CN110827534B - 一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法 - Google Patents

一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，将车辆的车锁端工作模块和定位基站建立超宽带信号连接，定位基站通过超宽带信号测量车辆的位置数据，并将位置信号传送至云端服务器上，云端服务器通过解算位置数据对车辆能够锁车进行研判，超宽带技术具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、定位精度可达厘米级等优点，其功耗低，可以做到太阳能供电，改造难度低于RFID停车入栏技术，综合性价比高。

Description

一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆定位及停车策略技术领域，特别是涉及一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法。
背景技术
随着物联网技术(Internet of Things)的高速发展，日常生活的质量和方式得到了极大地丰富。同时，基于位置信息的应用和服务逐渐进入人们的视野，随着定位技术的不断进步，基于高精度定位的应用得到了空前的发展。在城市物联网建设当中，基于高精度定位技术的应用急需发展，尤其是对于两轮车、汽车的停车与监管，如对自行车、电动车等二轮车的高精度定位和智能泊车，对汽车的高精度定位和智能泊车等，这些应用能够极大地促进智慧城市、车联网的发展，同时给用户带来极大的便利。
当前，室外区域有全球卫星导航系统(GNSS)覆盖，但精度一般在5米至50米，无法实现需要高精度定位的服务，同时由于受到建筑物遮挡和多径反射的影响，其无法应用于室内复杂环境；基于蓝牙技术的定位精度只能达到1米至5米，精度达不到需求，并且需要大量的设备部署和环境改造；基于RFID的停车系统，其对车的定位误差小于20厘米，但需要大量改造停车点，如铺设特殊的停车线缆，并需要提供电力供应，故改造难度过大，不宜实际实施。
因此，亟需一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，能够解决现有停车定位系统和方法定位精度低、改造难度大、综合性价比低的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，以解决上述现有停车定位系统和方法定位精度低、改造难度大、综合性价比低的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种基于超宽带定位的停车入栏系统，所述系统包括车锁端工作模块、定位基站和云端服务器；
所述车锁端工作模块包括车辆信号收发模组和车辆计算模组，所述车辆计算模组与所述车辆信号收发模组电连接；
所述定位基站包括基站信号收发模组和基站计算模组，所述基站计算模组与所述基站信号收发模组电连接，所述车辆信号收发模组和所述基站信号收发模组通过超宽带信号连接；
所述云端服务器与所述基站计算模组和所述车辆计算模组分别无线连接，所述云端服务器还记录有所述定位基站附近的电子围栏的覆盖区域。
优选地，所述云端服务器与所述基站计算模组和所述车辆计算模组分别采用4G信号连接。
本发明还提供了一种基于超宽带定位的停车入栏方法，所述方法包括：
第一步：车锁端工作模块发出锁车请求；
第二步：定位基站接收所述锁车请求并对车锁端工作模块进行应答，同时测量车辆位置数据，再将所述车辆位置数据传送至云端服务器；
第三步：云端服务器解算所述车辆位置数据，判断车辆是否位于定位基站附近的电子围栏内，如果已入栏，云端服务器向车锁端工作模块发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器向车锁端工作模块发送拒绝锁车指令。
优选地，所述车锁端工作模块包括车辆信号收发模组和车辆计算模组，所述车辆计算模组产生锁车请求，所述车辆信号收发模组将所述锁车请求以特定频率的超宽带信号发送给定位基站。
优选地，所述定位基站包括基站信号收发模组和基站计算模组，所述基站信号收发模组接收到所述锁车请求并传送至所述基站计算模组，所述基站计算模组为该车辆分配一个工作时隙，所述车辆信号收发模组与所述基站信号收发模组在此工作时隙内建立信息交互，所述基站计算模组在信息交互的过程中完成车辆位置数据的测量，所述基站计算模组将所述车辆位置数据通过4G信号传送至云端服务器上。
优选地，所述云端服务器记录有所述定位基站附近的电子围栏的覆盖区域，所述云端服务器对所述车辆位置数据进行解算，判断车辆是否位于所述定位基站附近的电子围栏之内，如果已入栏，所述云端服务器向所述车辆计算模组发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器向所述车辆计算模组发送拒绝锁车指令。
