摘要:隨著我國汽車保有量的增加，大型地下停車場也逐漸增多，滿足了人們停車需求的同時，也帶來了尋車?yán)щy等諸多問題。提出了利用藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行停車場內(nèi)反向?qū)ぼ嚨睦砟?通過手機(jī)藍(lán)牙與停車場內(nèi)iBeacon設(shè)備的BLE(低功耗藍(lán)牙)技術(shù)進(jìn)行區(qū)域劃分，手機(jī)終端進(jìn)行信息處理并提出尋車路線，完成離線導(dǎo)航。在MATLAB環(huán)境下進(jìn)行了試驗?zāi)�擬，結(jié)果表明系統(tǒng)具有較強的實用性和便利性。該技術(shù)擺脫了傳統(tǒng)尋車系統(tǒng)對GPS信號的過度依賴，形成了以iBeacon“定位信號”為核心的全新定位、導(dǎo)航模式。

　　關(guān)鍵詞:交通運輸工程;藍(lán)牙識別;反向?qū)ぼ?BLE技術(shù);定位信號

　　在大型地下停車場中，車主們時常會忘記自己愛車的停放位置，耗費半個小時甚至更多時間也未找到車輛的報道屢見不鮮，停車難、找車難日益成為制約我國大中城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸[1-2]。單調(diào)的停車場環(huán)境、場內(nèi)微弱的網(wǎng)絡(luò)信號都是車主難以順利找回愛車的阻礙[3]。

　　樊勇等[4]開發(fā)了采用指紋識別技術(shù)的尋車系統(tǒng)，客戶在整個停車及尋車的過程中只通過指紋進(jìn)行定位或驗證，擺脫其他輔助定位物品如停車卡、條碼等的限制;劉譯澤等[5]則提出了智能車庫的理念，利用停車庫內(nèi)指示燈對進(jìn)庫車輛引導(dǎo)至停車位，確定車輛停車位置，尋車時再依靠尋車查詢屏(器)幫助車主尋車;郭芝源等[6]利用二維碼技術(shù)設(shè)計了停車場的反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)，通過3G/WiFi網(wǎng)絡(luò)上傳、下載停車位信息，完成反向?qū)ぼ嚨囊龑?dǎo);國外對于反向?qū)ぼ嚰夹g(shù)方面的研究比較少，側(cè)重于研究泊車時的微觀巧為，其中最早的是W.YOUNG等[7]設(shè)計的PARKSM系統(tǒng)，最大的特點是能夠借助手段模擬停車場內(nèi)車輛尋找停車位的過程;而P.V.WAERDEN等[8]通過對愛因霍芬市相關(guān)停車場內(nèi)駕駛員停車行為的統(tǒng)計研究，得出駕駛員停車位選擇與停車位本身特點之間的聯(lián)系。

　　以上研究成果主要存在兩方面的缺陷:一是對硬件設(shè)備要求較高(如尋車查詢屏)，停車場管理方所需安裝成本較高;二是尋車系統(tǒng)需依賴于網(wǎng)絡(luò)信號，不利于地下停車庫等信號不穩(wěn)定處使用。通過藍(lán)牙設(shè)備將停車場進(jìn)行區(qū)域劃分，利用手機(jī)對停車場定位信號的識別能力(即藍(lán)牙信號ID的識別)對停車場區(qū)域進(jìn)行定位，并結(jié)合停車場地圖完成尋車路徑的規(guī)劃，降低了停車場購買設(shè)備的成本，對車主的尋車體驗也有了很大的提升。

　　1反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)

　　反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的設(shè)計主要由定位系統(tǒng)、路徑規(guī)劃兩部分組成。在停車場內(nèi)，通過對定位信號的合理布置，使每一個信號控制、管理一個特定區(qū)域，構(gòu)成完整的定位系統(tǒng)，并以此為依據(jù)輸出停車場區(qū)域分布圖作為路徑規(guī)劃中的地圖。系統(tǒng)識別的定位信號確認(rèn)用戶或停車位置，根據(jù)區(qū)域圖及用戶、車的相對位置，規(guī)劃出一條有效的最短尋車路徑。

　　2定位系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)要求信號節(jié)點能長時間、持續(xù)正常工作，避免管理方頻繁的維護(hù);其次，本系統(tǒng)中的信號節(jié)點能被手機(jī)藍(lán)牙檢測到即可，無需承擔(dān)其他復(fù)雜的工作。因此，可選擇具有BLE技術(shù)的iBeacon設(shè)備作為系統(tǒng)中的信號節(jié)點。

　　2.1定位原理

　　在停車場內(nèi)安置的iBeacon設(shè)備，利用其BLE技術(shù)向周邊發(fā)送自己特有的ID，手機(jī)掃描定位信號并加以識別，以確認(rèn)車與人的位置。通過對設(shè)備的合理布置，完成區(qū)域的有效劃分，保證停車場內(nèi)所有停車位均被信號覆蓋，且盡可能降低相鄰信號間的干擾，確保系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。

