CN108230741A - 基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法及系统，通过基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，能及时高效的进行车辆信息和实施路径信息的采集，采集方法是通过超声波探测器收集信息，通过通信网络将数据发送至停车场管理服务器，服务器给车辆分配车位和规划路径，并进行灯光引导。该发明利用超声波探测器检测车辆位置，实现车辆行车轨迹跟踪与定位，降低了系统部署与运维费用，利于推广。

Description

基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法及系统

技术领域

本发明涉及一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法及系统。

背景技术

随着经济的发展及人们生活水平的提高，城市车辆越来越多，停车场的建设规模也日益扩大。停车场内部格局纵横交错，出入口众多，“寻车难”的情况变得越来突出。

针对停车场反向寻车问题目前已经提出了多种解决方案，如基于RFID方式的反向寻车系统，设计时需要在行车道两旁、停车位等处安置RFID读卡器，用户需要随身携带射频卡来寻车，增加了设计成本与难度。

还有文献提出基于视频图像处理技术和车牌识别技术的反向寻车系统，与人工寻车和刷卡寻车相比，这种寻车方式虽然有了非常大的改善，但系统相对造价较高，不易普及和推广。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法及系统，本发明能够对停车场车位的动态管理，能提升传统停车场车位的管理水平，节省运营成本，便于推广。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，包括停车场出入口车牌识别系统、车位与道路口超声波探测器和停车管理服务器，其中：

所述停车场出入口车牌识别系统，被配置为识别出入车辆的车牌号码，并将获取的车牌号码、出入时间发送至停车管理服务器；

所述车位超声波探测器，被配置为设置在对应的停车位上，检测所述停车位占用状态；

所述道路口超声波探测器设置于停车场的各个路口，每个路口部署有多个超声波探测器，检测经过路口每个方向的车辆的通过时刻；

所述车位与道路口超声波探测器均通过网络与停车管理服务器通信；

所述停车管理服务器，被配置为接收车牌识别信息与车位和道路超声波探测信息，结合各道路口超声波探测器的探测信息与探测时间，实时追踪车辆的实时行车路径，并根据车位超声波探测器采集车辆的停靠位置信息，实现对车辆的实时导航与追踪反馈。

进一步的，所述停车场出入口车牌识别系统，包括摄像机、补光灯和图像处理电路，摄像机采集车辆车牌图像，并传输给图像处理电路进行处理，提取车牌信息，所述补光灯对车辆车牌进行补光操作。

进一步的，所述车位超声波探测器检测停车位占用状态，并将数据发送至信息管理服务器。

所述停车场包括有道路、路口和停车位，其中，每个交叉路口各个方向分别部署一个超声波探测器，每个车位部署有一个超声波探测器，每个超声波探测器有唯一的ID标识，道路上间隔布设有多个超声波探测器。

进一步的，所述停车场的入口各有一个超声波探测器，检测车辆刚进停车厂时的时间，并为下一步的行车路径提供信息。

进一步的，所述车位超声波探测器是通过通信网络将采集的数据上传到停车场管理服务器中。

进一步的，所述停车管理服务器上部署有关系数据库和车辆轨迹跟踪模块，所述关系数据库用于保存每辆车的车牌、用户名称、入库时间、轨迹、停车位和/或出库时间信息；

所述车辆轨迹跟踪模块采用基于超声波时间序列停车场车辆轨迹跟踪算法，对车辆进行实时轨迹数据的上传和采集。

进一步的，所述停车场内设置有灯光引导系统，所述灯光引导系统包括设置于各个路口、各道路以及停车位上的多个照明灯；所述停车管理服务器接收车辆信息后，为车辆预分配车位和行车路线，下发命令到相应的超声波探测器灯光控制器，提供相应的灯光导引服务。

