CN105427651A - 基于惯性导航的泊车导航方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于惯性导航的泊车导航方法，包括以下步骤：车辆进入停车场之前，停车场服务端对车载客户端进行身份识别；身份识别成功后，车辆的车载客户端从停车场服务端获取停车场泊车信息；车载客户端根据停车场泊车信息计算出最优车位和导航路径；车载客户端启动惯性导航，根据车辆的速度、加速度及导航路径，将车辆引导至最优车位。本发明的泊车导航方法在车载客户端实现车辆在停车场的泊车导航，通过惯性导航的方式使得车辆能够在GPS信号较差或没有GPS信号的地下停车场或室内停车场实现准确、快速、方便地泊车。

Description

基于惯性导航的泊车导航方法及装置

技术领域

本发明涉及智能交通的泊车诱导技术，尤其是一种基于惯性导航的泊车导航方法及装置。

背景技术

随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的不断提高，城市中各种车辆的数量不断增长。然而停车位的数量增长速度较慢且停车位数量有限，从而导致停车难问题日益突出，因此需要对停车场的泊车进行有效、科学的管理。目前国内的泊车诱导系统智能化程度及管理水平不高，通常采用在停车场设置LED屏实现泊车诱导或者是在停车场端的泊车导航装置实现泊车。目前的这些诱导方式多是在停车场端实现的，存在效率低、诱导信息有限、成本高等缺点。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于惯性导航的泊车导航方法及装置。

一种基于惯性导航的泊车导航方法，包括以下步骤：

车辆进入停车场之前，装载在车辆内部的车载客户端向设置于停车场的停车场服务端发送连接请求以及车辆的身份识别信息；停车场服务端对车辆进行身份识别，若身份识别成功，则建立车载客户端与停车场服务端之间的无线网络连接。

车载客户端从停车场服务端获取停车场泊车信息。其中，停车场泊车信息包括停车场地图数据及车位信息。

车载客户端根据停车场泊车信息计算出最优车位和导航路径。

车载客户端启动惯性导航，根据车辆的速度、加速度及导航路径，将车辆引导至最优车位。

进一步地，车辆身份识别信息预存储在停车场服务端的数据库中；停车场服务端采用可同时与多个车载客户端实现通信的Socket技术。

进一步地，车位信息为停车场服务端每隔一预定时间从车位管理系统获取并保存在停车场服务端的数据库中，供停车场服务端连接的车载客户端使用。其中，车位信息包括停车场中所有车位的位置信息以及各车位所处的被占用或空闲状态信息。

进一步地，最优车位的计算方法为：

将停车场划分为多个区域；

获取有空闲车位的区域信息和车辆的当前位置；

选取距离所述车辆最近的、有空闲车位的最优区域；

计算该最优区域中距离所述车辆最近的空闲车位位置，即为最优车位。

进一步地，计算导航路径的方法包括步骤：

读取停车场地图数据，将接收到的最新车位信息更新至停车场地图数据，生成电子地图；

获取车辆当前的经纬度位置信息；以及

根据电子地图和计算出的最优车位的位置，规划导航路径；

进一步地，惯性导航的方法包括步骤：

采集车辆的瞬时速度和加速度信息，计算出车辆的增量位移；

根据车辆当前的经纬度位置信息和车辆的增量位移，计算出车辆的移动位移；

根据计算出的车辆的移动位移更新电子地图以将车辆引导至最优车位。

传统的车载导航系统采用的是GPS（GlobalPositioningSystem）全球卫星定位系统，由于在室内或地下停车场，GPS的信号较弱，无法实现车辆在停车场的准确定位。本发明的泊车导航方法采用惯性导航将车辆引导至最优车位，可以实现在室内或地下停车场的准确定位及泊车导航路径规划。

进一步地，基于惯性导航的泊车导航方法还包括步骤：车辆停泊至最优车位后，车位管理系统将用户信息发送至停车场服务端并存储于停车场服务端的数据库。优选地，用户信息包括车辆身份识别信息、车辆所停泊的车位位置、车辆进入车位的起始时间、以及车辆离开该车位的结束时间。

进一步地，基于惯性导航的泊车导航方法还包括步骤：车辆离开其所停泊的车位时，停车场服务端根据车辆类型、车辆停泊的起始时间和结束时间，计算出整个停车过程的总时间及费用；车辆在停车场出口处进行缴费即可离开停车场。

