停車場VR導(dǎo)航定位系統(tǒng)建設(shè)及案例研究

陳小莉 黃林進 袁毅

摘要 為滿足當前“停車難”背景下車主對停車場精準定位及導(dǎo)航服務(wù)的迫切需求，文章基于已普及的智能移動終端開發(fā)了一款個性化停車場室內(nèi)VR導(dǎo)航系統(tǒng)，并以杭州東站為例，從需求分析、室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)建設(shè)、導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)、運行維護等四方面進行案例研究。研究結(jié)果表明，合理布設(shè)的停車場VR導(dǎo)航系統(tǒng)能夠有效解決車主進場停車不便、出場尋車困難等問題，對城市大中型停車場的后續(xù)規(guī)劃建設(shè)具有一定指導(dǎo)與借鑒意義。

關(guān)鍵詞 停車場;VR導(dǎo)航系統(tǒng);智能移動終端;杭州東站

中圖分類號U491.71文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2022）13-0007-03

0 引言

社會經(jīng)濟的發(fā)展及機動化進程的推進，促使居民出行需求層次不斷升級。城市交通為適應(yīng)出行需求升級的客觀趨勢，逐漸從僅滿足基本出行的有限交通供給轉(zhuǎn)向多元、彈性的交通服務(wù)模式[1]。停車場作為城市規(guī)劃和交通組織管理的重要場所，其需求量隨機動化進程的推進迅速增加，因此更加強調(diào)秩序性、便捷性及體驗性。然而，由于現(xiàn)存大型停車場庫多存在場庫規(guī)模巨大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特征，對停車場車位分布不熟悉的車主易產(chǎn)生一定的空車位難尋、線路不清晰、返程尋車難等問題，還可能出現(xiàn)由于目標停車位不明確，車輛在停車場內(nèi)巡游找車位的現(xiàn)象，不僅浪費車主時間、降低停車效率，更會影響停車場附近道路的通暢程度[2]。因此，該文準確把握信息化及智能化對居民出行需求的影響，以解決車主遇到的停車不便、找車難等痛點為目標，對停車場VR導(dǎo)航系統(tǒng)進行優(yōu)化建設(shè)，從而有效提高停車場庫運行效率，提高城市交通服務(wù)水平。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

基于現(xiàn)已普及的智能移動終端技術(shù)，該項研究致力于實現(xiàn)一個停車場個性化室內(nèi)導(dǎo)航定位系統(tǒng)，能提供與室外導(dǎo)航系統(tǒng)類似的目的地導(dǎo)航功能，以解決車主出停車不便、找車難等問題，且在導(dǎo)航過程中能夠提供個性化的VR全景展示。

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成，云服務(wù)器端、移動終端、藍牙基站。如圖1所示，云服務(wù)器部署了室內(nèi)地圖網(wǎng)站，終端通過移動通信網(wǎng)絡(luò)訪問云端，并以微信公眾號、小程序等方式呈現(xiàn)室內(nèi)地圖;藍牙基站以一定的時間間隔向外廣播自身標記信息;手機終端接收到三個及以上的藍牙標記信息可以結(jié)合室內(nèi)地圖把自身位置計算出來并體現(xiàn)到室內(nèi)地圖中[3]。

1.2 系統(tǒng)功能

用戶可通過微信服務(wù)號、微信小程序搜索、微信小程序二維碼掃描等方式打開室內(nèi)定位導(dǎo)航系統(tǒng)，兼容安卓、iOS終端平臺，支持不同品牌、不同型號的智能終端。系統(tǒng)功能豐富多樣，主要包括室內(nèi)導(dǎo)航功能和室內(nèi)外地圖一體化功能。