一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，包括以下步骤：

依据入场车牌的信息和停车库车位占用情况给出车位预分配，若有固定车位车辆则直接分配相应车位，若无固定车位则需根据剩余车位动态分配；

对预分配的车位规划行驶路径，并实现行车引导；

利用间隔设置的探测器探测车辆在直行道路或/和路口的经过信息，根据探测器的信号采集顺序与时间，利用时间序列的算法，以最先接收到的探测信息作为判断车辆行驶方向的依据；

比对各个路口车辆实际行车方向与分配行车路径是否一致，若不一致则重新规划路径并在下一路口继续进行探测，判断车辆的经过信息，直到车辆准确到达预分配的车位处，当车辆准确停在与分配的车位处时，存储所有路口的探测信息，形成对应车辆行驶轨迹数据。

所述车位预分配方法是依据入场车牌的信息和停车库车位占用情况给出车位预分配并实现行车灯光引导控制：若有固定车位车辆则直接分配相应车位；若无固定车位则需根据剩余车位动态分配。

行车路径规划的分配算法对剩余车位依据Dijkstra算法或蚁群算法进行路径规划。

行车路径规划的分配也可以是随机分配，甚至可以对剩余车位距离进行比较选择最近路径等。

采用链表的数据结构对行车轨迹进行存储，根据时间序列算法以最先接收到的信息作为判断行驶方向的依据，获取并删除第一个探测器所在道路行车信息队列中的头部车辆信息，同时将所删除的车辆信息插入第二个探测器所在道路的行车信息队列中，两个探测器信号构成了该路口车辆通过信息，更新到所获取车辆的实时行车信息中。

当有两辆车同时进入同一停车区域时，第二辆车先停下，第一辆车后停下的情况，可能会出现车辆分配的停车位编号与其车牌号不匹配，将分配的停车位区域作为车辆停放车位信息存储至数据库，用户反向寻车时可得到车辆的停车区域；当这两辆车有一辆离开停车场，即可确定另一辆车的停放车位信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明用于停车场中的车辆轨迹跟踪的信息的采集、处理、应用，充分利用了车位的空余，增强了车位的动态管理；

本发明通过基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，能及时高效的进行车辆信息和实施路径信息的采集，采集方法是通过超声波探测器收集信息，通过通信网络将数据发送至停车场管理服务器，服务器给车辆分配车位和规划路径，并进行灯光引导。该发明利用超声波探测器检测车辆位置，实现车辆行车轨迹跟踪与定位，降低了系统部署与运维费用，利于推广；

若将本发明应用在各种大型建筑物的停车场中，可以为车主及时找到空车位停车，使车主停车更加方便快捷，节省时间；也利于反向寻车，方便取车；能够解决现有停车场停车麻烦、需要引导员花费大量精力、投资巨大的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明中基于超声波时间序列的车辆轨迹跟踪方法的整体架构图；

图2为本发明停车场反向导引数据库E-R模型；

图3为本发明反向寻车系统探测器分布平面图；

图4为本发明行车路径跟踪流程图；

图5为本发明的车辆时道路的实时行车信息存储示意图；

图6为本发明的链表的数据结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出的基于超声波时间序列的车辆轨迹跟踪方法的整体构架图中包括停车场出入口车牌识别系统、车位与道路口超声波探测器和停车管理服务器。

车辆出入口车牌识别系统检测出入车辆的车牌号，并将获取的车牌号、出入时间发送至停车管理服务器。

车位超声波探测器检测停车位占用状态，道路口超声波探测器设置于停车场的各个路口，检测经过每个路口车辆的通过时刻，车位与道路口超声波探测器通过网络与停车管理服务器通信。

停车管理服务器上部署有关系数据库、车辆轨迹跟踪软件模块，接收车牌识别信息与车位和道路超声波探测信息，为车辆分配车位和行车路线，提供灯光导引服务，追踪车辆的实时行车路径，确定车辆的停靠位置。

