波等車(chē)位狀態(tài)監(jiān)測(cè)和傳感器件，以及RFID技術(shù)等多種前端采集模塊的集成（終端采集部分），以此為基礎(chǔ)和信息來(lái)源，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘分析和用戶(hù)端查詢(xún)與計(jì)算軟件，為停車(chē)引導(dǎo)、出行規(guī)劃和預(yù)約、決策分析等功能和用途提供數(shù)據(jù)資源，可與停車(chē)場(chǎng)管理、交通管理等部門(mén)實(shí)施無(wú)縫數(shù)據(jù)對(duì)接，對(duì)停車(chē)秩序有效規(guī)范，為政府機(jī)構(gòu)對(duì)城市規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支撐，形成一整套信息化、智能化、多技術(shù)的停車(chē)引導(dǎo)服務(wù)綜合管理平臺(tái)。智慧停車(chē)系統(tǒng)平臺(tái)可結(jié)合道路交通管理，協(xié)同政府、企業(yè)、行車(chē)用戶(hù)三方資源共享，形成動(dòng)靜態(tài)結(jié)合的交通管理“一盤(pán)棋”，構(gòu)建以城市智慧交通為核心的交通大體系。

近年來(lái)，作為國(guó)家戰(zhàn)略層面的重要事項(xiàng)，倡導(dǎo)并打造城市級(jí)運(yùn)行大腦，未來(lái)智慧城市是超級(jí)計(jì)算的云端平臺(tái)，其中智慧停車(chē)系統(tǒng)終端裝備及其運(yùn)維管理無(wú)疑會(huì)成為智慧交通數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)體系平臺(tái)中一個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施和重要環(huán)節(jié)[1-3]。

基于新型的低成本、高精確度的前端器件和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，通過(guò)打造多個(gè)城市級(jí)停車(chē)信息中心的數(shù)據(jù)支撐，為客戶(hù)提供精確、實(shí)時(shí)、全面的停車(chē)數(shù)據(jù)信息和交互式數(shù)據(jù)服務(wù)，開(kāi)啟城市級(jí)智慧停車(chē)平臺(tái)和典型應(yīng)用示范基地的建設(shè)。

在已有的諸多國(guó)家政策的大力推動(dòng)和鼓勵(lì)下，為高新技術(shù)企業(yè)與質(zhì)檢機(jī)構(gòu)、試驗(yàn)室和研究所等機(jī)構(gòu)協(xié)作提供了一個(gè)重要契機(jī)，在技術(shù)評(píng)測(cè)的督導(dǎo)和監(jiān)管下，開(kāi)發(fā)高性能的新型智能停車(chē)裝備、完善整體解決方案的架構(gòu)、改進(jìn)各組成子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能，在完成政府市場(chǎng)監(jiān)管職能的同時(shí)提供測(cè)試技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)企業(yè)高標(biāo)準(zhǔn)地完成系統(tǒng)集成和工程實(shí)施，擴(kuò)大業(yè)務(wù)和實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)積累，完成行業(yè)布局和推廣，為最終建立城市級(jí)的大型智慧停車(chē)管理示范平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。

1 構(gòu)建城市級(jí)智慧停車(chē)系統(tǒng)的難點(diǎn)和研究重點(diǎn)