室內(nèi)導(dǎo)航功能：系統(tǒng)為地下停車場提供室內(nèi)高清地圖、720全景顯示、尋找空車位、車牌反向?qū)ぼ?、用戶位置記錄、位置發(fā)送與共享、興趣點搜索等基本功能，并在此基礎(chǔ)上進行智能語音交互、最優(yōu)路線推薦、智能動態(tài)導(dǎo)航、便捷分類推薦等優(yōu)化。其中，室內(nèi)高清地圖功能，支持室內(nèi)停車場地圖3D/2D無縫切換，單樓層/多樓層任意顯示以及立體多樓層導(dǎo)航3D多樓層展示。720全景顯示功能，支持導(dǎo)航路徑上的全景展示，可通過變換手機方向來瀏覽全景，也支持手勢拖拽瀏覽，以此輔助提示前行方向。尋找空車位功能，車主在進入停車場前，利用導(dǎo)航系統(tǒng)預(yù)先查看空停車位，確定目標空車位后，點擊該車位，可以輔助車主導(dǎo)航到該停車位。車牌反向?qū)ぼ嚬δ?，車主返回地下停車后，尋找自己的車時，可以在導(dǎo)航系統(tǒng)中輸入自己的完整車牌號，系統(tǒng)自動搜尋出該車所在的停車位，并自動規(guī)劃出導(dǎo)航路線。用戶位置記錄功能，車主在停好車后，點擊記錄按鈕，系統(tǒng)自動記錄停車的位置，回來時再根據(jù)記錄的位置導(dǎo)航到“已記錄”的自己停車的位置。位置發(fā)送與共享功能，在規(guī)模大、復(fù)雜且不熟悉的室內(nèi)環(huán)境中，人找人是一件非常困難的事情，系統(tǒng)提供界面友好、簡單易懂交互方式，支持用戶通過鏈接發(fā)送、位置共享，使雙方相互獲得位置，并在行走過程中，對位置的動態(tài)顯示，達到人與人之間的實時動態(tài)導(dǎo)航。興趣點搜索功能，系統(tǒng)可實現(xiàn)興趣點關(guān)鍵詞搜索并能以該目的地為終點發(fā)起導(dǎo)航，同時提供歷史搜索記錄列表，使用戶搜索更便捷。

室內(nèi)外地圖一體化功能：整合第三方地圖軟件，在室外基于衛(wèi)星定位進行導(dǎo)航，室內(nèi)基于藍牙進行室內(nèi)導(dǎo)航，用戶可以通過按鈕切換，也可以搜索室外地點，進行室外基于衛(wèi)星（GPS、北斗）的導(dǎo)航，實現(xiàn)室內(nèi)室外地圖一體化。

1.3 系統(tǒng)實施

系統(tǒng)實施主要內(nèi)容包括需求分析、系統(tǒng)設(shè)計、軟件開發(fā)、軟件測試，在設(shè)計階段將系統(tǒng)分解為地圖顯示模塊、界面UI、導(dǎo)航路線分析模塊、藍牙定位模塊。

需求分析階段，針對地圖數(shù)據(jù)是在移動終端上展示，需要保證地圖數(shù)據(jù)文件量要盡量地小，使在移動網(wǎng)絡(luò)條件欠佳的環(huán)境下，地圖訪問請求的時間也能在常規(guī)的忍耐范圍之內(nèi)。系統(tǒng)設(shè)計階段，為了提高定位響應(yīng)時效，在移動終端中進行定位算法運算，運算結(jié)果直接在終端地圖進行顯示，減少一次網(wǎng)絡(luò)請求訪問的時間。軟件開發(fā)階段，在確定地圖形式和格式后，地圖顯示模塊、導(dǎo)航路線分析模塊可以并行開發(fā)，界面UI、藍牙定位模塊可以分別進行獨立實施。軟件測試階段，在不同運行終端平臺、不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進行功能測試、系統(tǒng)測試和安全測試。

2 建設(shè)及運營案例

杭州東站是杭州市接駁功能最為齊全的交通樞紐，是杭州鐵路樞紐的重要組成部分，同時也是中國大型鐵路樞紐站之一[4]。杭州東站地下停車場分為P1、P2、P3、P4、P5、P6共六個區(qū)域，車位規(guī)模巨大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此室內(nèi)定位以及導(dǎo)航服務(wù)的需求也極為迫切[5]。該文將重點從需求分析、室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)建設(shè)、導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)、運行維護等四方面介紹杭州東站地下停車場VR室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)及運營情況。

2.1 需求分析

圍繞項目核心的正尋（快速導(dǎo)航至空車位）、反尋（反向?qū)Ш街淋囕v已停車位）功能，深入開展項目需求分析。該項目的幾個核心需求：一是車主開車進入地下停車場能夠快速輔助導(dǎo)航到目標空車位;二是車主從到達層進入地下停車場能夠輔助快速找回自己的車輛;三是構(gòu)建出簡潔、友好的室內(nèi)地圖模型，以供室內(nèi)導(dǎo)航應(yīng)用。6157CCEB-B82F-47F1-B3F4-FE1B16D27EA1

2.2 室內(nèi)地圖數(shù)據(jù)建設(shè)

主要從數(shù)學基礎(chǔ)、數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)精度、地圖數(shù)據(jù)要素定義等四方面明確主要技術(shù)指標，同時從車場CAD圖紙中提取收集室內(nèi)地圖主要要素數(shù)據(jù)。數(shù)學基礎(chǔ)采用的是2000國家大地坐標系（CGCS2000），坐標單位為度。數(shù)據(jù)格式是矢量數(shù)據(jù)，采用通用型的shp文件格式。數(shù)據(jù)精度要求實現(xiàn)平面相對位置與實際相符。地圖數(shù)據(jù)要素定義包含地面、墻體、柱子、衛(wèi)生間、電梯、扶梯、樓梯、停車位、出口、入口、出入口、車行路徑、人行路徑以及其他數(shù)據(jù)等要素。