如图3所示，假设整个停车场有多个交叉路口，每个路口有a、b、c、d 4个方向，交叉路口处的超声波探测器有唯一的ID标识，对应数据库中超声波探测器所在的位置编号。

停车场的实体包括有道路、路口、停车位等，其中，每个交叉路口四个方向分别部署一个超声波探测器，每个车位部署有一个超声波探测器，每个超声波探测器有唯一的ID标识。数据库用于存储每辆车的车牌、用户名称、入库时间、轨迹、停车位、出库时间等信息。图2为停车场反向引导的数据库E-R模型，根据该E-R模型，实现关系数据库中表的建立。

当车辆经过某超声波探测器时，相应探测器将超声波探测器ID、车辆经过的时间根据相应的数据格式发送到停车管理服务器。当车辆依次通过多个路口最终停在相应车位时，系统按时间顺序逐个记录了该车辆在各超声波探测器的通过时刻和最终停车位，该位置时间序列即表示为该车辆行驶轨迹。车辆轨迹数据格式如表1：

车牌号

车辆录波信息

第一路口信息

第二路口信息

…

停车位信息

行车经过入口后，系统为该车辆分配行驶路径，之后系统将实时跟踪该车辆的行车路径，行车的行驶路径从入口处开始判断，工作流程如图4所示。

车辆行车轨迹的具体步骤如下：

步骤一：依据系统分配的车位和行驶路径，启动相应灯光引导控制；

步骤二：车辆行驶到第一个路口，例如B101路口，通过路口后，系统会接收到两个道路超声波探测器的信号，第一个是探测器B101a的ID和通过时间，根据车辆行驶方向，第二个路过的探测器可能是B101b，B101c，B101d，根据时间序列算法以系统最先接收到的信息作为判断行驶方向的依据。该两个探测器信号构成了该路口车辆通过信息；

步骤三：比对该路口车辆实际行车方向与分配行车路径是否一致，若不一致则重新规划路径并在下一路口按照步骤二进行判断和存储；

步骤四：判断是否接受到停车位探测器信息，若不是则在下一路口按照步骤二进行判断和存储，直到接收到停车位探测器信息，存储后形成该车辆行驶轨迹数据；

后续车辆跟踪步骤同前。

为实现该算法，车辆轨迹跟踪软件内存中记录车辆分配路径、道路当前的行车实时记录、实时行车轨迹均采用hashtable数据结构实现。

道路的行车记录记录有道路当前行驶车辆，每个道路均有自己唯一的ID，ID采用该道路两个超声波探测器的ID组合信息，采用queue数据结构进行车辆值的存储；如图5所示为某路口通过车辆时道路的实时行车信息。

实时行车轨迹存储的采用链表的数据结构，存储每个路口的通过信息，如图6所示。

其中，车辆的行车路径的值为byte数组，包括两组超声波探测器实时探测数据，每组前四个字节为超声波探测器ID编码，后四个字节为探测时间，数据格式如表2所示。

表2

通过路口后，系统会接收到两个道路超声波探测器的信号，第一个是探测器B101a的ID和通过时间，根据车辆行驶方向，第二个路过的探测器可能是B101b，B101c，B101d，根据时间序列算法以系统最先接收到的信息作为判断行驶方向的依据，获取并删除第一个超声波探测器所在道路行车信息队列中的头部车辆信息，同时将所删除的车辆信息插入第二个超声波探测器所在道路的行车信息队列中，两个探测器信号构成了该路口车辆通过信息，更新到所获取车辆的实时行车信息中；

针对不确定车位的情况处理方式如下：

当有两辆车同时进入同一停车区域时，第二辆车先停下，第一辆车后停下的情况，可能会出现车辆分配的停车位编号与其车牌号不匹配，将分配的停车位区域作为车辆停放车位信息存储至数据库，用户反向寻车时可得到车辆的停车区域。当这两辆车有一辆离开停车场，即可确定另一辆车的停放车位信息。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：包括停车场出入口车牌识别系统、车位与道路口超声波探测器和停车管理服务器，其中：