本发明还提供一种基于惯性导航的泊车导航装置，包括装载于车辆内部的车载客户端、设置于停车场的停车场服务端、以及与停车场服务端相连接的车位管理系统。车载客户端包括：

车载导航系统，用于显示停车场地图以及导航路径；

车载泊车导航控制模块，其根据车辆的瞬时速度、瞬时加速度以及所述车辆进入停车场前的经纬度位置进行惯性导航，将车辆引导至最优车位；

第一无线网络模块，用于与停车场服务端通信。

停车场服务端包括：

停车场管理系统，用于处理从车载客户端收到的请求指令并根据所述请求指令发出相应的服务指令以处理相应事件；

停车场地图处理模块，用于将车位信息更新至停车场地图中；

车位信息采集模块，其用于获取最新的车位信息；

用户信息识别模块，用于进行用户识别；

数据库，用于存储停车场地图数据、车位信息以及用户信息；

第二无线网络模块，用于与所述车载客户端通信；

其中，停车场服务端从车位管理系统获取车位信息和用户信息；车载客户端与停车场服务端建立连接后，从停车场服务端接收停车场地图数据及车位信息。

进一步地，车载泊车导航控制模块包括惯性导航模块、陀螺仪模块、速度采集模块、以及地图匹配模块。其中，速度采集模块用于获取车辆的瞬时速度，陀螺仪模块用于获取车辆的瞬时加速度，地图匹配模块将接收到的最新车位信息以及停车场地图数据进行匹配更新，惯性导航模块用于实现导航路径的规划，将车辆引导至指定的最优车位。

进一步地，车位管理系统包括设置在停车场的每个车位的车位定位模块以及与所有车位定位模块无线连接的车位信息处理模块。车位信息处理模块从每个车位定位模块获取用户信息，并传送至停车场服务端。优选地，车位定位模块和车位信息处理模块为Zigbee模块。Zigbee模块的通信距离最远可达2公里。采用Zigbee模块可以实现低功耗、低成本、支持大量节点、快速且安全的网络连接。

本发明的基于惯性导航的泊车导航方法在车载客户端实现车辆在停车场的泊车导航，通过惯性导航的方式使得车辆能够在GPS信号较差或没有GPS信号的地下停车场或室内停车场实现准确、快速、方便地泊车。另外，本发明的泊车导航装置通过Socket技术实现停车场服务端同时与多个车载客户端的通信，可以保证多个车载客户端与停车场服务端同时通信的稳定性和有效性。

附图说明

图1为一实施例的基于惯性导航的泊车导航装置的示意图。

图2为一实施例中车载客户端的结构示意图。

图3为一实施例中停车场服务端的结构示意图。

图4为一实施例中车位管理系统的结构示意图。

图5为一实施例中基于惯性导航的泊车导航方法的流程图。

图6为一实施例中惯性导航的流程图。

图7为一实施例中计算最优车位的流程图。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及附图对本发明基于惯性导航的泊车导航方法作进一步详细描述。其中，所述的惯性导航所采用的技术由专利申请号为201210102079.X，申请日为2012年4月10日的中国发明专利申请《一种卫星惯性导航方法和设备》公开，在此不再赘述。

如图1至图4所示，一较佳实施例中，本发明的基于惯性导航的泊车导航装置包括装载在车辆内部的车载客户端、设置于停车场的停车场服务端以及车位管理系统。车位管理系统用于管理停车场中所有车位的工作状态，即被占用或空闲状态，并记录被占用车位的用户信息。停车场服务端每隔一预定时间从车位管理系统获取车位信息及用户信息。在车辆进入停车场之前，停车场服务端对车辆的车辆身份识别信息进行识别，识别成功后，车载客户端可从停车场服务端获取停车场地图数据以及车位信息。停车场服务端通过Socket技术可以同时与多个车载客户端实现通信。其中，车位信息包括停车场中所有车位的位置以及其被占用或空闲状态。用户信息包括车辆身份识别信息、车辆所停泊的车位位置、车辆进入车位的起始时间、以及车辆离开该车位的结束时间。车辆身份识别信息优选为车辆的车牌号码。可以理解地，车辆身份识别信息还可以包括车辆在停车场服务端登记注册的车主姓名、车型大小、车辆颜色等车辆信息。

如图2所示，车载客户端包括车载导航系统、车载泊车导航控制模块和第一无线网络模块。车载导航系统可以是车辆本身自带的导航系统，也可以是加装的导航系统，用于显示停车场地图以及导航路径，并且在用于车辆导航时发出导航提示音。车载泊车导航控制模块用于实现车辆在停车场内的惯性导航。第一无线网络模块用于实现车载客户端与停车场服务端之间的无线通信。优选第一无线网络模块为WIFI模块。

