CN115273531A - 一种基于物联网的智能化泊车管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于物联网的智能化泊车管理系统，包括：相互通信连接的停车场管理系统、自动驾驶车辆以及手持移动终端；停车场管理系统包括停车场内硬件感知层和停车场服务器，停车场内硬件感知层包括部署在停车场内的终端节点和信息传输模块；自动驾驶车辆包括自动驾驶控制器和信息传输模块，自动驾驶控制器通过信息传输模块接收来自停车场服务器或者手持移动终端的通信数据并生成控制车辆驱动系统动作的控制信号；手持移动终端上有人机交互界面。本发明主要基于车辆自动驾驶系统、移动终端、停车场管理系统以及服务器之间信息交互，实现智能化泊车功能，并且针对实际场景中智能化公共资源配套短缺的问题。

Description

一种基于物联网的智能化泊车管理系统

技术领域

本发明涉及物联网技术，具体而言，尤其涉及一种基于物联网的智能化泊车管理系统。

背景技术

随着科技的发展，自动驾驶技术逐渐成熟，具有自动驾驶功能的车辆设计与研究取得了长足的进步，但自动驾驶技术的应用效果并不理想。一部分原因在于车辆的智能化技术并不十分成熟，另一部分原因在于相配套的场景智能化程度比较落后，难以形成相辅相成的应用场景。近些年来随着新能源技的普及，新能源汽车保有量越来越多，但是充电桩和换电站等配套进度相对落后。造成充电桩、换电站与新能源汽车比率失调。尤其是高峰期等待时间长，各充电桩和充电站等车辆配套服务装置和设施的排队预约管理混乱，容易因为混乱的状态发生冲突。具有自动驾驶功能的智能化车辆无法实时获得全面的停车场数据和信息，因此经常会出现停车场和智能化车辆出现功能和需求不匹配的情况。

发明内容

根据上述提出的现有停车场系统无法匹配智能化车辆功能需求的技术问题，而一种基于物联网的智能化泊车管理系统。本发明主要基于车辆自动驾驶系统、移动终端、停车场管理系统以及服务器之间信息交互，实现智能化泊车功能，并且针对实际场景中智能化公共资源配套短缺的问题，进行有效地调度管理，提升系统的自动化、智能化程度。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于物联网的智能化泊车管理系统，包括：相互通信连接的停车场管理系统、自动驾驶车辆以及手持移动终端；

所述停车场管理系统包括停车场内硬件感知层和停车场服务器，停车场内硬件感知层包括部署在停车场内的终端节点和信息传输模块，所述终端节点包括信息采集节点和执行节点，所述信息采集节点所采集的数据信息通过所述信息传输模块发送至停车场服务器，所述停车场服务器用于对停车场运营过程中产生的数据进行保存和分析，并生成通信数据发送至自动驾驶车辆和手持移动终端；

所述自动驾驶车辆包括自动驾驶控制器和信息传输模块，所述自动驾驶控制器通过信息传输模块接收来自停车场服务器或者手持移动终端的通信数据并生成控制车辆驱动系统动作的控制信号，从而控制车辆自动行驶；

所述手持移动终端上有人机交互界面，以辅助进行自动驾驶车辆远程查看和操作。

进一步地，所述停车场内设置有普通车位和功能性车位；通过所述手持终端向所述停车场服务器发送功能车位预约请求，所述停车场服务器接收预约请求后，通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看：

如果所述功能性车位空置，则停车场服务器将该功能性车位锁定并向所述手持终端发送预约成功通知；

如果所述功能性车位被占用，则停车场服务器按照预约请求发出时间先后生成等候队列，并向所述手持终端发送预约失败进入等候序列的通知。

进一步地，停车场服务器向手持终端发送预约失败进入等候序列的通知后，周期性的通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看，一旦查看到所述功能性车位空置，则向最早进入等候序列的手持终端发送功能性车位可用的通知，并通过停车场内硬件感知层对与该手持终端绑定的自动驾驶车辆进行查找，确定该自动驾驶车辆位置；

随后所述停车场服务器根据自动驾驶车辆的位置以及功能车位的位置以及停车场场地环境信息生成导航信息并发送至手持终端，所述手持终端远程控制自动驾驶车辆沿导航路径行驶至功能性车位。

进一步地，所述功能性车位包括具有自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人中至少一个的停车位。