所述停车场出入口车牌识别系统，被配置为识别出入车辆的车牌号码，并将获取的车牌号码、出入时间发送至停车管理服务器；

所述车位超声波探测器，被配置为设置在对应的停车位上，检测所述停车位占用状态；

所述道路口超声波探测器设置于停车场的各个路口，每个路口部署有多个超声波探测器，检测经过路口每个方向的车辆的通过时刻；

所述车位与道路口超声波探测器均通过网络与停车管理服务器通信；

所述停车管理服务器，被配置为接收车牌识别信息与车位和道路超声波探测信息，结合各道路口超声波探测器的探测信息与探测时间，实时追踪车辆的实时行车路径，并根据车位超声波探测器采集车辆的停靠位置信息，实现对车辆的实时导航与追踪反馈。

2.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述停车场出入口车牌识别系统，包括摄像机、补光灯和图像处理电路，摄像机采集车辆车牌图像，并传输给图像处理电路进行处理，提取车牌信息，所述补光灯对车辆车牌进行补光操作。

3.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述车位超声波探测器检测停车位占用状态，并将数据发送至信息管理服务器。

4.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述停车场包括有道路、路口和停车位，其中，每个交叉路口各个方向分别部署一个超声波探测器，每个车位部署有一个超声波探测器，每个超声波探测器有唯一的ID标识，道路上间隔布设有多个超声波探测器。

5.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述停车场的入口各有一个超声波探测器，检测车辆刚进停车厂时的时间，并为下一步的行车路径提供信息。

6.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述停车管理服务器上部署有关系数据库和车辆轨迹跟踪模块，所述关系数据库用于保存每辆车的车牌、用户名称、入库时间、轨迹、停车位和/或出库时间信息；

所述车辆轨迹跟踪模块采用基于超声波时间序列停车场车辆轨迹跟踪算法，对车辆进行实时轨迹数据的上传和采集。

7.如权利要求1所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪系统，其特征是：所述停车场内设置有灯光引导系统，所述灯光引导系统包括设置于各个路口、各道路以及停车位上的多个照明灯；所述停车管理服务器接收车辆信息后，为车辆预分配车位和行车路线，下发命令到相应的超声波探测器灯光控制器，提供相应的灯光导引服务。

8.一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，其特征是：包括以下步骤：

依据入场车牌的信息和停车库车位占用情况给出车位预分配，若有固定车位车辆则直接分配相应车位，若无固定车位则需根据剩余车位动态分配；

对预分配的车位规划行驶路径，并实现行车引导；

利用间隔设置的探测器探测车辆在直行道路或/和路口的经过信息，根据探测器的信号采集顺序与时间，利用时间序列的算法，以最先接收到的探测信息作为判断车辆行驶方向的依据；

比对各个路口车辆实际行车方向与分配行车路径是否一致，若不一致则重新规划路径并在下一路口继续进行探测，判断车辆的经过信息，直到车辆准确到达预分配的车位处，当车辆准确停在与分配的车位处时，存储所有路口的探测信息，形成对应车辆行驶轨迹数据。

9.如权利要求8所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，其特征是：采用链表的数据结构对行车轨迹进行存储，根据时间序列算法以最先接收到的信息作为判断行驶方向的依据，获取并删除第一个探测器所在道路行车信息队列中的头部车辆信息，同时将所删除的车辆信息插入第二个探测器所在道路的行车信息队列中，两个探测器信号构成了该路口车辆通过信息，更新到所获取车辆的实时行车信息中。

10.如权利要求8所述的一种基于超声波时间序列的停车场车辆轨迹跟踪方法，其特征是：当有两辆车同时进入同一停车区域时，第二辆车先停下，第一辆车后停下的情况，可能会出现车辆分配的停车位编号与其车牌号不匹配，将分配的停车位区域作为车辆停放车位信息存储至数据库，用户反向寻车时可得到车辆的停车区域；当这两辆车有一辆离开停车场，即可确定另一辆车的停放车位信息。