　　2.2區(qū)域劃分方法

　　經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，行車道兩側(cè)均布置有停車位，且車頭朝向行車道:基于停車位布置格局，對區(qū)域劃分原則如下:1)區(qū)域內(nèi)的停車位均被至少一個、至多兩個信號覆蓋;2)任一停車位能且僅能在一個區(qū)域內(nèi);3)一個區(qū)域僅包含緊鄰行車道兩側(cè)的停車位;4)區(qū)域的形狀呈矩形;5)特殊位置如停車場角落、拐角處等，一個區(qū)域內(nèi)的停車位可少于(不可多于)既定數(shù)量。

　　2.3停車場劃分模型

　　2.3.1條件假設(shè)

　　1)iBeacon廣播半徑可根據(jù)需求進(jìn)行調(diào)控;2)用戶具有基本的判斷能力;3)停車場布置大部分區(qū)域如說明文檔，即垂直式停車位，且行車道兩側(cè)各一排。4)廣播信號的傳播范圍呈圓形擴(kuò)散，而區(qū)域的形狀呈矩形，本系統(tǒng)中，要求每一個區(qū)域中所有的停車位都必須被該區(qū)域?qū)��?yīng)的定位信號所覆蓋。其中，信號覆蓋的認(rèn)定條件為:停車位(包括上下列距各一半)投影在行車道邊線上的線段完全被藍(lán)牙信號覆蓋。

　　3線路規(guī)劃

　　3.1線路規(guī)劃

　　停車場地圖中，規(guī)定每列中兩停車位之間的距離為a，每列行車道之間的距離為b。系統(tǒng)獲取到停車位位置(x1，y1，z1)與用戶位置(x2，y2，z2)后(x為所在樓層，y為所在列，z為所在行)。根據(jù)改進(jìn)后的Dijkstra算法，只計算確定起點到確定終點的最短路徑，即以用戶位置為起點、停車位置為終點，規(guī)劃出最短有效路徑[9]。

　　其中，路徑僅由兩兩垂直或平行的線段組成。由于各停車場內(nèi)實際環(huán)境的限制，為保證系統(tǒng)規(guī)劃路線的通達(dá)性，將默認(rèn)停車位間不可穿過，即區(qū)域間不可橫向穿越，車主只可沿行車道方向行走。系統(tǒng)在此基礎(chǔ)上為車主提供最短尋車路線，保證車主依據(jù)該路線能以足夠短的時間找到愛車，稱該路線為“最短有效路線”。路徑通過繪制有色線段在地圖中顯示。

　　3.2尋車導(dǎo)航

　　在用戶尋找車輛的途中，系統(tǒng)將反復(fù)檢測用戶位置并進(jìn)行記錄、路線的繪制(以不同顏色繪制以區(qū)別于規(guī)劃路徑)以便于用戶參考兩條路線進(jìn)行實際最佳路線的判斷。參照規(guī)劃路徑與實際路線相互關(guān)系，以及對停車場內(nèi)標(biāo)識牌的利用，可實現(xiàn)無網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)下的導(dǎo)航功能。此外，用戶根據(jù)自行行走路徑尋車失敗后，系統(tǒng)可重新規(guī)劃新路徑，并將原路線信息清除。

　　4結(jié)語

　　本系統(tǒng)將iBeacon信號范圍與停車位區(qū)域相聯(lián)系，通過對信號半徑的設(shè)置避免了多信號的干擾，利用iBeacon廣播ID的特點，對人、車所在位置進(jìn)行區(qū)域定位。同時，系統(tǒng)作用于手機(jī)，用戶能隨時在手機(jī)上查看位置信息與規(guī)劃路線，擺脫了“找車機(jī)”終端的束縛;隨時隨地的路線規(guī)劃，也為用戶提供了便利，符合時代發(fā)展潮流[10-11]。而利用iBeacon的BLE技術(shù)以及藍(lán)牙的傳輸功能，在沒有網(wǎng)絡(luò)信號的停車場內(nèi)，系統(tǒng)也能為用戶提供便捷的服務(wù)，增強了本產(chǎn)品的實際運用價值與應(yīng)用前景。

　　本設(shè)計在未來還可在以下幾個方面進(jìn)行發(fā)展:將定位信號的覆蓋范圍擴(kuò)大至停車場所有區(qū)域，取消用戶使用條件的限制;將定位信號與地圖信號融為一體，使停車場的布置簡單化;停車位置的確定從客戶確定向系統(tǒng)自動判定發(fā)展，讓用戶只有在需要使用該系統(tǒng)尋車時才需打開軟件，減少用戶的操作步驟;增加停車時尋找空閑車位功能。

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　　相關(guān)刊物推薦：《科學(xué)技術(shù)與工程》是中國科協(xié)主管，中國技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)會主辦，國內(nèi)刊號CN：11-4688/T;國際刊號ISSN：1671-1815，郵發(fā)代號2-734。為《中文核心期刊要目總覽》2011年版核心期刊(中文核心期刊)、《中國科技論文統(tǒng)計源期刊》(中國科技核心期刊)和《中國學(xué)術(shù)期刊綜合評價數(shù)據(jù)庫(AJCED)統(tǒng)計刊源所檢索、統(tǒng)計的源期刊。主要內(nèi)容包括科學(xué)技術(shù)發(fā)展前景和重大建設(shè)工程進(jìn)展情況，科學(xué)技術(shù)與工程方面的新成果、新知識、科技界和工程界的熱點問題等。適合科技工作者、工程技術(shù)專家、領(lǐng)導(dǎo)同志、管理干部和圖書資料館(室)訂閱。