车载泊车导航控制模块包括惯性导航模块、陀螺仪模块、速度采集模块以及地图匹配模块。陀螺仪模块用于获取车辆的瞬时加速度。速度采集模块用于获取车辆的瞬时速度。地图匹配模块用于从停车场服务端获取停车场地图数据以及最新的车位信息，并将获取的最新车位信息更新至停车场地图数据中，从而得到停车场中各个车位的具体位置及其状态。惯性导航模块分别与车载导航模块、陀螺仪模块、速度采集模块和地图匹配模块相连接。惯性导航模块根据获取的停车场地图数据及最新的车位信息，计算出最优车位。根据最优车位、停车场地图、以及车辆的瞬时速度及加速度，惯性导航模块计算出最佳的导航路径，用于将车辆引导至最优车位所在位置。

由于车辆在室内或地下停车场时，卫星信号质量差或者停车场是卫星定位盲区，GPS（GlobalPositioningSystem，全球定位系统）导航无法获得车辆在室内或地下停车场的准确位置，因此无法进行泊车导航。本发明的一种基于惯性导航的泊车导航装置采用惯性导航的方法可以使得即使在卫星信号质量差或卫星定位盲区也能实现准确、快速的泊车导航。

如图3所示，停车场服务端包括停车场管理系统、停车场地图处理模块、车位信息采集模块、用户信息识别模块、数据库、以及第二无线网络模块。停车场服务端的第二无线网络模块和车载客户端的第一无线网络模块相连接，实现停车场客户端与车载客户端之间的通信。第二无线网络模块也优选为WI-FI模块。

停车场管理系统用于处理从车载客户端收到的请求指令，并根据请求指令发出相应的服务指令以处理相应事件，其分别与停车场地图处理模块、数据库、用户信息识别模块和数据库相连接。车位信息采集模块用于从车位管理系统获取最新车位信息，并将最新车位信息发送至停车场地图处理模块。停车场地图处理模块用于将获取的停车场地图进行优化处理，并将接收到的车位信息更新至停车场地图中。数据库用于存储停车场地图数据、车位信息以及从车位管理系统获取的相应车位的用户信息。用户信息识别模块用于对车辆进行车辆身份信息识别，判断是否能在数据库找到请求进入停车场的车辆的车辆身份识别信息。

如图4所示，车位管理系统包括车位定位模块和车位信息处理模块。其中，在停车场的每个车位设置有一个车位定位模块。车位信息处理模块与所有的车位定位模块无线连接，从每个车位定位模块获取车位信息和用户信息，并传送至停车场服务端。车位定位模块和车位信息处理模块优选为Zigbee模块。Zigbee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，它是一种低功耗、低成本、低复杂度、快速且安全的无线通信技术。Zigbee模块的通信距离最远可达2公里，因此，完全可以满足在停车场内车位的定位。

如图5至图7所示，为基于惯性导航的泊车导航方法的流程图。

车载客户端和停车场服务端之间通过通信指令互相通信。车载客户端发出请求指令，请求指令包括机器识别码、请求类型和请求指令代号。其中，机器识别码优选为导航系统主机的机器序列号；请求类型包括连接请求、服务请求和反馈请求；请求指令代号是指根据请求类型进行的编号。停车场服务端发出服务指令，服务指令包括服务数据类型、服务数据。其中，服务数据类型包括服务结果反馈类型、车位信息类型和地图数据类型。

基于惯性导航的泊车导航方法包括以下步骤：

S01：装载有车载客户端的车辆首次在对应的装载有停车场服务端的停车场停车时，需要到指定的服务点进行首次注册登记；登记的车辆身份识别信息存储至停车场服务端的数据库中。

S02：每次该车辆进入停车场之前，车载客户端向停车场服务端发送连接请求的请求指令以及车辆的身份识别信息；处于监听状态的停车场服务端接收到车载客户端的连接请求后，对车辆进行身份识别。

S03：若停车场服务端在数据库中检索到匹配的车辆身份识别信息，则表示身份识别成功，从而停车场服务端向车载客户端发送连接请求成功的服务反馈的服务指令，与车载客户端建立无线网络连接。其中，停车场服务端一直处于监听状态，利用Socket技术可同时与多个车载客户端连接并进行通信。