优选地，所述基站计算模组将已完成锁车的车辆的工作时隙剔除。
优选地，新的锁车请求会通过ALOHA方式发出，当新的锁车请求与其他锁车请求发生冲突时，车辆信号收发模组11会在下一时刻重新发出，直到成功接入。
优选地，所述定位基站对已分配工作时隙的车辆的车锁端工作模块发送信号，所述车锁端工作模块根据相应的工作时隙进行应答并回复信号至所述定位基站，完成一次往返延时车辆位置数据测量，如果所述定位基站没有收到相应的回复信号，则该锁车请求的生存时间减1，直到其生存时间为0时，将该锁车请求删除。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
本发明提供的一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，将车辆的车锁端工作模块和定位基站建立超宽带信号连接，定位基站通过超宽带信号测量车辆的位置数据，并将位置信号传送至云端服务器上，云端服务器通过解算位置数据对车辆能够锁车进行研判，超宽带技术具有对信道衰落不敏感、发射信号功率谱密度低、低截获能力、系统复杂度低、定位精度可达厘米级等优点，其功耗低，可以做到太阳能供电，改造难度低于RFID停车入栏技术，综合性价比高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种基于超宽带定位的停车入栏系统各部分连接关系图；
图2为本发明提供的一种基于超宽带定位的停车入栏方法步骤图；
图中：1：车锁端工作模块、11：车辆信号收发模组、12：车辆计算模组、2：定位基站、21：基站信号收发模组、22：基站计算模组、3：云端服务器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，通过将车辆的车锁端工作模块和定位基站建立超宽带信号连接，以解决现有停车定位系统和方法定位精度低、改造难度大、综合性价比低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
本实施例提供一种基于超宽带定位的停车入栏系统，如图1所示，系统包括车锁端工作模块1、定位基站2和云端服务器3；车锁端工作模块1包括车辆信号收发模组11和车辆计算模组12，车辆计算模组12与车辆信号收发模组11电连接；定位基站2包括基站信号收发模组21和基站计算模组22，基站计算模组22与基站信号收发模组21电连接，车辆信号收发模组11和基站信号收发模组21通过超宽带信号连接；云端服务器3与基站计算模组22和车辆计算模组12分别采用4G信号连接，云端服务器3还记录有定位基站2附近的电子围栏的覆盖区域。
针对上述基于超宽带定位的停车入栏系统，本实施例还提供一种基于超宽带定位的停车入栏方法，如图2所示，方法包括：第一步：车锁端工作模块1发出锁车请求；第二步：定位基站2接收锁车请求并对车锁端工作模块1进行应答，同时测量车辆位置数据，再将车辆位置数据传送至云端服务器3；第三步：云端服务器3解算车辆位置数据，判断车辆是否位于定位基站2附近的电子围栏内，如果已入栏，云端服务器3向车锁端工作模块1发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器3向车锁端工作模块1发送拒绝锁车指令。
具体地，车锁端工作模块1包括车辆信号收发模组11和车辆计算模组12，车辆在运行时，车锁端工作模块1处于休眠状态，在尝试锁车时，车辆计算模组12产生锁车请求，车辆信号收发模组11将锁车请求以特定频率的超宽带信号发送给定位基站2。
进一步地，定位基站2包括基站信号收发模组21和基站计算模组22，基站信号收发模组21接收到锁车请求并传送至基站计算模组22，基站计算模组22为该车辆分配一个工作时隙，车辆信号收发模组11与基站信号收发模组21在此工作时隙内建立信息交互，基站计算模组22在信息交互的过程中完成车辆位置数据的测量，基站计算模组22将车辆位置数据打包并通过4G信号传送至云端服务器3上。
进一步地，云端服务器3记录有定位基站2附近的电子围栏的覆盖区域，云端服务器3对车辆位置数据进行解算，判断车辆是否位于定位基站2附近的电子围栏之内，如果已入栏，云端服务器3向车辆计算模组12发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器3向车辆计算模组12发送拒绝锁车指令。
进一步地，基站计算模组22将已完成锁车的车辆的工作时隙剔除。
进一步地，定位基站2通过广播信号告知所有当前已分配的工作时隙，每个车辆都分配了一个工作时隙，已接入的车辆只有在轮到自身所在工作时隙开始时才会发送超宽带信号，新的锁车请求会通过ALOHA方式发出，当新的锁车请求与其他锁车请求发生冲突时，车辆信号收发模组11会在下一时刻重新发出，直到成功接入。
