CN107895504B - 室内停车场车位引导系统及其地图重构方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种室内停车场车位引导系统及其地图重构方法，其特征在于：系统包括与每个车位对应的车位终端、至少三个无线AP、服务器以及引导指示牌，所述车位终端一方面用于检测对应车位的占用情况，另一方，车位终端通过与至少三个无线AP连接并利用三角定位法实现每个车位的坐标位置标定，所述服务器根据每个车位的坐标位置信息完成车位地图的重构，同时根据车位占用情况控制所述引导指示牌显示对应的引导和指示信息。其效果是：在无室内停车场先验地图时，能利用停车位相对位置信息重构停车场车位引导地图，实现无GPS信号或GPS信号弱时的室内停车场停车位引导。

Description

室内停车场车位引导系统及其地图重构方法

技术领域

本发明涉及智能停车技术，具体涉及一种室内停车场车位引导系统及其地图重构方法。

背景技术

随着经济发展，汽车保有量大幅度增长，但停车位却极为稀缺。停车难历来是有车族的一块心病，尤其是在一些国际化大都市。在车位缺口如此大的情况下，而停车场建设不合理或者车位信息的不互联，导致出现部分停车场车位利用率不高的情况，这使得停车难问题变得更为尖锐，并且对于停车场运营方来说这种情况增加了运营成本、降低了创收。

针对以上情况，国内外都已有一些有关智能停车系统的产品出现。智能停车系统简称PGIS(Parking Guidance Intelligent System)，该系统包括大型停车场智能停车系统和城市级智能停车系统。该系统基于多级信息发布平台，为客户实时地户提供停车场的位置，停车位数量，车位占用状态等信息。智能停车系统对于调节停车分布不均，提高停车位利用率，减少因为车辆寻找车位等的原因造成的交通堵塞，提高交通系统的效率，改善停车场的经营条件，并增加业务领域的经济活力等方面有重要作用。

与先进国家相比，我国停车诱导系统的发展应用由于基础薄弱、经验欠缺、资金不足和管理体制不尽完善等方面的原因，存在明显的差距。由于互联网的发展，从2012年至今大量创业者在智能停车领域试水，大概有100多款APP针对智能停车，这些APP大多只有发布车位信息和线上缴费功能，部分产品提供了基于GPS停车场内部导航，但由于室内GPS信号差，导致导航可靠性差，而更多的APP则根本没有这一重要功能。对于现有的室内停车系统，类似系统开发商层出不穷，但开发思路大多都只提供宏观地图信息，缺少细节信息，而且大多无法提供从停车场入口到车位的导航，少量拥有上述功能的系统也需要基于有该停车场平面规划信息的条件。然而用户的出行行为具有不确定性，不能保证系统覆盖所有的停车场，如若如此，也造成了厂商极大的工作量，成本也非常高。

发明内容

本申请通过提供一种室内停车场车位引导系统，主要解决现有系统对GPS信号以及车位地图过于依赖的缺点，且给用户提供从停车场入口到车位的导航，使得用户的停车变得更为方便快捷。

为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：

一种室内停车场车位引导系统，其特征在于：包括与每个车位对应的车位终端、至少三个无线AP、服务器以及引导指示牌，所述车位终端一方面用于检测对应车位的占用情况，另一方，车位终端通过与至少三个无线AP连接并利用三角定位法实现每个车位的坐标位置标定，所述服务器根据每个车位的坐标位置信息完成车位地图的重构，同时根据车位占用情况控制所述引导指示牌显示对应的引导和指示信息。

进一步地，所述车位终端包括超声波探测器、车位显示灯以及用于接入无线AP的通信模块，所述超声波探测器用于探测车位占用情况，所述车位显示灯根据车位占用情况发出不同的灯光指示。

进一步地，所述引导指示牌上的引导信息包括行车方向指引信息以及对应方向剩余车位信息。

进一步地，所述服务器与车辆进出管理系统连接，用于实现车辆进出数量以及计时计费的监管。

进一步地，所述服务器通过移动通信网络或者本地无线AP连接移动智能终端，通过移动智能终端实现引导信息查看或/和车位预约或/和自动缴费或/和反向寻车。

基于上述系统，本发明还提出一种室内停车场车位地图重构方法，主要按照以下步骤进行：

S1：将车位终端安装在每个车位的中央，利用至少三个无线AP并基于三角定位法确定每个车位终端的平面坐标位置；

S2：选定坐标系绝对原点，将各个车位终端的相对位置信息转换为绝对位置信息；

S3：根据车位标准尺寸判断车位及道路信息，设每个车位长为l，宽为d，两个车位终端之间的距离s，则：

当s≤d时，认定这两个车位终端位于相邻车位；

当d<s≤2d，认定这两个车位终端之间存在障碍；

当2d<s，认定这两个车位终端之间存在通行道路；

S4：坐标系转化，以两相邻车位终端连线的中垂线为自然坐标系的y轴，坐标原点不变，建立新的坐标系，并将对应车位终端坐标信息转化；

S5：在转化后的坐标系中，按车位终端坐标分别向±x方向扩展d/2，±y方向扩展l/2，所得到的矩形即为该节点所确定的停车位，同时结合步骤S2所得的障碍和道路信息加以扩充，得到该停车场完整的重构地图信息；