目前國(guó)內(nèi)停車(chē)引導(dǎo)服務(wù)系統(tǒng)的種類(lèi)繁多，少數(shù)大型現(xiàn)代化城市僅是實(shí)現(xiàn)了某個(gè)停車(chē)場(chǎng)單機(jī)版的管理，尚未能實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的技術(shù)應(yīng)用，未能在大范圍獲得普適性、城市級(jí)的應(yīng)用。分析原因，首先是缺少城市級(jí)數(shù)據(jù)中心的支持，導(dǎo)致用戶(hù)端信息化程度不夠，出現(xiàn)了嚴(yán)重的“信息孤島”情況，部分用戶(hù)是找不到車(chē)位，而與此同時(shí)由于信息獲取滯后造成部分車(chē)位空閑。涉及停車(chē)信息相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)源需覆蓋地域范圍大且數(shù)據(jù)收集量廣，或可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)共享?，F(xiàn)有停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源大部分是應(yīng)用企業(yè)采用不同終端采集方式自行收集，企業(yè)自有數(shù)據(jù)庫(kù)之間利益相對(duì)獨(dú)立從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)共享。進(jìn)一步，對(duì)于系統(tǒng)傳感和數(shù)據(jù)采集終端而言，由于采集方法和技術(shù)的不同以及兼容上的限制，這些采集到的數(shù)據(jù)和信息也存在著基準(zhǔn)地圖受限、信息存在片面性、正確率和及時(shí)性欠缺等問(wèn)題，例如：反映車(chē)位占用狀態(tài)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性差、信息不全面，比如，只包含部分停車(chē)場(chǎng)，路邊停車(chē)位信息量極少；只有小范圍地域的車(chē)位信息，無(wú)法獲取整個(gè)城域或大片區(qū)的車(chē)位情況。由于數(shù)據(jù)的不精確、不全面和不及時(shí)，造成了無(wú)法對(duì)車(chē)位可得概率進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)（可得概率是指，當(dāng)駕車(chē)者實(shí)際行駛到某個(gè)停車(chē)位時(shí)該車(chē)位空閑的概率）。

精確、實(shí)時(shí)、全面的停車(chē)信息數(shù)據(jù)中心是服務(wù)于停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)的匯聚點(diǎn)。而從逆向思維考慮，智慧停車(chē)管理平臺(tái)的信息獲取是經(jīng)由智能終端傳感和識(shí)別設(shè)備對(duì)車(chē)輛和車(chē)位狀態(tài)信息的采集，為能支持一個(gè)優(yōu)質(zhì)的智慧停車(chē)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行，需鋪設(shè)能涵蓋城市級(jí)大容量的停車(chē)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也對(duì)相匹配的儲(chǔ)能和供電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)提出了較高的性能要求。

1）終端采集器件和裝置，基于物聯(lián)技術(shù)用以作為整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)末梢和數(shù)據(jù)的來(lái)源，要支持大規(guī)模精確采集，應(yīng)滿(mǎn)足幾個(gè)性能和安裝要求：

①高精確度和可靠性的要求：信息的監(jiān)測(cè)和采集應(yīng)不受天氣、溫濕度等外界氣候環(huán)境以及其它非車(chē)輛等外物的干擾和影響，同時(shí)應(yīng)能識(shí)別車(chē)輛各種情況下的不規(guī)范停泊，確保精確統(tǒng)計(jì)可用停車(chē)位的數(shù)量。只有精確的數(shù)據(jù)在應(yīng)用場(chǎng)景中才能得到業(yè)主方和用戶(hù)對(duì)停車(chē)引導(dǎo)系統(tǒng)的認(rèn)可和信任，從而得到使用流量。

②低功耗且電源可適性的要求：由于傳感器終端器件與中控、通信裝置多采用無(wú)線方式，維持長(zhǎng)時(shí)間工作需具備低功耗性能，監(jiān)測(cè)和采集裝置要能安裝在室內(nèi)外任意停車(chē)位，應(yīng)不受電源供電方式、停車(chē)場(chǎng)類(lèi)型和車(chē)位狀況等的限制。

③低鋪設(shè)成本的要求：終端采集網(wǎng)絡(luò)的鋪設(shè)成本，包括：初期網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備和建設(shè)的成本，以及后期運(yùn)營(yíng)和維護(hù)的費(fèi)用。只有低造價(jià)的方案才有可能得到廣泛的采用和安裝，尤其對(duì)現(xiàn)存的大量非智能化停車(chē)場(chǎng)和開(kāi)放式散亂的路邊停車(chē)位，不需進(jìn)行復(fù)雜的改建即可實(shí)施和適用。

