物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)的研究

翟愛民

（北京南澤科技有限公司，北京 101499）

伴隨我國(guó)國(guó)力的增強(qiáng)，汽車數(shù)量變得更多，尤其是在大城市以及沿海一帶。現(xiàn)如今，伴隨商場(chǎng)以及住宅小區(qū)的增多，產(chǎn)生了大面積停車場(chǎng)。就大多數(shù)居民區(qū)以及商業(yè)區(qū)來(lái)講，停車管理系統(tǒng)已屬于不可缺少的配套設(shè)施。由于機(jī)動(dòng)車較多、缺少系統(tǒng)布局以及管理不夠有序等因素，造成停車場(chǎng)使用率不夠高。車主需入場(chǎng)時(shí)找車位，在離開停車場(chǎng)時(shí)需取車以及找到出口，這樣都會(huì)浪費(fèi)一定的時(shí)間，可能導(dǎo)致?lián)矶虑闆r。在這樣的環(huán)境之下，人們更加注重智能引導(dǎo)技術(shù)，更加青睞于可視化引導(dǎo)系統(tǒng)，它具備較高的工作效率以及較好的可靠性等。所以對(duì)于空位辨別引導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)講，具備相當(dāng)理想的運(yùn)用前景。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，為處理此問題提供了新思路?？山柚W(wǎng)絡(luò)裝置、車道設(shè)備等，來(lái)構(gòu)建停車系統(tǒng)，它有著空位自動(dòng)辨別以及引導(dǎo)等功能，進(jìn)而為使用者提供更加便捷的停車方式。達(dá)到智能停車系統(tǒng)屬于較為復(fù)雜的過程，文章解析相關(guān)技術(shù)時(shí)，針對(duì)性地涉及其中有關(guān)內(nèi)容，著重基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)以及輔助停車系統(tǒng)進(jìn)行探究，分析準(zhǔn)確選取車位的方法，且結(jié)合最佳路徑改進(jìn)選取，來(lái)建立停車輔助系統(tǒng)。

1 物聯(lián)網(wǎng)以及智能交通

物聯(lián)網(wǎng)主要是利用GPS 系統(tǒng)等信息傳感設(shè)備，同時(shí)結(jié)合有關(guān)的協(xié)議要求，將互聯(lián)網(wǎng)同有關(guān)物品開展全面連接，在此基礎(chǔ)上達(dá)到信息交換及通信，進(jìn)一步促進(jìn)智能化識(shí)別及跟蹤等流程的泛在網(wǎng)絡(luò)。針對(duì)智能交通系統(tǒng)，其中融合了多項(xiàng)技術(shù)，如信息技術(shù)等，是在此基礎(chǔ)上構(gòu)建的大范圍的、可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)有效運(yùn)輸?shù)墓芾硐到y(tǒng)。有利于全面增加運(yùn)輸效率，確保交通安全，降低交通問題，對(duì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化，增加能源利用率。針對(duì)智能交通領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)有著廣泛的運(yùn)用，是物聯(lián)網(wǎng)中產(chǎn)業(yè)化成功發(fā)展的典范[1]。智能停車誘導(dǎo)的設(shè)計(jì)，對(duì)于智能交通系統(tǒng)，它有著至關(guān)重要的作用，該系統(tǒng)的使用能夠顯著降低城市擁堵情況，降低對(duì)道路的占用現(xiàn)象，進(jìn)一步增加停車設(shè)施利用率，同時(shí)有效減少車輛尾氣排放，減少噪聲污染，充分發(fā)揮改善交通環(huán)境的作用。

2 影響停車的因素

為促進(jìn)智能停車的發(fā)展，需先對(duì)用戶在停車過程中的相關(guān)因素開展分析。結(jié)合統(tǒng)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)得知，針對(duì)用戶停車選擇來(lái)看，產(chǎn)生影響的因素是非常多的，一般涉及下述因素，停車位大小、停車位方便程度、到達(dá)停車位所需的時(shí)間等。需對(duì)這些數(shù)據(jù)開展全面分析，基于用戶的視角著手，來(lái)明確相關(guān)的影響因素。

（1）車位步行至出口的距離。一般情況下，對(duì)于停車人員來(lái)講，當(dāng)其停車完成之后，由停車位置步行到停車場(chǎng)出口，這一過程中所需的距離較為重要，通常會(huì)把車輛停放在步行距離最短的位置。以地下停車場(chǎng)為例，一般要乘坐電梯來(lái)離開，作為停車場(chǎng)的步行出口，對(duì)于停車人員來(lái)說，通常會(huì)把車輛停放在電梯附近的車位置，如此可以降低步行時(shí)間，還能順利乘坐電梯出去。