S6：利用车位终端对车位的占用状况进行检查，并在步骤S5重构的地图中予以标注。

进一步地，在停车场中设置有4个无线AP，每3个无线AP为一组对所述车位终端进行三角定位，利用4组坐标求平均得到最终的坐标位置。

进一步地，本发明利用移动智能终端获取车辆在停车场内的行走路径，结合群智感知算法对步骤S5所重构的地图进行优化。

进一步地，利用服务器存储停车场的重构地图，并结合车位终端实时监控车位占用情况，利用引导指示牌实时显示停车场空闲车位状况。

进一步地，当需要停车时，利用移动智能终端登录服务器查看停车场的空闲车位状况并提交车位预约请求，服务器根据车位预约请求分配相应的空余车位给预约客户，同时利用步骤S5所重构的地图将停车场入口到该车位的最佳路径引导信息发送至所述移动智能终端；

当需要取车时，利用移动智能终端登录服务器查看车辆停留的位置信息，利用步骤S5所重构的地图，结合当前位置给出反向寻车最佳路径的规划。

与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：

本发明在无室内停车场先验地图时，利用停车位相对位置信息重构停车场车位引导地图，实现无GPS信号或GPS信号弱时的室内停车场停车位引导，一方面减少了系统初期的建设成本，同时又能结合群智感知算法对其进行优化，能够实时在线查询和车位预约，停车方便快捷，大大提高用户出行效率。

附图说明

图1为本发明的系统原理框图；

图2为本发明地图重构效果示意图；

图3为本发明的改进型三点定位算法原理图；

图4为本发明路径规划效果示意图。

具体实施方式

本申请实施通过提供一种室内停车场车位引导系统及其地图重构方法，以解决现有室内停车库依靠GPS和先验地图进行导航所带来的一些缺陷。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。

如图1所示，一种室内停车场车位引导系统，包括与每个车位对应的车位终端、至少三个无线AP、服务器以及引导指示牌，所述车位终端一方面用于检测对应车位的占用情况，另一方，车位终端通过与至少三个无线AP连接并利用三角定位法实现每个车位的坐标位置标定，所述服务器根据每个车位的坐标位置信息完成车位地图的重构，同时根据车位占用情况控制所述引导指示牌显示对应的引导和指示信息。

在具体实施时，车位终端包括超声波探测器、车位显示灯以及用于接入无线AP的通信模块，通过超声波探测器可以探测车位占用情况，当车位被占用时，车位显示灯为红色，当车位空闲时，车位显示灯为绿色，通过发出不同的灯光指示，便于驾驶员进入停车场后及时发现空闲车位。

本发明无线AP与车位终端之间采用WiFi连接，利用无线信号传输损耗模型实现测距，在理想情况下，未知点与三个已知点的坐标的距离都是准确的，在知道以上条件即可求出唯一的准确的未知点，但是由于通过wifi信号得到的距离有一定的误差，而且在某些情况下误差还很大，所以，由三点定位得到的未知点坐标也存在一定的误差。所以，我们决定在三点定位算法的基础上改进使用四点定位，分别以四点中的三点来对未知点进行定位，最后得到四个未知点坐标，然后在有四个坐标求平均值得到最后的未知点坐标。

如图2和图3所示，在停车场中设置有4个无线AP，每3个无线AP为一组对所述车位终端进行三角定位，利用4组坐标求平均得到最终的坐标位置。首先由A、B、C与d1、d2、d3求出未知点E1，再由A、B、D与d1、d2、d4求出未知点E2，以此类推，分别求出E1、E2、E3、E4，再由四点坐标有平均求出最后的未知点E，这样在一定程度上减小了误差，提高了精度。

为了便于实时了解停车场的车位信息，所述引导指示牌上的引导信息包括行车方向指引信息以及对应方向剩余车位信息。

在具体实施时，服务器还与车辆进出管理系统连接，通过基于视频图像或者基于RFID的车辆信息识别技术，可以实现车辆进出数量以及计时计费的监管，提升停车场智能管理能力。

为了便于智能管理，所述服务器通过移动通信网络或者本地无线AP连接移动智能终端，通过移动智能终端实现引导信息查看或/和车位预约或/和自动缴费或/和反向寻车，通过开发专用App管理软件，用户即可在智能终端上进行操作，实时查看各个停车场的车位信息，满足提前预约、移动缴费以及反向寻车等需求。