目前典型停車(chē)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可分為兩類(lèi)：一類(lèi)為傳統(tǒng)的以收付費(fèi)為主要功能的停車(chē)管理系統(tǒng)，比如封閉停車(chē)場(chǎng)的閘機(jī)系統(tǒng)和開(kāi)放式路邊停車(chē)咪表收費(fèi)系統(tǒng)，另一類(lèi)為新一代可自動(dòng)監(jiān)測(cè)車(chē)位狀態(tài)的停車(chē)采集系統(tǒng)，如攝像頭、地磁、紅外感應(yīng)、超聲波車(chē)位監(jiān)測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)等，多為非接觸式器件和裝置。對(duì)于第一類(lèi)的改造，由于停車(chē)場(chǎng)業(yè)主和經(jīng)營(yíng)方一般是分離的，實(shí)施閘機(jī)和咪表改造的成本偏高；閘機(jī)和咪表作為停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)中的主要設(shè)備成本，獲得經(jīng)營(yíng)方的改造許可較困難；再者，由于各個(gè)閘機(jī)生產(chǎn)廠家技術(shù)不同，大規(guī)模改造所需不同模塊的研制成本太高。對(duì)于第二類(lèi)鋪設(shè)新的采集網(wǎng)絡(luò)的方式從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化系統(tǒng)，技術(shù)上研發(fā)具備以上三點(diǎn)特性的新型終端采集裝備是可行的，也勢(shì)在必行。

2）能量采集與存儲(chǔ)子系統(tǒng)：

宜在用戶(hù)側(cè)建設(shè)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)，用以支持微電網(wǎng)和離網(wǎng)地區(qū)的供電配置，同時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足高安全性（如電池防火防爆等）要求，同時(shí)也要滿(mǎn)足穩(wěn)定不間斷供電、長(zhǎng)使用壽命和高可靠性等性能方面的要求。

3）網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)：

兼容各企業(yè)陣營(yíng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)所采用的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟硬件接口等應(yīng)能互聯(lián)互通。

智能停車(chē)系統(tǒng)中關(guān)于能源采集與儲(chǔ)能子系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備，以及通信網(wǎng)部分的性能要求和評(píng)價(jià)等內(nèi)容，更為詳細(xì)的解析和研究可參見(jiàn)文獻(xiàn)[4]。

2 智慧停車(chē)系統(tǒng)典型終端的可靠性與應(yīng)用分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)，《2016年中國(guó)靜態(tài)交通白皮書(shū)》[5]和《2019年中國(guó)停車(chē)行業(yè)發(fā)展白皮書(shū)》[6]分別針對(duì)全國(guó)道路車(chē)輛智能化技術(shù)管理泊位數(shù)量占比，給出當(dāng)前全國(guó)范圍內(nèi)使用互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)的多種智慧停車(chē)典型終端采集技術(shù)的應(yīng)用占比統(tǒng)計(jì)情況，詳見(jiàn)表1。

表1 2017年和2019年智慧停車(chē)典型終端采集技術(shù)的應(yīng)用占比統(tǒng)計(jì)

其中有代表性的幾種車(chē)位終端采集技術(shù)作為較高市場(chǎng)占比的典型應(yīng)用，系統(tǒng)工程中使用較多、市場(chǎng)鋪設(shè)率高的終端是非接觸式監(jiān)測(cè)和采集器，分別對(duì)幾種終端在系統(tǒng)應(yīng)用中的性能優(yōu)缺點(diǎn)、安裝成本和大規(guī)模鋪設(shè)適用性等情況進(jìn)行分析。

1）地感線圈、地磁、紅外、超聲波感應(yīng)探測(cè)式車(chē)位監(jiān)測(cè)器

①工作原理

地感線圈和地磁兩種車(chē)位監(jiān)測(cè)傳感器的工作原理基本一致，是通過(guò)感知鐵質(zhì)汽車(chē)對(duì)停車(chē)位場(chǎng)地上一定范圍內(nèi)的電磁場(chǎng)擾動(dòng)判斷車(chē)位是否有車(chē)輛進(jìn)出和停放；紅外、超聲波車(chē)位探測(cè)器則屬于根據(jù)所發(fā)射的紅外光線或超聲波被車(chē)輛車(chē)身（或其它物體）遮擋情況來(lái)直接判斷車(chē)位占用狀態(tài)的器件。

②終端器件/裝置在智慧停車(chē)系統(tǒng)中的性能優(yōu)劣勢(shì)和鋪設(shè)適用性

地磁監(jiān)測(cè)器可記錄車(chē)輛停泊時(shí)間，通過(guò)修正可模擬不同尺寸地感線圈的輸出信號(hào)，采用無(wú)線傳輸方式的地磁監(jiān)測(cè)器具備地感線圈無(wú)法比擬的諸多優(yōu)勢(shì)，已基本取代單地感線圈在交通管理中應(yīng)用。作為近三年來(lái)我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的終端技術(shù)，地磁在天津、浙江杭州和廣東深圳等多個(gè)地區(qū)鋪設(shè)較為普遍。