进一步地，所述部署在停车场内的终端节点包括布置在停车场内部用于提取停车场内车辆信息及环境信息的摄像头、超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、车道地磁感应线和热成像传感器。

进一步地，停车场服务器还通过停车场内硬件感知层对停车场地进行异常障碍物或违停车辆识别，并生成报警信息推送给停车场服务人员。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供了一种基于物联网的智能化泊车管理系统，通过停车场管理系统与车辆(尤其是自动驾驶车辆)和移动终端进行数据交互，从而依据实时的停车场传感信息，让停车场服务器、车辆和移动终端实时感知停车场的状态。同时能够确保停车场内车辆、相关装置和相关设施的统筹化管理，实现自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人等预约排序功能，缓解并补充智能化车辆高速发展情况下公共资源配套短缺的问题。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为本发明一种基于物联网的智能化泊车管理系统结构图。

图2为实施例中停车场服务器网络架构图。

图3为实施例中基于本发明系统进行一次泊车流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种基于物联网的智能化泊车管理系统，包括相互通信连接的停车场管理系统、自动驾驶车辆以及手持移动终端。

停车场管理系统包括停车场内硬件感知层和停车场服务器，停车场内硬件感知层包括部署在停车场内的终端节点和信息传输模块，终端节点包括信息采集节点和执行节点，信息采集节点所采集的数据信息通过所述信息传输模块发送至停车场服务器，所述停车场服务器用于对停车场运营过程中产生的数据进行保存和分析，并生成通信数据发送至自动驾驶车辆和手持移动终端。

具体来说，本发明中布置在停车场内部的终端节点主要用于实时收集和感知停车场的状态，并通过信息传输模块将相应数据发送给服务器。优选地，信息采集节点包括但不限于摄像头、超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、车道地磁感应线和热成像传感器等物联网传感器。上述传感器能够从多个维度提取停车场内部环境信息、车位使用信息以及管理信息。服务器在接收到摄像头提供的信息后可以通过视觉识别算法计算、分析和处理搜集到的各种信息，实时支持服务器对地图的绘制和修改，同时可以将部分信息和结果发送给自动驾驶车辆和手持移动端。执行节点包括设置在停车场内部的照明设置、停车场进出口闸门装置、车辆引导装置以及警示装置等。当停车场服务器通过停车场内硬件感知层发现停车场内部有异常障碍物或违停车辆，将相关信息发送给服务器，并由停车场服务器推送给相关工作人员进行应对处理。

进一步地，本申请通过停车场服务器对数据的分析和管理，实时协调车辆和停车场的设施和装置，包括对停车位、自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人等，对车辆的各种请求按时间进行预约排序，并控制相应的车辆配套服务装置和设施进行工作，上述机器人包括但不限于移动供电机器人。停车场服务器实时收集视觉障碍物信息、车道线信息、停车位信息、移动物体、车辆相关信息、位置信息、移动速度信息、温湿度信息和生物信息等。如果发现障碍物进行预警、路线规划绕行、障碍物清理通知和安排等。收集车道是否畅通拥堵等信息提供给服务器进行路线规划。收集停车位信息供服务器进行停车规划和路径规划。收集移动物体信息给服务器进行识别、分类和管理。收集车辆相关信息(比如车辆是否改装、车牌号、车辆行驶状态、是否是新能源车辆等)提供给服务器进行备案和标注。收集车辆、停车位、停车场装置和设施的位置信息，提供给服务器进行路线规划。

自动驾驶车辆包括自动驾驶控制器和信息传输模块，自动驾驶控制器通过信息传输模块接收来自停车场服务器或者手持移动终端的通信数据并生成控制车辆驱动系统动作的控制信号，从而控制车辆自动行驶。

