CN110634317A - 一种停车场车辆导航系统及导航方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种停车场导航系统及导航方法，系统包括移动用户端、毫米波雷达定位模块和停车场管理终端，停车场管理终端与移动用户端通讯连接、与毫米波雷达定位模块电连接；移动用户端位于车辆端，用于显示车辆实时位置、目标车位位置、停车场地图以及导航路线，用户通过移动用户端选择目标停车位，车道上的毫米波雷达定位模块实时采集车辆反射的电磁波数据信息，将其发送至停车场管理终端，停车场管理终端接收并处理毫米波雷达定位模块提供的数据信息，获取车辆位置，形成导航路线发送给移动用户端，用户到达目标停车位置后，系统更新车位信息。本发明定位精度高，实施成本低，能够帮助车辆高效地找到停车位，同时可实现对多个车辆的停车管理。

Description

一种停车场车辆导航系统及导航方法

技术领域

本发明涉及车辆定位及导航，尤其涉及一种停车场车辆导航系统，同时还涉及一种停车场车辆导航方法。

背景技术

随着汽车产业的迅猛发展，城市停车问题越来越严重。为了解决停车场地缺少的问题，很多城市在大型商场或购物超市建立了室内停车场。随着车辆的增多，室内停车场在设计和使用上的问题日渐暴露，尤其是，待停车辆很难在停车场内部快速找到车位，停车费时费力，停车场车位也不能充分利用。因此，亟待提出一种停车场适用的导航方法/系统，来解决上述问题。

在一些室内的尤其是地下停车场，较难甚至无法接收到GPS定位信号，因此不能利用GPS技术实现自动导航功能。现有技术中有提及到利用导向灯、蓝牙定位或视频等方式进行停车场车位导航，但实际实施过程中，存在如下问题：导向灯的方式无法实时根据车位信息对用户进行车位动态分配；蓝牙定位精度在1-1.5m，定位误差太大，无法满足停车场使用要求；视频方式定位数据传输量大，同时需要对图像数据进行大量处理，其覆盖范围较小，受光线影响较大，成本也较大。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种基于毫米波雷达实现的停车场车辆导航系统，本发明的另一目的是提供一种停车场车辆导航方法，以在复杂停车场实现高精度、远距离的车辆定位、导航及监测。

技术方案：一种停车场导航系统，包括：移动用户端，位于车载端，用于显示车辆实时位置、目标车位位置、停车场地图以及导航路线；毫米波雷达定位模块，包括多个分布在停车场的毫米波雷达，用于采集车辆反射的电磁波数据信息，所述数据信息中包括所述车辆实时位置的信息；停车场管理终端，与所述毫米波雷达定位模块电连接，与所述移动用户端通讯连接，用于接收毫米波雷达定位模块数据，并将数据处理后发送给移动用户端。

一种基于如权利要求1所述停车场车辆导航系统的停车场车辆导航方法，包括如下步骤：

步骤1、用户通过移动用户端打开显示有车位信息及位置的停车场地图，选择目标车位位置，移动用户端将目标车位位置及车辆信息发送给停车管理终端；

步骤2、车辆进入停车场，停车场管理终端获取车辆信息并判断所述获取的车辆信息和步骤1中移动用户端发送的车辆信息是否一致，如果一致，停车场管理终端将所述获取的车辆信息发送给毫米波雷达定位模块；

步骤3、毫米波雷达定位模块接收车辆信息，同时实时采集所述车辆反射的电磁波数据信息，并将其发送给停车管理终端；

步骤4、停车场管理终端根据所述数据信息获取所述车辆实时位置，同时根据所述车辆实时位置以及目标车位位置生成导航路线，并将所述车辆实时位置及所述导航路线发送至移动用户端；