（2）停車舒適性。根據(jù)停車舒適性來(lái)看，它涉及車位的大小、停車及離開的操作難度、車位附近是否停放了其他車輛等。

（3）入口至車位的距離。通常情況下，停車人員都想要以最短的停車路徑完成停車。對(duì)于停車誘導(dǎo)系統(tǒng)來(lái)看，最短停車路徑的設(shè)計(jì)是一個(gè)相對(duì)困難的問題。

3 智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)原理

（1）數(shù)據(jù)流向。在系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)流向中數(shù)據(jù)服務(wù)器為關(guān)鍵所在，也屬于流向的中心，它除了能夠采集多個(gè)系統(tǒng)所傳送的執(zhí)行信息，比如車位信息系統(tǒng)，使用者結(jié)束停車后，及時(shí)更新停車狀況與空余車位，并且會(huì)把全部信息傳遞至云端保存服務(wù)器內(nèi)，如此便能夠處理對(duì)號(hào)數(shù)據(jù)，同時(shí)也能夠?qū)τ脩艟邆錅?zhǔn)確的引導(dǎo)方案。根據(jù)實(shí)際傳輸來(lái)分析，數(shù)據(jù)流通相當(dāng)密切。具體來(lái)講，對(duì)于車輛信息收集來(lái)看，它通常為觸發(fā)式收集方式，把信息傳送到處理器內(nèi)，這樣就能夠達(dá)到科學(xué)引導(dǎo)操作。因此相比之下，停車引導(dǎo)以及采集系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)并不多[2]。

（2）工作原理。在開展信息采集時(shí)，一般是把監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝到相應(yīng)的停車位上，從而對(duì)具體的停車信息開展全面采集；對(duì)路況信息開展采集，通常情況下，都是對(duì)主干道車速開展檢測(cè)，以此獲取平均的車速信息。然后把這些信息上傳到數(shù)據(jù)處理中心，根據(jù)數(shù)據(jù)流可以知道相應(yīng)的信息。因此，在對(duì)數(shù)據(jù)開展處理過程中，在掌握停車位信息后，還可以對(duì)各條道路來(lái)往車輛的車速信息開展搜集，這樣一來(lái)，借助數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，當(dāng)車停入相應(yīng)位置后，可利用數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，對(duì)停車場(chǎng)中所有車位信息開展統(tǒng)計(jì)法分析，并把數(shù)據(jù)發(fā)布到云端處理器，以及停車場(chǎng)外數(shù)據(jù)端，如此將實(shí)現(xiàn)采集系統(tǒng)和存儲(chǔ)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)。根據(jù)有關(guān)的提示信息，以及手機(jī)及網(wǎng)頁(yè)獲取的信息，停車人員能夠掌握停車場(chǎng)的具體情況，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的實(shí)際需要，來(lái)選擇停車場(chǎng)停車?；谠撁枋鰜?lái)看，能夠在城市行車中，對(duì)停車位開展場(chǎng)外引導(dǎo)。

4 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的核心功能為空位辨別以及車輛登記，這屬于智能引導(dǎo)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)會(huì)把辨別的空位展現(xiàn)于模型之中，便于使用者停車取車，為路徑引導(dǎo)提供地點(diǎn)。基于此，系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，針對(duì)不同模塊芯片，開展研究選型，設(shè)置硬件電路，同時(shí)開展測(cè)試，構(gòu)建無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。它融合了多項(xiàng)功能，比如信息收集、研究以及控制等，為方案執(zhí)行奠定硬件基礎(chǔ)[3]。選擇了嵌入式模塊，將其當(dāng)作主控制端，通過ZigBee 模塊采集以及傳送信息，期本質(zhì)上屬于無(wú)線網(wǎng)上協(xié)議，在此之后，同數(shù)個(gè)傳感器裝置進(jìn)行融合，進(jìn)而構(gòu)成無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)對(duì)主控制器進(jìn)行選取時(shí)，鑒于有著較多車輛，需對(duì)位置以及車牌進(jìn)行上傳，同時(shí)需安裝路徑辨別算法，所以應(yīng)該具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理以及保存能力，對(duì)處理快慢方面也提出較高要求。故而，選擇了集成ARM 單片機(jī)以及DSP 芯片，后者功耗不高、運(yùn)算準(zhǔn)確，并且擁有了主控以及信息處理功能?？瘴槐鎰e能夠利用的傳感器較多，像光敏傳感器。通過進(jìn)行有關(guān)的測(cè)試，最后考慮使用磁阻傳感器，它的靈敏程度較高以及有著高分辨率?，F(xiàn)如今很多停車場(chǎng)均選取紅外線檢測(cè)器來(lái)開展空位辨別，實(shí)際上根據(jù)有關(guān)調(diào)研得知，無(wú)論是紅外線傳感器還是超聲波傳感器，它們的準(zhǔn)確度并不高，并且可能會(huì)被損壞。本文所闡述的系統(tǒng)，空位辨別為停車線路布局的基礎(chǔ)，需盡可能避免傳感器出現(xiàn)異常，提升準(zhǔn)確度，所以考慮磁阻傳感器更滿足該場(chǎng)景。對(duì)于傳感器節(jié)點(diǎn)，它基于總線以及監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)銜接，來(lái)對(duì)車位情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過ZigBee 把信息傳輸?shù)街骺仄脚_(tái)，基于保存以及整合車位信息，借助路由節(jié)點(diǎn)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，在合理設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，達(dá)到消息傳送以及接收。