具体来说，自动驾驶车辆有自动驾驶控制器，自动驾驶控制器与信息传输模块、GPS模块、车辆传感器模块以及车辆驱动模块通信连接。其中车辆驱动模块包括行车方向控制模块、动力控制模块和制动模块。停车场服务器与自动驾驶车辆建立连接，将实时地图信息、辅助导航信息和响应信息等通过信息传输模块传输给车辆。车辆接收到实时地图信息、辅助信息和路径规划指令后，通过车辆对环境的识别与从服务器获得的地图信息进行对比，如果同一位置的环境信息一致，而且没有障碍物信息，则按照服务规划的路径进行行驶。如果不一致或者存在障碍物，车辆自动驾驶控制模块可以在服务器的实时传输的辅助信息帮助下，通过滚动RRT算法规划局部路径，从而找到到达目的地的路线。在服务器通过传感器和摄像头等感知到异常并发出异常预警信号时，车辆进行处理和响应，从而减少或避免异常状况发生。车辆在行驶到指定地点后，发送请求到服务器，服务器在实时收集到车辆信息和车辆请求后，向相关车辆服务装置和设施发送指令。

进一步地，本申请中通过停车场服务器进行车辆最优路径规划，服务器在接收到多任务指令后，按照车辆位置与相应的多任务目的地之间的路线，还有各任务的装置和设施依照大数据预测的等待时间和使用时间，结合动态的实时地图信息收集，实时计算出来的最优路径。车辆接收到实时地图信息、辅助信息和路径规划指令后，通过车辆对环境的识别与从服务器获得的地图信息进行对比，如果同一位置的环境信息一致，而且没有障碍物信息，则按照服务规划的路径进行行驶。如果不一致或者存在障碍物，车辆自动驾驶控制模块可以在服务器的实时传输的辅助信息帮助下，通过滚动RRT算法规划局部路径，在部分路段或者全面取消最优路线规划下行驶。从而行驶到达目的地，并将路径上感知的环境信息，以及实际行驶路线发送给服务器，将他们提供给服务器优化学习。

手持移动终端上有人机交互界面，以辅助进行自动驾驶车辆远程查看和操作。

作为本发明优选的实施方式，停车场内设置有普通车位和功能性车位；通过所述手持终端向所述停车场服务器发送功能车位预约请求，所述停车场服务器接收预约请求后，通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看：

如果所述功能性车位空置，则停车场服务器将该功能性车位锁定并向所述手持终端发送预约成功通知。

如果所述功能性车位被占用，则停车场服务器按照预约请求发出时间先后生成等候队列，并向所述手持终端发送预约失败进入等候序列的通知。停车场服务器向手持终端发送预约失败进入等候序列的通知后，周期性的通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看，一旦查看到所述功能性车位空置，则向最早进入等候序列的手持终端发送功能性车位可用的通知，并通过停车场内硬件感知层对与该手持终端绑定的自动驾驶车辆进行查找，确定该自动驾驶车辆位置；随后所述停车场服务器根据自动驾驶车辆的位置以及功能车位的位置以及停车场场地环境信息生成导航信息并发送至手持终端，所述手持终端远程控制自动驾驶车辆沿导航路径行驶至功能性车位。

下面通过具体的应用实例对本发明的方案做进一步说明。

如图1-3所示，本实施例公开的基于物联网的智能化泊车管理系统主要包括停车场管理系统、自动驾驶车辆以及手持移动终端。

如图2所示为本实施例中停车场服务器网络架构图，数据采集层、数据层、通讯层、算法层、智能实体层、应用层、业务层、用户层、管理层、安全控制和系统运维。

数据采集层用于采集停车场、车流、人流与各类型智能实体的状态和数据，与摄像头、各种传感器、雷达和各类型带有传感器的智能实体通信连接。数据层用于存储从数据采集层收集到的数据和各类数据，包括数据存储模块、基础信息模块、地理信息模块、环境信息模块和数据融合模块。其中数据存储模块通过分布式实时库、分布式文件系统、分布式缓存和分布式数据库等实现数据存储功能。基础信息模块对用户数据、备案数据、清分结算数据等进行存储。地理信息模块对GIS地理信息位置、地图信息等进行存储。环境信息模块对温湿度、道路通行信息、各区域实时状态信息等进行存储。数据融合模块对包括各像素点的多维度信息进行存储。

通讯层用于实现各单元之间的数据传输。通讯层包括长距离通讯和短距离通讯其中长距离通讯通过移动通讯、国际互联网、部门内部网、专网和小型局域网通讯。短距离通讯通过RFID、条码、蓝牙、红外、WiFi、zigbee、工业现场总线等通讯。