地磁監(jiān)測(cè)終端的優(yōu)勢(shì)在于：在排除了周?chē)h(huán)境干擾的情況下，地磁作為單器件的監(jiān)測(cè)精度相對(duì)較好，正常工作狀態(tài)時(shí)地磁終端的單車(chē)位監(jiān)測(cè)綜合準(zhǔn)確率可達(dá)到95 %以上；通信頻率使用 433 M或2.4 G頻段，信息傳輸具有高穿透性和穩(wěn)定性；單器件的運(yùn)行功耗低，無(wú)車(chē)輛進(jìn)出時(shí)一般會(huì)設(shè)置長(zhǎng)周期的休眠時(shí)間，可使用干電池或儲(chǔ)能電池供電，在器件的使用壽命期內(nèi)可連續(xù)工作高達(dá)5年以上；地磁終端尺寸小巧，安裝方便，無(wú)線供電和信息傳輸方式不需要電源線和數(shù)據(jù)線，四個(gè)角端在路面打孔使用膨脹螺絲即可將終端器埋入和固定。

地磁監(jiān)測(cè)終端的劣勢(shì)在于：雖然地磁感應(yīng)部分的器件本身抗氣候環(huán)境影響的能力較好，對(duì)氣候變化的依賴(lài)性相對(duì)較弱，正常停泊情況下可在較為惡劣的天氣中工作，但整套地磁終端的供電方式存在薄弱點(diǎn)，地磁多采用的是電池蓄電，這種供電方式可靠性差，對(duì)于我國(guó)北方城市寒冷天氣，供電部分便難以支撐工作；雖然表貼式地磁對(duì)道路的破壞性較小，但是仍舊會(huì)對(duì)路面造成一定程度的損壞，而對(duì)于耐受性差、要求安裝在地下的嵌入式地磁裝置，需要破壞路面達(dá)到能埋入設(shè)備的尺寸方可安裝；另外，鑒于地磁的地面固定屬性，在大型貨運(yùn)車(chē)和大型客車(chē)經(jīng)過(guò)的路邊停車(chē)場(chǎng)地，以及存在惡意碾壓的情況下，由于車(chē)輛壓力過(guò)大會(huì)對(duì)地磁安裝位置附近路面造成巨大壓力導(dǎo)致埋設(shè)地點(diǎn)和方向的改變、甚至破壞設(shè)備。

超聲波車(chē)位探測(cè)傳感器采用超聲波測(cè)距的工作模式，利用了超聲波發(fā)射、被測(cè)物體反射、回波接收后的時(shí)差計(jì)算可進(jìn)行車(chē)輛測(cè)距，可通過(guò)靈活設(shè)定預(yù)設(shè)距離在車(chē)距過(guò)小時(shí)實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能，器件連接有線RS-485接口向中控節(jié)點(diǎn)發(fā)送車(chē)輛到位信息，有線的連接方式簡(jiǎn)單且傳輸安全可靠，探測(cè)器功耗非常低，穩(wěn)定性相對(duì)較好且鋪設(shè)時(shí)不需要破壞建筑和路面，可適用于改造受限情況下的二次開(kāi)發(fā)。

四種終端監(jiān)測(cè)器的性能可靠性受環(huán)境干擾影響的程度相似，均對(duì)外界環(huán)境和干擾物的依賴(lài)程度偏高。紅外探測(cè)器最容易受外在氣候環(huán)境變化或干擾而造成誤報(bào)；超聲波相對(duì)紅外器件受到氣候環(huán)境的干擾較小，但卻受到感應(yīng)范圍和造價(jià)等方面的限制，近年來(lái)采用這兩種技術(shù)的停車(chē)場(chǎng)鋪設(shè)率相對(duì)較低。

另外，考慮到四種終端的工作模式均屬于非接觸式監(jiān)測(cè)和感應(yīng)，對(duì)于聯(lián)排的多個(gè)停車(chē)位，若出現(xiàn)壓線占位、斜停等占用多個(gè)車(chē)位的不規(guī)范停泊情況，難以實(shí)現(xiàn)多車(chē)位狀態(tài)的聯(lián)動(dòng)識(shí)別，結(jié)果可能是僅識(shí)別一個(gè)車(chē)位的狀態(tài)信息，對(duì)于鄰近的車(chē)位占用狀態(tài)則無(wú)法識(shí)別或誤識(shí)別。