S04：车载客户端向停车场服务端发送停车场泊车信息请求指令，停车场服务端接收到该请求指令后，向车载客户端发送停车场地图数据的服务指令及车位信息的服务指令。其中，停车场服务端每隔一预定时间从车位管理系统获取车位信息，并存储至停车场服务端的数据库中。

S05：车载客户端根据停车场泊车信息计算出最优车位和导航路径。优选最优车位为距离车辆最近的车位。最优车位的选取方法在下文有详细描述。其中，导航路径的计算方法包括步骤：

S051：车载客户端读取停车场的地图数据，将接收到的最新车位信息更新至停车场地图数据，生成电子地图；

S052：车载客户端获取车辆当前的经纬度位置信息；

S053：车载客户端根据电子地图和计算出的最优车位的位置，规划导航路径。

S06：车载客户端启动惯性导航，根据车辆的速度、加速度及所述导航路径，将车辆引导至最优车位，车辆导航路径及车辆实时位置会在车载客户端的车载导航系统中显示。其中，具体方法包括步骤：

S061：通过车载客户端的速度采集模块采集车辆的瞬时速度，通过陀螺仪模块测量车辆的瞬时加速度，利用公式1至公式3计算出车辆的增量位移；

S062：根据所述车辆当前的经纬度位置信息和车辆的增量位移，利用公式4计算出车辆的移动位移；

S063：根据所述电子地图、最优车位的位置及规划好的导航路径，利用所述计算出的车辆的移动位移不断更新电子地图，从而将车辆引导至最优车位。其中，

公式1：计算车辆的瞬时加速度，公式2：计算车辆的瞬时速度，公式3：计算车辆的增量位移；公式4：计算车辆的移动位移。

即，在获取了车辆当前的经纬度坐标后，通过速度采集模块和陀螺仪模块获取速度和加速度的运算参量，通过运算和校正，可得到在很小的一段时间内车辆的移动位移，从而可根据车辆当前位置以及规划好的导航路径进行惯性导航。

S07：车辆停泊至最优车位后，该车位的车位定位模块更新该车位的车位状态，即将空闲状态更新为被占用状态，并将该车位的车位信息和用户信息发送至车位信息处理模块；车位信息处理模块再将更新后的车位信息和用户信息发送至停车场服务端，停车场服务端将用户信息存储至数据库。其中，用户信息包括车辆身份识别信息、车辆所停泊的车位位置、车辆进入车位的起始时间、以及车辆离开该车位的结束时间。

S08：当车辆离开其所停泊的车位时，停车场服务端根据车辆类型、车辆停泊的起始时间和结束时间，计算出整个停车过程的总时间及费用；车辆在停车场出口处进行缴费即可离开停车场。

如图7所示，为计算最优车位的流程图。优选地，最优车位的选取原则采取最近原则，即选取距离车辆最近的空闲车位。首先，将停车场划分为多个区域；获取车辆的当前位置后，获取有空闲车位的停车场区域信息；然后，从中选取距离车辆最近的最优区域；最后，计算在该最优区域中距离车辆最近的空闲车位位置，即为最优车位。

本发明的基于惯性导航的泊车导航方法，停车场服务端通过Socket技术实现同时与多个车载客户端通信。由于可能在同一时间会有多个车载客户端与停车场服务端进行通信，采用Socket技术实现多对一的通信连接，可以保证通信连接的稳定性和有效性。另外，为了保证通信过程的安全性，需要对用户信息、请求指令及服务指令进行数据加密。优选采用DES数据加密方式。

在传统的车载导航系统中采用的是GPS（GlobalPositioningSystem）全球卫星定位系统，由于在室内或地下停车场，GPS的信号较弱，无法实现车辆在停车场的准确定位。本发明的泊车导航方法采用惯性导航可以实现在室内或地下停车场的准确定位及导航路径规划，从而将车辆引导至最优车位。

本发明的基于惯性导航的泊车导航方法在车载客户端实现车辆在停车场的泊车导航，通过惯性导航的方式使得车辆在GPS信号较差或无GPS信号的停车场内的泊车导航路径设计更加准备，从而车辆可以快速、方便地被引导至最优车位。另外，本发明的泊车导航装置通过Socket技术实现停车场服务端同时与多个车载客户端的通信，可以保证多个车载客户端与停车场服务端同时通信的稳定性和有效性。

虽然对本发明的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。

Claims (10)

1.一种基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，包括以下步骤：

车辆进入停车场之前，装载在车辆内部的车载客户端向设置于停车场的停车场服务端发送连接请求以及车辆的身份识别信息；所述停车场服务端对车辆进行身份识别，若身份识别成功，则建立所述车载客户端与所述停车场服务端之间的无线网络连接；