算法层将收集上来的数据预处理、特征抽取、识别、计算或判决从而返回相应的结果。算法层包括路径规划模块、预约排序模块、视觉识别模块、三维建模模块和数据融合模块。其中预约排序模块通过收集到的预约请求，在大数据预测分析后给出预约排序和预测的时间序列。路径规划模块使用运动轨迹算法、路径规划算法参照预约的时序进行路线规划。视觉识别模块通过hough变换及其改进算法、中值截距法提取车线和标注算法等进行图像处理、图像识别和标注。三维建模模块使用空间建模算法和Point Cloud Data，(PCD)等算法对空间进行建模数据融合模块通过数据融合算法对收集上来的数据进行融合。

智能实体层包括智能设备装置和智能机器人等泛智能实体。智慧停车场通过对智能实体层的智能实体解耦实现与智能实体交互、控制和管理。

应用层通过基础模块、停车场状态和信息模块、车辆状态和信息模块、智能实体状态和信息模块、服务功能模块、运营维护模块和结算模块向业务层提供支撑。其中基础模块提供用户基本信息、服务记录和积分的支撑。停车场状态和信息模块负责实时地图信息、车流信息、人流信息、各停车位和区域实时状态信息的支撑。车辆状态和信息模块负责车辆信息、车辆识别、车辆位置和状态监管的支撑。智能实体状态和信息模块负责智能实体信息、智能实体位置和状态监管的支撑。服务功能模块负责各类信息的展示、路径规划、各智能实体服务支撑、各功能预约排序和各功能状态的实时监管的支撑。运营和维护模块提供停车场出入、收费数据、道路障碍和违停报警的支撑。结算模块用于各种功能单元的结算和银行清分。

业务层通过用户模块、展示模块和功能模块向用户层提供服务。其中用户模块包括注册登录、基本信息、服务记录和积分等展示模块提供数字孪生和态势呈现，同时负责用户、停车场、车辆及智能实体等状态信息的展示。功能模块提供各智能实体功能服务、各项功能的预约排序、统筹多任务的路径规划、清分结算和各区域功能状态的实时监管。用户层(移动端、云端和智慧城市运行中心等)设有用户入口，用户可以通过用户入口与智慧停车场系统进行交互。管理层对智慧停车场进行运营维护，同时对系统数据、状态和各类信息进行分析、控制和管理。

物联网化停车场安装有摄像头、超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、温湿度传感器和热成像传感器等多种传感器，传感器将停车场数据信息实时收集起来，并将数据信息发送给服务器，使服务器可以实时感知和修改有关停车场的各类信息。同时分布有物联网停车位、自动充电桩、自动换电站和自动洗车房等相配套的智能化装置和设施。

其中摄像头提供视觉障碍物信息、车道线信息、停车位信息、移动物体和车辆相关信息等；服务器在接收到摄像头提供的信息后可以通过视觉识别算法计算、分析和处理搜集到的各种信息，实时支持服务器对地图的绘制和修改，同时可以将实施绘制的地图信息、辅助导航信息、辅助驾驶信息、障碍物信息、异常预警信号发送给自动驾驶车辆和移动端。这里视觉识别算法可以采用hough变换及其改进算法和中值截距法提取车线等。

各种雷达传感器用于提供位置信息、移动速度信息和停车位信息等。温湿度传感器提供停车温度和湿度信息，发送给服务器用来辅助控制停车场的装置和设施。热成像传感器提供生物信息、移动物体和车辆相关信息。由于各种传感器和摄像头的功能优缺点不同，所以需要多种传感器和摄像头等融合感知。即服务器基于由摄像头、各种传感器和车辆发送的数据进行调试，生成Point Cloud Data，(PCD)、云点图显示车辆模型CityEngine显示建筑模型等建模软件可用的参数，共同通过多维的数据建模实现的数据融合效果。之后服务器实时绘制和修改停车地图并提供停车场动态信息，对停车场的状态实时分析，并对障碍物、违停等异常状态进行及时准确的报告、预警等。对预约进行处理和响应。如果传感器发现有异常障碍物或违停车辆，将相关信息发送给服务器。

停车场服务器、自动驾驶车辆和移动终端优选通过APP进行交互，自动驾驶车辆和移动端可以通过APP查看停车场动态信息和是否预约，并实时发送车辆与移动端的位置和状态。如图3所示车辆来到停车场通过传感器进入停车场，传感器识别车辆信息(型号、车牌号、有无改装等)，并将信息发送给服务器；入口装置在接收到控制指令后自动放行。服务器接收传感器发送的车辆信息；向车辆发送停车场地图、车位和服务设施等的实时信息。