2）視頻樁（攝像頭）圖像識(shí)別式車(chē)位監(jiān)測(cè)器

①工作原理

智能停車(chē)的視頻樁終端是通過(guò)前端攝像頭及其配套模式算法，在設(shè)置的虛擬車(chē)位掃描和識(shí)別區(qū)內(nèi)，以圖像形式采集停靠車(chē)輛信息并對(duì)圖片中車(chē)牌進(jìn)行模式識(shí)別后，將車(chē)位占用狀態(tài)和停靠車(chē)輛的車(chē)牌信息傳入后臺(tái)，再經(jīng)由中控和管理端數(shù)據(jù)分析，從而實(shí)現(xiàn)車(chē)位上車(chē)輛及車(chē)牌的自動(dòng)識(shí)別與統(tǒng)計(jì)。

②器件/裝置的性能優(yōu)劣勢(shì)

視頻樁車(chē)位監(jiān)測(cè)終端的優(yōu)勢(shì)在于：相較于四種感應(yīng)探測(cè)式車(chē)位監(jiān)測(cè)器而言，視頻樁作為圖像識(shí)別式監(jiān)測(cè)模式，通過(guò)車(chē)牌識(shí)別判斷車(chē)位?？壳闆r，對(duì)車(chē)輛信息的獲取是該機(jī)制最大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。使用在智慧停車(chē)系統(tǒng)中，結(jié)合配套軟件等管理模塊，可實(shí)現(xiàn)幾大方面的功能，包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢(xún)與運(yùn)維、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交互、停車(chē)位信息發(fā)布與引導(dǎo)、可用車(chē)位搜索與預(yù)定、車(chē)輛位置快速獲取與定位導(dǎo)航、線上繳費(fèi)、管理與財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)報(bào)表生成及統(tǒng)計(jì)等。目前市面上已出現(xiàn)采用更先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法、視頻流分析技術(shù)以及AI識(shí)別技術(shù)，通過(guò)與云端結(jié)合實(shí)現(xiàn)無(wú)人無(wú)感停車(chē)收費(fèi)的視頻樁終端產(chǎn)品，可與城管、交管部門(mén)等智慧政務(wù)平臺(tái)進(jìn)行互通互聯(lián)，構(gòu)建城市級(jí)大數(shù)據(jù)網(wǎng)，成為新型智慧城市建設(shè)的重要組成部分。

視頻樁車(chē)位監(jiān)測(cè)終端的缺點(diǎn)在于：室外安裝時(shí)，更多依賴(lài)于器件的環(huán)境耐受性，同時(shí)性能上數(shù)據(jù)采集的可靠性容易受到外界天氣影響，比如下雨、大霧等天氣，且遭遇攝像頭遮蓋物則無(wú)法完成功能；視頻樁的功耗較高，需要市電電源供電，場(chǎng)地和供電適應(yīng)性較差；由于需要傳輸圖像并在后臺(tái)完成對(duì)圖像的識(shí)別和分析，采集圖片信息量相對(duì)于車(chē)位占用或非占用（0或1）的感應(yīng)式車(chē)位監(jiān)測(cè)而言字節(jié)數(shù)成倍，一般采用寬帶的有線通信，對(duì)通信傳輸系統(tǒng)和服務(wù)器的要求偏高；構(gòu)建成本方面，除視頻樁設(shè)備本身費(fèi)用高之外，相應(yīng)的配套系統(tǒng)建設(shè)成本、流量費(fèi)用和后期系統(tǒng)維護(hù)成本都較高。