5 智能引導(dǎo)停車路徑算法

（1）選取最佳車位。對(duì)于非智能車位選取方式來(lái)講，它通常由使用者自行選取，不過因?yàn)榉N種因素，比如不了解停車場(chǎng)，選取停車位并非最佳。本算法以使用者層面看待問題，鑒于對(duì)有關(guān)因素的考慮，比如車位占用狀態(tài)，為使用者選取最佳停車位。用Ri 表征路徑編號(hào)，Si 代表空位編號(hào)?；谲囄粰z測(cè)模塊獲取占用情況，研究相關(guān)因素，比如行車時(shí)間等，對(duì)備選停車位進(jìn)行明確，鑒于對(duì)有關(guān)因素的考慮，像停車場(chǎng)之中的車流量，向路徑提供適當(dāng)權(quán)值。針對(duì)每一條道路，設(shè)置車速是V＜Ri，Rj>（i，j=1，2...），場(chǎng)中車速上限是V1，則某一道路（編號(hào)是i 至j）的車速是：

其中μ表示車流量系數(shù)，基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取。結(jié)合上式，將實(shí)測(cè)道路距離和速度進(jìn)行相除，進(jìn)而能夠獲取道路權(quán)值：R＜Ri，Rj>=D＜Ri，Rj>/V＜Ri，Rj>（i，j=1，2...）（2），針對(duì)目標(biāo)路徑，若其長(zhǎng)是D，在停車場(chǎng)之中，車輛行駛均速是V1，步行均速是V2，據(jù)此能夠算出由入口到停好車，走路到出口的時(shí)長(zhǎng)：

式中，T'表示泊車所需時(shí)長(zhǎng)；α代表時(shí)間系數(shù)，數(shù)值大小介于0～1，可基于變化該系數(shù)大小，進(jìn)而針對(duì)行車、步行時(shí)間，對(duì)二者的比重進(jìn)行調(diào)節(jié)。系統(tǒng)測(cè)試中，通常選取α=1，不考慮步行時(shí)間[4]。結(jié)合式（3）算出入口到備選車位，所需要的一共時(shí)長(zhǎng)（T），在總時(shí)長(zhǎng)最小的情況下，即停車所需時(shí)長(zhǎng)最短，則對(duì)于這一備選車位，就能夠看成目標(biāo)車位。

（2）路徑規(guī)劃。對(duì)于Dijkstra 算法來(lái)講，它屬于相當(dāng)經(jīng)典的路徑算法，可以獲取某一節(jié)點(diǎn)至全部節(jié)點(diǎn)最短行車路線。其計(jì)算原理為：由起點(diǎn)朝著外圍搜索，遍歷全部節(jié)點(diǎn)，直到搜索到出庫(kù)，獲取最理想路徑。它的不足為，計(jì)算不快，效率不高。當(dāng)具體運(yùn)用時(shí)，通常情況下均加上預(yù)處理方式，也就是分層計(jì)算。因?yàn)樵诓煌＼噲?chǎng)之中，環(huán)境有所差異，較為復(fù)雜，對(duì)此，優(yōu)化傳統(tǒng)算法，也就是Dijkstra 算法，通過有向帶權(quán)圖，向路徑提供適當(dāng)權(quán)值，其符號(hào)要求的道路才進(jìn)行考慮。為更好進(jìn)行簡(jiǎn)化，把路徑都視為節(jié)點(diǎn)，同時(shí)開展編號(hào)，當(dāng)對(duì)路徑進(jìn)行搜索時(shí)，把車位以及路徑節(jié)點(diǎn)依次處理。對(duì)于路徑節(jié)點(diǎn)的處理：結(jié)合目標(biāo)車位地點(diǎn)，獲取相應(yīng)的路段編號(hào)。構(gòu)建2個(gè)路段節(jié)點(diǎn)集合，用M、N 來(lái)表示，前者涉及入口路段節(jié)點(diǎn)與它的最低權(quán)值，后者涉及別的路段節(jié)點(diǎn)和有關(guān)的權(quán)值。由N集合獲取權(quán)值最低節(jié)點(diǎn)，把它轉(zhuǎn)移到另一個(gè)集合內(nèi)，且對(duì)N的權(quán)值進(jìn)行更新處理。重復(fù)此操作，直至目標(biāo)節(jié)點(diǎn)存在于集合M內(nèi)，在這個(gè)時(shí)候，把節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，就能夠建立最佳行車路線。