自动驾驶车辆和移动端进入停车场，准备停车或选择停车场服务设施；发送停车或服务的请求，等待信息反馈和响应。服务器根据停车场物联网动态信息返回各种装置、设施和停车服务的时序队列和路径规划(统筹协调多任务方案)。

移动端离开自动驾驶车辆后，自动驾驶车辆驶往相应停车地点或服务设施时。传感器对车位和车辆状态进行信息采集，并将数据发送给服务器，服务器匹配相应位置的车辆和车辆服务装置和设施(停车位、自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人等)，并分别向相应位置的车辆和车辆服务装置和设施发送实时信息和指令(停车位、自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人等)。车辆可以依据实时信息和指令进行响应；车辆服务装置和设施发送实时信息和指令(停车位、自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人等)可以依据实时信息和指令进行响应。服务器根据用户请求发送相应起始点到终点间实时的道路信息和统筹规划的最优路线；将数据发送给车辆，使车辆可以依据实时信息进行响应、配速和按指导路径行驶。如果行进中如果有突发障碍、道路阻塞、危险预警等，实时统筹调度并规划新的路线发送给车辆。并接受车辆反馈的实时信息辅助系统进行地图调整和路线规划。

自动驾驶车辆和移动端结算并准备从停车场出口驶离时服务器实时计算相关费用和进度信息，并将数据发送给自动驾驶车辆和移动端；当自动驾驶车辆或移动端完成支付后，将放行指令发送给出口装置，出口装置在收到放行指令后对相关车辆在规定时间内进行放行。如超过规定时间还未驶离需再次进行支付。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，包括：相互通信连接的停车场管理系统、自动驾驶车辆以及手持移动终端；

所述停车场管理系统包括停车场内硬件感知层和停车场服务器，停车场内硬件感知层包括部署在停车场内的终端节点和信息传输模块，所述终端节点包括信息采集节点和执行节点，所述信息采集节点所采集的数据信息通过所述信息传输模块发送至停车场服务器，所述停车场服务器用于对停车场运营过程中产生的数据进行保存和分析，并生成通信数据发送至自动驾驶车辆和手持移动终端；

所述自动驾驶车辆包括自动驾驶控制器和信息传输模块，所述自动驾驶控制器通过信息传输模块接收来自停车场服务器或者手持移动终端的通信数据并生成控制车辆驱动系统动作的控制信号，从而控制车辆自动行驶；

所述手持移动终端上有人机交互界面，以辅助进行自动驾驶车辆远程查看和操作。

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，所述停车场内设置有普通车位和功能性车位；通过所述手持终端向所述停车场服务器发送功能车位预约请求，所述停车场服务器接收预约请求后，通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看：

如果所述功能性车位空置，则停车场服务器将该功能性车位锁定并向所述手持终端发送预约成功通知；

如果所述功能性车位被占用，则停车场服务器按照预约请求发出时间先后生成等候队列，并向所述手持终端发送预约失败进入等候序列的通知。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，停车场服务器向手持终端发送预约失败进入等候序列的通知后，周期性的通过停车场内硬件感知层对功能性车位的使用状况进行查看，一旦查看到所述功能性车位空置，则向最早进入等候序列的手持终端发送功能性车位可用的通知，并通过停车场内硬件感知层对与该手持终端绑定的自动驾驶车辆进行查找，确定该自动驾驶车辆位置；

随后所述停车场服务器根据自动驾驶车辆的位置以及功能车位的位置以及停车场场地环境信息生成导航信息并发送至手持终端，所述手持终端远程控制自动驾驶车辆沿导航路径行驶至功能性车位。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，所述功能性车位包括具有自动充电桩、自动换电站、自动洗车房和机器人中至少一个的停车位。

5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，所述部署在停车场内的终端节点包括布置在停车场内部用于提取停车场内车辆信息及环境信息的摄像头、超声波传感器、毫米波雷达、激光雷达、车道地磁感应线和热成像传感器。

6.根据权利要求2所述的一种基于物联网的智能化泊车管理系统，其特征在于，停车场服务器还通过停车场内硬件感知层对停车场地进行异常障碍物或违停车辆识别，并生成报警信息推送给停车场服务人员。

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