所述车载客户端从所述停车场服务端获取停车场泊车信息；所述停车场泊车信息包括停车场地图数据及车位信息；

所述车载客户端根据所述停车场泊车信息计算出最优车位和导航路径；

所述车载客户端启动惯性导航，根据车辆的速度、加速度及所述导航路径，将车辆引导至所述最优车位。

2.根据权利要求1所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，所述的车辆身份识别信息预存储在停车场服务端的数据库中；所述停车场服务端采用可同时与多个所述车载客户端实现通信的Socket技术。

3.根据权利要求1所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，所述车位信息为所述停车场服务端每隔一预定时间从车位管理系统获取并保存在停车场服务端的数据库中，供与停车场服务端连接的车载客户端使用；所述车位信息包括停车场中所有车位的位置以及其被占用或空闲状态。

4.根据权利要求3所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，所述最优车位的计算方法为：

将停车场划分为多个区域；

获取有空闲车位的区域信息和车辆的当前位置；

选取距离所述车辆最近的、有空闲车位的最优区域；

计算该最优区域中距离所述车辆最近的空闲车位位置，即为最优车位。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，所述计算导航路径的方法包括步骤：

读取所述停车场的地图数据，将接收到的最新车位信息更新至停车场地图数据，生成电子地图；

获取所述车辆当前经纬度位置信息；以及

根据所述电子地图和计算出的最优车位的位置，规划导航路径；

所述惯性导航的方法包括步骤：

采集所述车辆的瞬时速度和加速度信息，计算出车辆的增量位移；

根据所述当前经纬度位置信息和车辆的增量位移，计算出车辆的移动位移；以及

利用所述计算出的车辆的移动位移更新电子地图以将车辆引导至最优车位。

6.根据权利要求1所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，进一步包括步骤：所述车辆停泊至所述最优车位后，车位管理系统将用户信息发送至停车场服务端并存储于停车场服务端的数据库；所述用户信息包括车辆身份识别信息、车辆所停泊的车位位置、车辆进入车位的起始时间、以及车辆离开该车位的结束时间。

7.根据权利要求6所述的基于惯性导航的泊车导航方法，其特征在于，进一步包括步骤：所述车辆离开其所停泊的车位时，所述停车场服务端根据车辆类型、车辆停泊的起始时间和结束时间，计算出整个停车过程的总时间及费用。

8.一种基于惯性导航的泊车导航装置，包括装载于车辆内部的车载客户端和设置于停车场的停车场服务端，其特征在于，所述泊车导航装置还包括与所述停车场服务端相连接的车位管理系统；所述车载客户端包括：

车载导航系统，用于显示停车场地图以及导航路径；

车载泊车导航控制模块，其用于根据车辆的瞬时速度、瞬时加速度以及所述车辆进入停车场前的经纬度位置进行惯性导航，将车辆引导至最优车位；

第一无线网络模块，用于与所述停车场服务端通信；

所述停车场服务端包括：

停车场管理系统，用于处理从车载客户端收到的请求指令并根据请求指令发出服务指令以处理相应事件；

停车场地图处理模块，用于将车位信息更新至停车场地图中；

车位信息采集模块，其用于获取最新的车位信息；

用户信息识别模块，用于进行用户识别；

数据库，用于存储停车场地图数据、车位信息以及用户信息；

第二无线网络模块，用于与所述车载客户端通信；

其中，所述停车场服务端从所述车位管理系统获取所述车位信息和用户信息；所述车载客户端与所述停车场服务端建立连接后，从所述停车场服务端接收停车场地图数据及车位信息。

9.根据权利要求8所述的基于惯性导航的泊车导航装置，其特征在于，所述车载泊车导航控制模块包括惯性导航模块、用于获取车辆的加速度信息的陀螺仪模块、用于获取车辆瞬时速度的速度采集模块、以及地图匹配模块；所述地图匹配模块将接收到的最新车位信息以及停车场地图数据进行匹配和更新。

10.根据权利要求9所述的基于惯性导航的泊车导航装置，其特征在于，所述车位管理系统包括设置在停车场的每个车位的车位定位模块以及与所有车位定位模块无线连接的车位信息处理模块；所述车位信息处理模块从所述每个车位定位模块获取用户信息，并传送至所述停车场服务端；所述车位定位模块和所述车位信息处理模块为Zigbee模块；所述Zigbee模块的通信距离最远可达2公里。