2.3 室內(nèi)地圖建模

主要工作涉及平面圖紙糾正、地圖要素建模、地圖數(shù)據(jù)勘誤、720全景采集、固定規(guī)劃路徑采集等工作。

平面圖紙糾正主要是利用地理配準工具，采集必要的對應(yīng)點，將平面圖紙配準到地形圖合理的位置上，主要根據(jù)地形圖中的地下出入口和平面圖的出入口關(guān)系進行配準，在配置過程中要保持平面圖紙內(nèi)相對位置不變，長度和寬度同時縮小、放大。

地圖要素建模時，新建面要素圖層用來承載所有地圖面要素，線要素層用來承載導(dǎo)航路徑信息，點要素圖層用來承載大型面要素的出入口位置。

地圖數(shù)據(jù)勘誤，是因為停車場隨著時間年限的增加，一般會經(jīng)過不同程度的改造，而平面圖紙一般是初始竣工的設(shè)計圖紙，這導(dǎo)致平面圖紙會和現(xiàn)狀不一致，因此在地圖要素繪制完成后，需要對地圖數(shù)據(jù)進行勘誤。

720全景采集，就是采集出給人以三維立體感覺的實景360°全方位圖像，全景實際上只是一種對周圍景象以某種幾何關(guān)系進行映射生成的平面圖片，只有通過全景播放器的矯正處理才能成為三維全景，主要包括采集位置的選取、現(xiàn)場采集、采集后制作三個階段。采集位置的選取時，要以室內(nèi)地圖要素地圖為背景，通過對導(dǎo)航路徑的分布進行分析，預(yù)先選取道路的拐點、交匯點等處，以指導(dǎo)現(xiàn)場全景采集?，F(xiàn)場采集時，要根據(jù)規(guī)劃的采集路線，到達采集點位置，在保證人身安全、設(shè)備安全的條件下，架設(shè)三腳架、全景相機進行照片采集。采集后制作，主要是對采集的照片進行檢查，對部分質(zhì)量不佳的照片進行必要光結(jié)構(gòu)調(diào)整、對比度增強、畫面重新構(gòu)圖處理。

固定規(guī)劃路徑采集時，采集人員以車主視角，從不同的停車場，步行到到達層、出發(fā)層固定的某幾個強標識位置，采集出這些固定的路線，同時采集強標識在到達層、出發(fā)層的位置，以及記錄到達層、出發(fā)層與6個停車場的位置關(guān)系，以便后續(xù)對地圖數(shù)據(jù)的補充建模。

2.4 導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)

建設(shè)一款在智能移動終端上易上手的室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)，該項目采用vs2010進行地圖網(wǎng)站的開發(fā)，小程序開發(fā)則采用騰訊提供的微信開發(fā)者工具，系統(tǒng)開發(fā)流程如圖2所示。

該系統(tǒng)支持地圖在線瀏覽、室內(nèi)漫游、webVR、大數(shù)據(jù)可視化等應(yīng)用;支持地圖高清無損、平滑過渡，并且可以多種手勢交互，支持多樓層同時顯示以及跨樓層立體導(dǎo)航、室內(nèi)poi高清展示;可輔助實現(xiàn)地圖的立體成像以及室內(nèi)外地圖一體化顯示，如圖3、圖4。

2.5 運行維護

系統(tǒng)建設(shè)完成后需進行日常管理和運行維護，主要包括：如停車場發(fā)生改造，需對系統(tǒng)數(shù)據(jù)及時更新、補充;對系統(tǒng)進行服務(wù)質(zhì)量控制，并按需升級、拓展功能;對運行環(huán)境進行不間斷監(jiān)控和及時的故障處理;進行用戶交互及反饋意見回應(yīng)等。

3 結(jié)束語

該文研究開發(fā)了一款停車場室內(nèi)VR導(dǎo)航定位系統(tǒng)，從系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)功能及系統(tǒng)實施三個維度對其技術(shù)方案進行詳細說明，并以杭州東站地下停車場VR室內(nèi)導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)及運營情況為例，證明了該項研究的合理性及可實施性。研究成果可有效幫助不熟悉大型停車場車位分布的車主更易尋找空車位、反向?qū)ぼ?，減少或避免停車場內(nèi)車道巡游現(xiàn)象，提高了停車場的車位利用率和停車效率，對交通樞紐周邊的道路擁堵狀況具有積極改善作用。

參考文獻

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