车位引导系统原理及应用研究陈际如
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摘 要：文章对现有车位引导系统的组成、工作原理及其在国内外的应用现状与发展趋势进行了梳理，总结了目前车位引导系统存在的不足，针对当前车位引导系统智能化、可视化程度不高等问题，提出车载车位引导APP，让车主快速地寻找车位并到达目标车位，体验更好的停车体验。
关键词：车位引导系统;车载APP;智能化;可视化
随着科技和经济的飞速发展，人们生活质量不断提高，我国居民的汽车拥有量呈逐年上升趋势。城市中汽车的数量越来越多，不但出现了停车难和乱停车等不良现象，同时寻找停车场和停车位也变得十分困难，进出停车场的不便和停车位供应不足成了许多地方最头疼的问题，因此，解决这个问题成了许多城市刻不容缓的首要任务。在智能化普及的现代信息社会，智能车位引导将是发展的趋势，本文将对车位引导系统的实现原理、应用现状、发展趋势及改进方向进行综合论述。
1 车位引导系统的原理
车位引导系统一般包括信息采集、信息传输、信息处理和信息发布等4个模块[1]。通过信息采集模块对停车场内的车位停车情况进行检测，再由信息传输模块将数据传输到信息处理模块并对数据进行分析处理之后分发给信息发布模块，以此给用户提供停车场车位信息服务。
信息采集模块通过各类传感器或视频监控等装置，在停车场内相应区域采集相关信息，如停车场内车位使用情况等。信息传输模块则是负责其他3个模块之间的数据传输，信息处理模块是对接收到的一系列数据做运算处理并将处理后的数据实时储存到系统数据库，最终提供给有停车需求的用户使用。信息发布模块是系统与用户信息传递的桥梁，信息发布模块可以由多种终端构成，在各个终端展示系统实时发布的停车场车位信息，以供用户使用[2]。
1.1 停车位信息采集
停车位信息采集使用了多种方法，主要有地磁传感器、感应线圈、超声波、红外、视频等。
（1）地磁传感器可探测出车辆对地磁场信号的扰动，以此来判别车辆的存在[3]。
（2）感应线圈是基于电涡流效应原理的车辆检测技术，当车辆靠近线圈时引起线圈电量感和阻抗的改变，并检测车位的停车状况[4]。
（3）超声波技术是通过发射波和发射波的时间差来测量距离，从而判断车位是否有车辆停放[5]。
红外车位检测使用红外发射器发射的光经透镜聚焦后投射出去，当光遇到障碍物阻挡时形成反射，反射回的红外光线投射到位置敏感传感器上，以此测量物体与传感器的距离并与阈值相比，判断车位状态的占用与否[6]。
视频检测是利用摄像头采集停车场内的视频图像，对图像进行预处理，根据图像中停车位区域的像素积累量的变化特点，利用背景差分算法来实现停车位上的车辆检测[7]。
信息传送是指采集的信息向服务器传送和处理后的信息向用户传送这两个过程的结合。通信系统是系统内信息相互传送、相互交流的重要保障，使信息汇总、处理、信息传递、信息实时更新发布几个独立的子系统能够相互联系在一起。根据使用的信息发送方式以及传递介质的差异，一般可以分为有线传送和无线传送两种方式。停车场的驾驶者对停车位实时数据信息的需求量非常巨大，采用无线网络实现停车场设备与用户终端间的数据通信，固定线缆传送停车场信息采集设备与服务器之间的数据[8]。
1.2 信息传输技术
信息傳输有采集信息向数据处理服务器传送和信息向用户传送两个过程。向服务器传送信息的方式有蓝牙、WiFi、ZigBee等。
（1）蓝牙无线技术是将采集到的信息反馈到中央处理器，经过数据的分析处理之后，给出相应的回复，再由蓝牙端口对车位信息做出显示，通过LED车位引导屏幕显示相应的车位信息[9]。
（2）WiFi无线网络技术主要是通过手机客户端和后台服务进行交互来实现信息传输。通过手机客户端获取到相关信息，并将这些信息发送给定位服务器，定位服务器通过定位算法计算当前位置查找出合适的导航路线，将路线结果反馈到客户端[10]。
（3）ZigBee技术是通过由ZigBee组成的通信网络发送信息，将数据发送至数据库服务器，由数据库服务器接收并存储数据，在用户终端显示数据，向用户提示空闲车位[11]。
信息处理模块将采集到的静、动态信息汇总加工处理成用户所能使用的有效信息，并储存到数据库，为停车引导系统提供数据支持。
1.3 信息发布模块
信息发布模块接收信息处理模块汇总的停车场信息后，通过各种终端设备向用户提供车位信息服务。
（1）引导指示屏。现有停车场最主要的车位引导设备就是引导指示屏，在停车场入口附近主干道上设置引导指示屏，显示当前停车场内的车位使用情况。
（2）手机APP。用户使用智能手机下载APP，通过网络实现随时随地获取车位信息，还可以通过APP指定停车场预定车位，快速便捷停车。
（3）交通广播。建立停车引导交通广播，为城市内的广大用户提供实时停车场车位使用信息发布服务。
（4）无线网。用户在靠近停车场入口时，可以通过无线网获取停车场发布的场内车位剩余情况[12]。
2 车位导航系统的应用现状和发展趋势
2.1 国外城市停车诱导信息系统
国外开始停车诱导系统的研究的时间较早，并且发展稳定。德国博施集团早在1993年就研发出第一代PRS2100停车管理系统，将整个停车引导系统分为停车引导系统和公共关系系统两部分，包括停车空间、可变标志和数据采集[13]，并且为用户提供了3种不同类型的信息显示模式。无论是停车位的使用态，还是信息显示器到停车位的距离，公共交通的转移以及可能在相邻区域中空闲的停车位信息都可以单独或组合发送。1996年，美国利用静止标志和VMS将停车引导系统应用在商业区，利用中央计算机统计数据实时更新数据显示车位占用情况，数据通过VMS发布给车主，车主选定目标车位按照静态引导标志引导停车。1973年，日本成功发布了亚洲首个停车引导系统，1995年停车引导系统发展完善，利用信息板，实时更新车位空闲和占用状态。目前，国外的智能停车引导系统在物联网的高速发展下，逐渐完善并且拥有很大发展市场。美国智能停车行业在引导车辆快速入库、在线预订、自主付费等领域已经有了较为成熟的应用。日本也开始进行停车大数据收集，启动了对于智慧停车业务的深入发展，并且日本境内所有的停车场都试行了引导车辆快速进入停车场、实时查询车位数据等服务。 2.2 国内PGIS