此外，對(duì)于使用圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)的視頻樁識(shí)別車(chē)牌作為車(chē)位占用狀態(tài)判定的方法，實(shí)際使用在應(yīng)用場(chǎng)景中進(jìn)行測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，視頻樁在車(chē)位區(qū)的安裝位置、攝像頭在樁中的安裝高度和角度均會(huì)對(duì)采集識(shí)別率和結(jié)果的正確性產(chǎn)生影響，需要反復(fù)調(diào)試，而排除這些硬件因素后，發(fā)生大概率誤判情況的原因居然是圖像掃描/識(shí)別區(qū)域的虛擬圖形設(shè)置與車(chē)輛駕駛者停車(chē)習(xí)慣有關(guān)，當(dāng)車(chē)輛停泊的位置超出識(shí)別區(qū)域的虛擬圖形框，即使圖片清晰且可以準(zhǔn)確識(shí)別出車(chē)牌號(hào)，視頻樁仍會(huì)發(fā)生車(chē)位狀態(tài)誤判的情況。

目前只有大型城市少量高端停車(chē)場(chǎng)鋪設(shè)了視頻樁，也多限于單個(gè)停車(chē)場(chǎng)的單機(jī)版小區(qū)域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。

3 作為標(biāo)準(zhǔn)品的新型停車(chē)終端檢測(cè)技術(shù)難點(diǎn)與關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)

3.1 技術(shù)難點(diǎn)

開(kāi)發(fā)研制低成本、低功耗、高精度的車(chē)位監(jiān)測(cè)終端，為了克服現(xiàn)有技術(shù)和終端設(shè)備在車(chē)位監(jiān)測(cè)性能上的不足，需要攻克三個(gè)方面的技術(shù)難點(diǎn)：

1）天氣、季節(jié)、溫度等外部環(huán)境和干擾物對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響

現(xiàn)有車(chē)位監(jiān)測(cè)技術(shù)如紅外、地磁、超聲波、圖像等技術(shù)均為非接觸式監(jiān)測(cè)技術(shù)，容易受到外部干擾物的影響。比如地磁傳感器，當(dāng)有磁性物品在傳感器周?chē)鷷r(shí)都會(huì)引起地磁擾動(dòng)，當(dāng)擾動(dòng)大于某個(gè)量級(jí)時(shí)，地磁傳感器就判定為車(chē)位被占用，引起誤判。而停車(chē)場(chǎng)往往處在人類(lèi)活動(dòng)密集的地區(qū)，所以這樣的干擾物的存在是不可避免的，因此如何低成本的排除這些干擾物的影響來(lái)提高采集數(shù)據(jù)的精度是本項(xiàng)目需要攻克的技術(shù)之一。

另外，天氣、季節(jié)和溫度等自然環(huán)境的變化也會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)精度產(chǎn)生比較大的影響。比如下雨、下雪或者大霧天，對(duì)圖像監(jiān)測(cè)技術(shù)的精度受影響較大，雨雪和秋季落葉會(huì)對(duì)紅外和超聲波監(jiān)測(cè)精度造成較多影響，地磁傳感器的監(jiān)測(cè)結(jié)果則對(duì)溫度的變化較為敏感。因此如何低成本的克服這些自然環(huán)境的變化對(duì)檢測(cè)精度的影響也是亟待解決的技術(shù)難點(diǎn)之一。

2）對(duì)多種車(chē)輛不規(guī)范停泊情況的準(zhǔn)確判斷

占用兩個(gè)車(chē)位、斜停等不規(guī)范停車(chē)是人為管理較少、車(chē)輛身份較復(fù)雜的停車(chē)場(chǎng)內(nèi)停車(chē)過(guò)程中經(jīng)常遭遇的情況?，F(xiàn)有技術(shù)對(duì)這樣的情況沒(méi)有很好的解決辦法。以鋪設(shè)率第一的地磁傳感器為例來(lái)說(shuō)明，如圖1所示，當(dāng)車(chē)輛在垂直或者水平停車(chē)位上占用兩個(gè)車(chē)位時(shí)，由于車(chē)輛距離每個(gè)傳感器覆蓋范圍內(nèi)的地磁擾動(dòng)都比較小，傳感器判斷不出車(chē)輛已經(jīng)占用的車(chē)位，造成誤判。因此，如何低成本的實(shí)現(xiàn)對(duì)不規(guī)范停車(chē)精確檢測(cè)也是本項(xiàng)目需要解決技術(shù)難點(diǎn)之一。