步骤5、移动用户端的界面显示出车辆实时位置，并根据导航路线行驶至目标车位位置。

进一步的，所述步骤4中停车场管理终端根据所述数据信息获取所述车辆实时位置，具体步骤如下：

停车场管理终端对所述数据信息进行分析和预处理，包括根据多普勒系数以及幅值判断和去除异常点及噪声；

按预设时间段对位置信息的数据进行封装：将数据信息根据时间段进行划分，将一个时间段内的检测数据进行封装形成数据包，数据包的信息代表了车辆当前实时位置的数据信息；

提取封装后的位置信息中的X坐标和Y坐标数据，所述X坐标和Y坐标数据表示所述车辆的实时位置。

进一步的，所述根据多普勒系数以及幅值判断和去除异常点和噪声，具体步骤如下：

根据所述数据信息中数据点的多普勒系数大小判断静态噪声并去除，具体地，当多普勒系数为零时，则对应的数据点为静态噪声；

根据所述数据信息中数据点的幅值大小判断并去除动态噪声，具体的，当幅值不在预设范围内时，则对应的数据点为动态噪声。

更进一步的，在所述步骤5之后，还包括：

步骤6、当车辆行驶到所述目标车位位置并停止后，停车场管理终端更新空车位信息，同时移动用户端界面上显示车辆在停车场的位置。

进一步的，当用户的目标车位被其它车辆占用后，停车场管理终端根据实时更新的车位状态自动分配其它空车位，并将更新的导航路线发送至移动用户端。

进一步的，步骤1中，所述目标车位位置信息包括目标车位中心位置的X坐标和Y坐标。所述车辆信息至少包括车牌信息。

进一步的，步骤3中，所述电磁波数据信息包括x坐标、y坐标、x方向速度、y方向速度、幅值、多普勒系数和时间参数。

和现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、基于毫米波雷达实现了停车场车辆实时定位及车位导航功能，可以适应各种气候条件，受环境干扰影响小，定位精度高(达到5cm)，很适合复杂的停车场中车辆的监测。2、毫米波雷达的探测距离远，一个3500平方米大小的停车场布置7-8个雷达就可以覆盖整个停车场范围，实施成本低。3、系统可以实时显示停车场车位信息，具有较强的人机交互性能。4、系统可以同时实现对多个车辆的实时位置显示和导航，相比现有技术，能够迅速帮用户找到停车位，也便于后台对车辆、车位的管理。5、只需在停车场内安装雷达等相关硬件，然后布置通讯网络进行通信即可实现，应用前景广泛。

附图说明

图1为车辆各部分的数据信息经毫米波雷达接收后的显示图；

图2为本发明实施例的停车场示意图；

图3为停车场管理终端处理前后的数据信息；

图4为本发明的停车场车辆导航方法流程示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合实施例及附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。

本发明的一种停车场导航系统，包括移动用户端、毫米波雷达定位模块和停车场管理终端。其中，移动用户端安装在车辆上，用于显示车辆实时位置、目标车位位置、停车场地图以及导航路线。停车场管理终端，和移动用户端通讯连接，用于接收毫米波雷达定位模块数据，并将数据处理后发送给移动用户端。

毫米波雷达定位模块，用于接收车辆信息(车牌号)，并实时采集车辆反射的电磁波数据信息，由分布在停车场的多个毫米波雷达组成，毫米波雷达可以固定安装在墙上或者桥架上，距离地面高度2-3m，雷达天线方向最好正对车道中间，雷达安装数量根据停车场大小进行分配，使雷达可以覆盖每个车道及每个停车位，实际安装过程中每个车道至少1个雷达(雷达覆盖范围在80-100m，若一个车道的距离大于100m，则这个车道可以两端各安装一个雷达)；如图2所示为停车场示意图，停车场面积为3500平方米左右，A-G共7个雷达就可以覆盖整个停车场范围。毫米波雷达的频率优选为75-85GHz。

如图4所示，基于上述导航系统进行停车场车辆实时定位及车辆导航至目标车位的具体步骤如下：

步骤1、移动用户端通过手机APP打开停车场地图(地图会显示出剩余车位信息及位置)，用户端选择目标车位位置a(此时APP后台将用户端选择的目标车位位置a及车牌信息发送给停车管理终端)。

步骤2、车辆由入口1进入停车场，停车管理终端可以通过入口1位置的摄像头获取车辆信息，同时停车场管理系统判断步骤1的车辆信息和步骤2的车辆信息是否一致，如果一致，则将车辆信息发送给毫米波雷达定位模块，以此实现车辆信息和车辆位置的一一对应，进而根据当前位置和目标位置，生成对应车辆的导航路线。车辆信息至少包括车牌号，目标车位位置信息包括目标车位中心位置的X坐标和Y坐标。

步骤3、毫米波雷达定位模块接收车辆信息，同时由对应的入口1位置的毫米波雷达A获取车辆实时位置b反射的电磁波数据信息，数据信息至少包括实时位置坐标(x、y坐标)、x方向速度、y方向速度、幅值、多普勒系数和时间参数；毫米波雷达定位模块将车辆实时位置b的相关数据信息发送给停车管理终端。

步骤4、停车管理终端根据毫米波雷达发送的数据信息获取车辆实时位置b，与车辆目标车位位置a生成导航路线，并将导航路线发送至移动用户端。

该步骤中，停车管理终端首先会对毫米波雷达提供的数据信息进行分析处理，主要为根据多普勒系数及幅值等参数判断异常点及噪声并去除，具体包括如下内容：

(1)根据多普勒系数大小去除静态点噪声----由于大小停车场环境复杂，毫米波雷达除了能检测车辆的信息外，其它静态反射的数据信息也能检测到，但由于静态目标的多普勒系数为0，因此可以根据多普勒系数的大小先将静态噪声数据点去除。运动的物体多普勒系数是正值或负值(物体离雷达越来越远时多普勒系数是正值，离雷达越来越近是多普勒系数是负值)

(2)根据幅值的大小去除动态噪声---停车场除了移动的车外，也有其他移动的物体(比如人)，根据车和人的幅值会有明显的区别(车对毫米波反射大，吸收小；人对毫米波反射小，吸收大；所以车和人的毫米波幅值是完全不同的；比如同一个位置，车的幅值是4000，人的幅值只有2000，可以在不同位置设置车的幅值范围。