与上述国家相比，我国在停车引导系统行业还处于早期阶段，经过不断努力攻克难关并结合国外先进的停车技术，国内停车诱导系统也日趋成熟。国内最开始的PGIS的引进和应用是20世纪90年代末，广州市使用了静态交通管理信息系统，通过顺序编码方式获取停车场车位数据。该系统根据城市交通结构划分分区，系统的运行流程和功能结构配置都使用数据库设计完成。停车场和车位数据信息可以通过广州市静态交通管理信息系统实时发布。2001年年末，南京市结合了国外先进技术的新型停车引导系统开始投入使用。系统记录了每位驾驶者和车辆的信息以及停车时间，通过南京市的各个路口的动态VMS发布所在地附件停车场的方位和更新车位信息。2000年年初，北京成功建立了大型的停车管理系统，2001年，停车引导系统首次在王府井投入运行。该系统主要由各个子系统组成，拥有中央处理控制中心和网络通信平台，将空车位数据动态分布到各个交通引导虚拟机，有效提高停车空位的利用率，取得了较好的泊车成果。但该系统需要设计VMS的安装位置，且位置固定，不方便用户随时查看停车信息。
在未来，停车智能化将成为我国的停车引导系统的主要研究研究方向。沈阳正在建设的智能立体停车场，拥有一整套先进的智能停车引导系统与设备，从停车到取车全部实现智能化、自动化，具备市面上已有的网络支付、车牌识别功能。合肥在城市大道设立通车诱导屏对外公开车位空余量，将人流量多的广场停车场数据都纳入停车引导系统中，停车场出口设计了智能道闸，用于收集车辆驶入和驶离停车场的信息，并将收集的信息数据上传，通过诱导显示屏实时发布。
3 不足与改进方向
就目前来看，国内现有的停车引导系统发展了较多功能，如网上车位预定等，然而在引导方面，大多侧重于场外引导，对车辆进入停车场后自主选择特定停车位的引导重视不够。常见的是在停车场外或者内部设置的LED车位引导屏，利用服务器将处理后的引导信号传输给引导显示屏，引导司机将车停入空位。而单独的LED显示屏对于坐在车内的车主一般不容易被发现，所以车主必须在进入停车场之后先寻找LED显示屏，再依靠LED显示屏引导停车，这让进入新环境的陌生停车场的车主很难快速找到停车位，并且在信息采集的实时性和准确性方面发展还不完备。为了提供司机即时可靠的资讯，并让使用者进入停车场快速停车，可以改进智能停车系统，将整个停车场的平面信息及车位占用情况反馈在客户端车载APP上，在进入停车场后可以以车载APP来引导车主停车。车主可在车内实时掌握停车动态及引导路线，轻松找到合适的停车位。
4 结语
随着经济发展，国民消费水平不断提高，我国在进入“汽车时代”后，“停车难”已经成为困扰民生的焦点问题。智能停车引导系统的出现，大幅度提高了车位的利用效率，保证了良好的出行体验。在“互联网+”的时代，传统的停车位引导系统对于用户的使用已经不够方便，基于不同的定位方法，结合移动设备APP使用的各种智能停车引导系统正在发展，为车主提供更便捷的停车服务[14]。后续的停车引导系统将不断完善，通过利用物联网信息技术将停车数据与网络云平台结合，将实现智能寻找停车场、实时更新车位信息、引导车辆快速进入停车场、高效率地利用停车资源，再到便捷取车、缴纳停车费用等一系列智能化、自动化的功能。
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Abstract：In this paper， the composition， working principle， application status and development trend of the existing parking guidance system are combed and summarized， and the shortcomings of the current parking guiding system are summarized， aiming at the intellectualization of the current parking guiding system， In order to improve the parking experience， this paper puts forward that the vehicle parking guidance APP， can quickly find the parking space and reach the target parking space， so as to get a better parking experience， and some other problems， such as the low visualization degree and so on.
Key words：parking guidance system; on-board APP; intellectualization; visualization
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