（3）測(cè)試效果。在進(jìn)行硬件測(cè)試時(shí)，編寫程序燒錄到主控平臺(tái)，對(duì)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，判斷能否實(shí)時(shí)更新占用狀況，數(shù)據(jù)信息能否利用ZigBee 發(fā)送到主控平臺(tái)。同時(shí)測(cè)試不同的干擾情況，是否影響數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)以及全面。通過測(cè)試，數(shù)據(jù)收集終端工作沒有異常，有效完成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸，滿足預(yù)期目的。對(duì)于軟件測(cè)試，把平面模型以及車輛狀況當(dāng)作參考，判斷軟件能否獲取有效路徑。首先需結(jié)合相關(guān)內(nèi)容，比如備選車位以及道路狀況，進(jìn)而來(lái)明確最佳停車位。按照空位識(shí)別發(fā)現(xiàn)，停車場(chǎng)一共存在6個(gè)空位，編號(hào)是S1～S6。場(chǎng)內(nèi)路徑長(zhǎng)度恒定，若僅對(duì)距離權(quán)值進(jìn)行考慮，則S3屬于最佳車位。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，全面考量了距離以及路況權(quán)值，該車位所處路段（R11），目前道路情況相對(duì)擁擠，路段權(quán)值偏高，忽略不計(jì)。在全面考量之后，選擇了S4節(jié)點(diǎn)，將其看成最佳車位，結(jié)合路徑布局算法布局出最優(yōu)路線是：停車場(chǎng)入口-R2-R4-R13-R14-S4。顯而易見，最后設(shè)置的路徑很好地避開了擁擠路段，比如R5路段以及R11路段。

6 信息的處理與發(fā)布

數(shù)據(jù)收集以及處理端，主要借助了C 語(yǔ)言來(lái)設(shè)置軟件程序，使得開發(fā)變得更加容易。同時(shí)根據(jù)MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)，保存車位以及車輛信息，能夠符合服務(wù)器的應(yīng)用需要。信息傳遞以及發(fā)布端，軟件上應(yīng)該達(dá)到的功能為：在車輛進(jìn)場(chǎng)的情況下，先明確全部空位信息，再通過算法找到最佳車位，同時(shí)給出最佳停車路線；利用網(wǎng)絡(luò)裝置把信息傳輸?shù)椒?wù)器，基于其可視化界面，把信息展現(xiàn)于使用者終端之上，引導(dǎo)使用者駕車到最佳車位[5]。信息發(fā)布端選擇了B/S 架構(gòu)，達(dá)到了客戶端統(tǒng)一，把功能統(tǒng)一于云端，也就是服務(wù)器，終端在合理安裝瀏覽器的基礎(chǔ)上，就能夠達(dá)到信息共享，進(jìn)一步完善了客戶端功能。詳細(xì)實(shí)現(xiàn)過程為：使用者借助瀏覽器朝著服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，接收同時(shí)產(chǎn)生響應(yīng)，將請(qǐng)求信息返回至瀏覽器，一般是車位以及路線圖；瀏覽器解釋實(shí)施HTML 文件，展現(xiàn)于使用者界面。此外，系統(tǒng)借助了RSTP 協(xié)議，進(jìn)而達(dá)到了信息發(fā)布目標(biāo)，它屬于雙向通信協(xié)議，能夠有效傳遞相關(guān)多媒體信息，比如聲音以及影像，本系統(tǒng)傳輸?shù)臑檐囄灰约奥肪€信息。

7 結(jié)語(yǔ)

智能停車引導(dǎo)系統(tǒng)的開發(fā)，達(dá)到了空位辨別且產(chǎn)生有關(guān)平面圖，辨別出最理想空位以及引導(dǎo)路徑。本系統(tǒng)運(yùn)用之后，能夠充分使用車位與提升運(yùn)行效率，為車主節(jié)約時(shí)間，從而針對(duì)停車場(chǎng)管理，有效提升其水平以及效率。此外，系統(tǒng)具備可視化界面，基于車場(chǎng)環(huán)境構(gòu)建模型，實(shí)時(shí)展現(xiàn)空余車位。在行駛至停車場(chǎng)中，就能夠借助終端平臺(tái)來(lái)獲取車位位置，且及時(shí)停車。如果車主不了解停車場(chǎng)環(huán)境，則能夠開展停車引導(dǎo)；系統(tǒng)會(huì)通過多種提示方式，比如語(yǔ)言來(lái)開展停車誘導(dǎo)，助力用戶提升停車效率。