圖1 現(xiàn)有終端產(chǎn)品產(chǎn)生誤判示意圖（地磁示例）

3）節(jié)能與低功耗工作

現(xiàn)有非接觸式監(jiān)測(cè)技術(shù)，只有當(dāng)傳感器一天24 h連續(xù)不斷監(jiān)測(cè)車(chē)位才能獲得實(shí)時(shí)的車(chē)位狀態(tài)改變信息，而這會(huì)造成傳感器節(jié)點(diǎn)有限的能量大部分被傳感部件消耗了，從而導(dǎo)致傳感器節(jié)點(diǎn)的使用壽命變短，頻繁更換則維護(hù)成本增加，因此實(shí)際使用時(shí)一般都設(shè)置較長(zhǎng)的固定休眠周期，在無(wú)車(chē)輛觸發(fā)時(shí)器件處于休眠狀態(tài)，這可能會(huì)導(dǎo)致器件對(duì)車(chē)輛進(jìn)出無(wú)法做到立即響應(yīng)，低能耗的代價(jià)是犧牲了系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性。而對(duì)于較大采集流量的視頻樁而言，就無(wú)法使用無(wú)線傳輸和電池供電方式，更談不上低功耗。如何進(jìn)行平衡，實(shí)現(xiàn)終端的節(jié)能和低功耗工作也是目前需要攻克的技術(shù)難點(diǎn)。

3.2 關(guān)鍵功能實(shí)現(xiàn)原理與設(shè)計(jì)

為了實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的低成本、低功耗和高精度三個(gè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)采用動(dòng)靜結(jié)合的多車(chē)位聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，采集信息具備高數(shù)據(jù)可靠性和實(shí)時(shí)性響應(yīng)的特點(diǎn)，可作為標(biāo)準(zhǔn)品的新型車(chē)位信息終端（數(shù)據(jù)采集器）測(cè)試設(shè)備。

采用新型壓力傳感器配置條/帶鋪設(shè)在被測(cè)停車(chē)位上作為動(dòng)態(tài)狀態(tài)采集器，表貼式條帶具有低能耗、能源自供給且可無(wú)損安裝的特點(diǎn)，可實(shí)時(shí)地感知和采集車(chē)輛在車(chē)位范圍內(nèi)進(jìn)出時(shí)間和停放角度等動(dòng)態(tài)信息，同時(shí)，條帶中央位置嵌入地磁傳感器，可監(jiān)測(cè)單車(chē)位的靜態(tài)狀態(tài)，并通過(guò)聯(lián)合多個(gè)連續(xù)車(chē)位的動(dòng)、靜監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)判定車(chē)位的占用情況。該技術(shù)中的兩種傳感器能互相彌補(bǔ)對(duì)方的不足，減少干擾誤判概率；聯(lián)合監(jiān)測(cè)可以準(zhǔn)確判定不規(guī)范停車(chē)，從而整體提高了采集數(shù)據(jù)的精度。通過(guò)多個(gè)車(chē)位共用一根傳感器條/帶降低了網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，維護(hù)和使用成本。碾壓傳感器作為無(wú)源器件，地磁傳感器只有監(jiān)測(cè)到車(chē)輛移動(dòng)時(shí)才需要工作，大大減少了終端設(shè)備的能量消耗。

新型終端的基本工作原理如圖2所示。當(dāng)車(chē)輛駛?cè)牖蝰偝鐾＼?chē)位時(shí)，汽車(chē)的兩個(gè)輪胎將碾壓鋪設(shè)在地面上的兩條傳感帶，形成四組時(shí)間先后的有序信號(hào)。當(dāng)車(chē)輛碾壓傳感帶A產(chǎn)生的兩組信號(hào)早于傳感帶B時(shí)，判斷車(chē)輛為駛?cè)?；反之，則判定為車(chē)輛駛出。同時(shí)，通過(guò)四組信號(hào)的位置還可以監(jiān)測(cè)出車(chē)輛所停位置，并通過(guò)對(duì)應(yīng)車(chē)位上和相鄰的地磁傳感器來(lái)檢測(cè)車(chē)輛的靜態(tài)狀態(tài)，當(dāng)車(chē)輛駛?cè)?、?chē)位被占用時(shí)，磁場(chǎng)擾動(dòng)變大，當(dāng)車(chē)輛駛出、車(chē)位空閑時(shí)，磁場(chǎng)擾動(dòng)變小。通過(guò)兩種狀態(tài)的綜合監(jiān)測(cè)，極大的減小干擾產(chǎn)生的誤判概率，提高了車(chē)位狀態(tài)信息的準(zhǔn)確度和終端采集系統(tǒng)的性能。