在具体实施时，地图重构方法步骤如下：

S1：将车位终端安装在每个车位的中央，利用四个无线AP并基于三角定位法确定每个车位终端的平面坐标位置；

S2：选定坐标系绝对原点，将各个车位终端的相对位置信息转换为绝对位置信息；

S3：根据车位标准尺寸判断车位及道路信息，设每个车位长为l，宽为d，通常标准车位的长度l为5.3m，宽度d为2.5m，两个车位终端之间的距离s，则：

当s≤d时，认定这两个车位终端位于相邻车位；

当d<s≤2d，认定这两个车位终端之间存在障碍；

当2d<s，认定这两个车位终端之间存在通行道路；

S4：坐标系转化，由于坐标系坐标轴与实际车位的边框线不一定平行，因此需转化坐标系，以两相邻车位终端连线的中垂线为自然坐标系的y轴，坐标原点不变，建立新的坐标系，并将对应车位终端坐标信息转化；

S5：在转化后的坐标系中，按车位终端坐标分别向±x方向扩展1.25m，±y方向扩展2.65m，所得到的矩形即为该节点所确定的停车位，同时结合步骤S2所得的障碍和道路信息加以扩充，得到该停车场完整的重构地图信息；

S6：利用车位终端对车位的占用状况进行检查，并在步骤S5重构的地图中予以标注。

经过上述步骤后，可以得到如图2所示的停车场地图信息，利用服务器存储停车场的重构地图，并结合车位终端实时监控车位占用情况，利用引导指示牌实时显示停车场空闲车位状况。

由于停车场中的许多实际情况无法根据节点信息做出简单判决，如道路实际是否可以通行、车位是否存在损坏等信息，而上述信息随着时间的推移很可能会发生变化，此类信息或这种变化无法通过传感器监测到，因此本发明引入群智感知算法对系统进行优化，以提高系统可用性。由于停车场中的许多实际情况无法根据节点信息做出简单判决，因此需要大数据分析得到。如果某条重构地图中的通路长时间无人通过或者存在某坐标附近有多次往返的情况，则判定此处有障碍，对地图进行优化；当该障碍处存在通过记录时，则判定该障碍消除。此外，若某车位被用户多次改变选择，则判定该车位存在故障。同时基于群智感知，可以寻找到任何一个车位进出的最近路径，为路径规划提供参考依据。

如图4所示，结合群智感知进行最佳路径规划后，当需要停车时，利用移动智能终端登录服务器查看停车场的空闲车位状况并提交车位预约请求，服务器根据车位预约请求分配相应的空余车位给预约客户，同时利用步骤S5所重构的地图将停车场入口到该车位的最佳路径引导信息发送至所述移动智能终端；

当需要取车时，利用移动智能终端登录服务器查看车辆停留的位置信息，利用步骤S5所重构的地图，结合当前位置给出反向寻车最佳路径的规划，使用非常方便。

最后应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种室内停车场车位地图重构方法，其特征在于按照以下步骤进行：

S1：将车位终端安装在每个车位的中央，利用至少三个无线AP并基于三角定位法确定每个车位终端的平面坐标位置；

S2：选定坐标系绝对原点，将各个车位终端的相对位置信息转换为绝对位置信息；

S3：根据车位标准尺寸判断车位及道路信息，设每个车位长为l，宽为d，两个车位终端之间的距离s，则：

当s≤d时，认定这两个车位终端位于相邻车位；

当d<s≤2d，认定这两个车位终端之间存在障碍；

当2d<s，认定这两个车位终端之间存在通行道路；

S4：坐标系转化，以两相邻车位终端连线的中垂线为自然坐标系的y轴，坐标原点不变，建立新的坐标系，并将对应车位终端坐标信息转化；

S5：在转化后的坐标系中，按车位终端坐标分别向±x方向扩展d/2，±y方向扩展l/2，所得到的矩形即为该车位终端所确定的停车位，同时结合步骤S2所得的障碍和道路信息加以扩充，得到该停车场完整的重构地图信息；

S6：利用车位终端对车位的占用状况进行检查，并在步骤S5重构的地图中予以标注。

2.根据权利要求1所述的室内停车场车位地图重构方法，其特征在于：在停车场中设置有4个无线AP，每3个无线AP为一组对所述车位终端进行三角定位，利用4组坐标求平均得到最终的坐标位置。

3.根据权利要求1所述的室内停车场车位地图重构方法，其特征在于：利用移动智能终端获取车辆在停车场内的行走路径，结合群智感知算法对步骤S5所重构的地图进行优化。

4.根据权利要求1所述的室内停车场车位地图重构方法，其特征在于：利用服务器存储停车场的重构地图，并结合车位终端实时监控车位占用情况，利用引导指示牌实时显示停车场空闲车位状况。

5.根据权利要求4所述的室内停车场车位地图重构方法，其特征在于：

当需要停车时，利用移动智能终端登录服务器查看停车场的空闲车位状况并提交车位预约请求，服务器根据车位预约请求分配相应的空余车位给预约客户，同时利用步骤S5所重构的地图将停车场入口到该车位的最佳路径引导信息发送至所述移动智能终端；

当需要取车时，利用移动智能终端登录服务器查看车辆停留的位置信息，利用步骤S5所重构的地图，结合当前位置给出反向寻车最佳路径的规划。