进一步地，定位基站2对已分配工作时隙的车辆的车锁端工作模块1发送信号，车锁端工作模块1根据相应的工作时隙进行应答并回复信号至定位基站2，完成一次往返延时车辆位置数据测量，如果定位基站2没有收到相应的回复信号，则该锁车请求的生存时间减1，直到其生存时间为0时，将该锁车请求删除。
本实施例提供的一种基于超宽带定位的停车入栏系统和方法，其原理为：在停车的电子围栏中部署定位基站2，其位置坐标为P0＝(x0，y0，z0)，当有车辆驶入并希望停车时，车辆的坐标为P1＝(x1，y1，z1)，此时车锁端工作模块1的车辆信号收发模组11向外广播停车请求，该请求为一超宽带信号，此时定位基站2的基站信号收发模组21接收到车辆发送的信号，基站计算模组22获取车辆的编号并为该车辆分配一个工作时隙，并给车辆应答一条消息，此后车辆将在给定工作时隙内与定位基站进行信息交互，定位基站2在此过程中完成车辆位置数据的测量，若定位基站2未收到车辆的消息，车辆信号收发模组11则在随机的时延后重新发起锁车请求，与此同时，基站计算模组22对于已经完成停车入栏的车辆的工作时隙进行剔除，保证工作时隙的充足，定位基站2在测量完成车辆位置数据后，将车辆位置数据通过4G信号上传至云端服务器3，云端服务器3记录有各个定位基站2附近的电子围栏信息，云端服务器3首先根据车辆位置数据完成车辆的位置解算，之后判断其位置是否在该定位基站附近的电子围栏之内，若车辆坐标在电子围栏之内，则说明该车在合规的停车范围内，云端服务器3通过4G信号向车辆计算模组12发送允许锁车的指令，若车辆坐标在电子围栏之外，则说明车辆在合规的停车范围之外，云端服务器3通过4G信号向车辆计算模组12发送禁止锁车的指令。
在其他实施例中，还可以将云端服务器3与定位基站2整合，由定位基站2根据所测量的车辆位置数据完成车辆的位置解算，并判断车辆是否在该定位基站2所辖区域的电子围栏之内，若在围栏之内，则在相应工作时隙将允许停车指令发送至车辆，若不在范围之内，则在相应工作时隙将禁止停车指令发送至车辆。
本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (2)

1.一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，其特征在于：所述系统包括车锁端工作模块、定位基站和云端服务器；
所述车锁端工作模块包括车辆信号收发模组和车辆计算模组，所述车辆计算模组与所述车辆信号收发模组电连接；
所述定位基站包括基站信号收发模组和基站计算模组，所述基站计算模组与所述基站信号收发模组电连接，所述车辆信号收发模组和所述基站信号收发模组通过超宽带信号连接；
所述云端服务器与所述基站计算模组和所述车辆计算模组分别无线连接，所述云端服务器还记录有所述定位基站附近的电子围栏的覆盖区域；
所述方法包括以下步骤：
第一步：车锁端工作模块发出锁车请求；
第二步：定位基站接收所述锁车请求并对车锁端工作模块进行应答，同时测量车辆位置数据，再将所述车辆位置数据传送至云端服务器；
第三步：云端服务器解算所述车辆位置数据，判断车辆是否位于定位基站附近的电子围栏内，如果已入栏，云端服务器向车锁端工作模块发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器向车锁端工作模块发送拒绝锁车指令；
所述车锁端工作模块包括车辆信号收发模组和车辆计算模组，所述车辆计算模组产生锁车请求，所述车辆信号收发模组将所述锁车请求以特定频率的超宽带信号发送给定位基站；
所述定位基站包括基站信号收发模组和基站计算模组，所述基站信号收发模组接收到所述锁车请求并传送至所述基站计算模组，所述基站计算模组为该车辆分配一个工作时隙，所述车辆信号收发模组与所述基站信号收发模组在此工作时隙内建立信息交互，所述基站计算模组在信息交互的过程中完成车辆位置数据的测量，所述基站计算模组将所述车辆位置数据通过4G信号传送至云端服务器上；
所述云端服务器记录有所述定位基站附近的电子围栏的覆盖区域，所述云端服务器对所述车辆位置数据进行解算，判断车辆是否位于所述定位基站附近的电子围栏之内，如果已入栏，所述云端服务器向所述车辆计算模组发送允许锁车指令，如果未入栏，云端服务器向所述车辆计算模组发送拒绝锁车指令；
所述基站计算模组将已完成锁车的车辆的工作时隙剔除；
新的锁车请求会通过ALOHA方式发出，当新的锁车请求与其他锁车请求发生冲突时，车辆信号收发模组会在下一时刻重新发出，直到成功接入；
所述定位基站对已分配工作时隙的车辆的车锁端工作模块发送信号，所述车锁端工作模块根据相应的工作时隙进行应答并回复信号至所述定位基站，完成一次往返延时车辆位置数据测量，如果所述定位基站没有收到相应的回复信号，则该锁车请求的生存时间减1，直到其生存时间为0时，将该锁车请求删除。
2.根据权利要求1的一种基于超宽带定位的停车入栏系统及方法，其特征在于：所述云端服务器与所述基站计算模组和所述车辆计算模组分别采用4G信号连接。
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