其次按预设规则对数据进行封装；预设规则具体指将数据信息根据时间段进行划分，比如时间段可以设置为20ms，则将20ms的检测数据进行封装形成数据包，此时数据包的信息代表了车辆当前实时位置的数据信息，如图3所示为处理前后的数据信息，图中处理前数据点比较杂乱，处理后的圆内数据点表示当前时间车辆的位置点，将每个时间段的数据连在一起则相当于车辆的行驶轨迹。最后，将封装后的数据信息中的X坐标和Y坐标数据提取并结合目标车位位置信息形成导航路线。在车辆行驶过程中，设于各个车道的毫米波雷达会实时检测车辆的位置数据信息，并将车辆的实时位置b不断发送给停车管理终端，停车管理终端也不断的将车辆实时位置b以及优化后的导航路线发送给移动用户端。

步骤5、移动用户端界面显示出车辆实时位置b，和目标车辆位置a的导航路线图，用户根据导航路线行驶至目标车位位置a。

步骤6、当车辆行驶到目标车位并停止后，停车场管理终端更新空车位信息，同时移动用户端APP界面上显示车辆在停车场的位置。

本发明利用雷达实时监测车辆，由于不同车辆之间的雷达数据信息不一样，通过对数据的处理也可以实现多个车辆同时定位及运动轨迹的提取。当目标车位位置a被其它车辆占用后，停车场管理终端自动分配其它空车位更新导航路线，并发送给移动用户端。

Claims (9)

1.一种停车场导航系统，其特征在于，包括：

移动用户端，位于车载端，用于显示车辆实时位置、目标车位位置、停车场地图以及导航路线；

毫米波雷达定位模块，包括多个分布在停车场的毫米波雷达，用于采集车辆反射的电磁波数据信息，所述数据信息中包括所述车辆实时位置的信息；

停车场管理终端，与所述毫米波雷达定位模块电连接，与所述移动用户端通讯连接，用于接收毫米波雷达定位模块数据，并将数据处理后发送给移动用户端。

2.一种基于如权利要求1所述停车场车辆导航系统的停车场车辆导航方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、用户通过移动用户端打开显示有车位信息及位置的停车场地图，选择目标车位位置，移动用户端将目标车位位置及车辆信息发送给停车管理终端；

步骤2、车辆进入停车场，停车场管理终端获取车辆信息并判断所述获取的车辆信息和步骤1中移动用户端发送的车辆信息是否一致，如果一致，停车场管理终端将所述获取的车辆信息发送给毫米波雷达定位模块；

步骤3、毫米波雷达定位模块接收车辆信息，同时实时采集所述车辆反射的电磁波数据信息，并将其发送给停车管理终端；

步骤4、停车场管理终端根据所述数据信息获取所述车辆实时位置，同时根据所述车辆实时位置以及目标车位位置生成导航路线，并将所述车辆实时位置及所述导航路线发送至移动用户端；

步骤5、移动用户端的界面显示出车辆实时位置，并根据导航路线行驶至目标车位位置。

3.根据权利要求2所述的停车场车辆导航方法，其特征在于，所述步骤4中停车场管理终端根据所述数据信息获取所述车辆实时位置，具体步骤如下：

停车场管理终端对所述数据信息进行分析和预处理，包括根据多普勒系数以及幅值判断和去除异常点及噪声；

按预设时间段对位置信息的数据进行封装：将数据信息根据时间段进行划分，将一个时间段内的检测数据进行封装形成数据包，数据包的信息代表了车辆当前实时位置的数据信息；

提取封装后的位置信息中的X坐标和Y坐标数据，所述X坐标和Y坐标数据表示所述车辆的实时位置。

4.根据权利要求3所述的停车场车辆导航方法，其特征在于，所述根据多普勒系数以及幅值判断和去除异常点和噪声，具体步骤如下：

根据所述数据信息中数据点的多普勒系数大小判断静态噪声并去除，具体地，当多普勒系数为零时，则对应的数据点为静态噪声；

根据所述数据信息中数据点的幅值大小判断并去除动态噪声，具体的，当幅值不在预设范围内时，则对应的数据点为动态噪声。

5.根据权利要求2所述的停车场车辆导航方法，其特征在于，在所述步骤5之后，还包括：

步骤6、当车辆行驶到所述目标车位位置并停止后，停车场管理终端更新空车位信息，同时移动用户端界面上显示车辆在停车场的位置。

6.根据权利要求5所述的停车场车辆导航方法，其特征在于，当用户的目标车位被其它车辆占用后，停车场管理终端根据实时更新的车位状态自动分配其它空车位，并将更新的导航路线发送至移动用户端。

7.根据权利要求2所述的停车场车辆导航方法，其特征在于：步骤1中，所述目标车位位置信息包括目标车位中心位置的X坐标和Y坐标。

8.根据权利要求2所述的停车场车辆导航方法，其特征在于：步骤1中，所述车辆信息至少包括车牌信息。

9.根据权利要求2所述的停车场车辆导航方法，其特征在于：步骤3中，所述电磁波数据信息包括x坐标、y坐标、x方向速度、y方向速度、幅值、多普勒系数和时间参数。

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