圖2 新型車(chē)輛碾壓傳感條/帶的信號(hào)發(fā)生與示例

新型傳感帶能同時(shí)通過(guò)多個(gè)傳感器的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)聯(lián)合判定車(chē)位占用狀態(tài)，對(duì)不規(guī)范停車(chē)（比如占用兩個(gè)車(chē)位）能做到正確判斷。如圖3所示，通過(guò)A、B、C、D四個(gè)碾壓傳感器的信號(hào)，終端監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠給出車(chē)輛的駛?cè)牖蛘唏偝銮闆r及最終車(chē)輛停泊的位置。當(dāng)車(chē)輛停穩(wěn)后，可以通過(guò)三個(gè)相鄰的地磁傳感器1、2和3感應(yīng)到的地磁擾動(dòng)的大小來(lái)判斷車(chē)位的占用情況。比如圖3（c）中的水平車(chē)位，當(dāng)?shù)卮艂鞲衅?和2 感應(yīng)到的地磁擾動(dòng)大于閾值，即使3感應(yīng)到的擾動(dòng)比較小，也能判定停車(chē)位1、2 已被占用。

圖3 新型車(chē)位終端檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)不規(guī)范停車(chē)情況判斷的示意圖

4 用于驗(yàn)證終端停車(chē)監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確率的路面統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方案

對(duì)于不同類(lèi)型智能終端車(chē)位采集器在特定應(yīng)用場(chǎng)景下的實(shí)地測(cè)試方案，重點(diǎn)考核其中不規(guī)范停車(chē)造成終端對(duì)車(chē)位占用信息誤判的情況，這里僅列出垂直停車(chē)位和路邊停車(chē)位兩種停車(chē)場(chǎng)地作為示例，詳見(jiàn)表2，更多現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)置方案可按照測(cè)試時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，或根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地情況修改和制定。

表2 不同類(lèi)型智能終端車(chē)位采集器在特定場(chǎng)景下監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度的試驗(yàn)方案(示例)

5 結(jié)語(yǔ)

智慧停車(chē)平臺(tái)是多學(xué)科和行業(yè)交叉覆蓋且與政府管理部門(mén)相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)化運(yùn)作，作為研究的先期課題，針對(duì)智慧停車(chē)系統(tǒng)中最關(guān)鍵、也是信息起始源頭的終端部分，與智能停車(chē)解決方案提供者、信息化裝備核心技術(shù)研發(fā)企業(yè)協(xié)作，以可靠性和性能評(píng)測(cè)服務(wù)指導(dǎo)企業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)和系統(tǒng)工程集成，采用動(dòng)靜結(jié)合的多車(chē)位聯(lián)動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，研發(fā)具有低差錯(cuò)率、高數(shù)據(jù)可靠性和環(huán)境耐受性的新型車(chē)位信息終端（數(shù)據(jù)采集器），以其技術(shù)上優(yōu)勢(shì)以及安裝便捷、場(chǎng)地適用性高、低造價(jià)等的優(yōu)勢(shì)，將成為事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)品并可用作終端性能評(píng)測(cè)的測(cè)試設(shè)備，對(duì)目前已有的不同類(lèi)型停車(chē)數(shù)據(jù)識(shí)別和采集技術(shù)類(lèi)別產(chǎn)品，特別是幾種代表性的非接觸式終端，如地磁、攝像頭視頻識(shí)別技術(shù)（視頻樁）等進(jìn)行器件級(jí)的性能評(píng)測(cè)，進(jìn)一步結(jié)合不同應(yīng)用場(chǎng)景，制訂特定場(chǎng)景下的試驗(yàn)方案并實(shí)施實(shí)地現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。這些工作旨在助力智能系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展和打破各方割據(jù)的局面，建立互聯(lián)互通的城市級(jí)智慧停車(chē)平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)乃至全國(guó)范圍內(nèi)車(chē)位資源的統(tǒng)一管理、合理調(diào)配與有效再利用，為城市級(jí)乃至國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略信息資源的開(kāi)發(fā)和利用起到推動(dòng)作用。