一種物聯網環境下的智能泊車系統的製作方法
2023-04-24 09:09:01 2
專利名稱：一種物聯網環境下的智能泊車系統的製作方法
一種物聯網環境下的智能泊車系統
背景技術：
本發明屬於智能泊車系統領域，特別涉及一種物聯網環境下的智能泊車系統。
背景技術：
隨著城市化建設的推進及城市汽車保有量的增加，大型停車場需求日益增多，尤其是市區向郊區擴張過程中，在車流密度大的新建機場、車站、地鐵站、大型購物廣場、住宅區、旅遊景點等配備了大型停車場，這些停車場內部車位眾多、車道複雜，人工管理的泊車秩序比較混亂、泊車效率低，且車輛容易磕碰、劃傷，佔據非安全性交通事故的很大比例。針對目前狀況，一方面，已開發研製出的汽車服務產品，如泊車引導系統、智能尋車系統以及自動泊車輔助系統，儘管只是實現幾米範圍內的車輛位置與姿態自動調節功能，也大大降低了車輛磕碰的事故率；而泊車引導系統則通過實時顯示停車場各區域的空閒車位數，引導人較有秩序地找到車位，但人還是不能從枯燥的泊車過程中解脫出來，而且 一旦空餘車位密度較小時仍容易發生堵車。另一方面，已開發研製出的全自動停車場完全可以代替人泊車和取車，但限於其中電子液壓傳動系統的高昂建造成本，此類停車場一般只有幾百個車位且要根據應用環境進行定製，不適合大規模量產。目前，物聯網環境下構建低成本的智能泊車系統已成為可能，能夠完全代替人泊車和取車，原因在於兩方面一方面，物聯網支撐技術的成熟與產品化。①無線網絡通信協議已日趨成熟，如低成本無線網絡協議IEEE802. 15. 4規定了物理層與數據鏈路層的功能，而ZigBee協議棧則實現了網絡層、基礎軟體與無線網絡驅動程序。②基礎軟硬體技術的成熟。基於無線網絡接口的微控制單元、傳感器的普及和嵌入式作業系統的完善，促進了低成本的運算節點的量產與產品化。由此，用戶能快速組建低成本的大規模無線傳感網，加速了物聯網的應用轉化。物聯網以無線傳感網為基礎，通過物-物相聯、協同優化與智能決策，從而把低成本的運算節點打造為智能化的物體(即智能節點)。另一方面，車輛的自動控制技術已日趨成熟，如國防科技大學自主研製的紅旗HQ3無人駕駛汽車從長沙到武漢高速公路試驗成功，Google無人駕駛汽車在街道上進行了 20多萬公裡的自動駕駛試驗，這些為實現泊車過程中車輛低速運行的自動控制奠定了基礎。
發明內容
本發明針對目前狀況，提出了一種物聯網環境下的智能泊車系統，該系統能夠完全代替人泊車和取車，系統的構建成本低，組建靈活，能夠提高車位利用率和泊車效率以及泊車過程的安全性與人的舒適度。本發明提出的一種物聯網環境下的智能泊車系統的框圖如附圖的圖1，包括無線傳感單元I，智能節點單元2，調度管理單元3，人性化接口單元4，無線傳感單元安裝在停車場的車位上，無線傳感單元與智能節點單元相連，無線傳感單元檢測車位是否停有車輛信息，將檢測的車位信息發送給智能節點單元。智能節點單元每個智能節點單元均配備無線通信模塊，智能節點單元之間彼此相連。若干數目的相鄰無線傳感單元組成一個區域，每個區域由一個智能節點單元管理。車輛配有無線車載通信模塊，智能節點單元通過無線網絡與停車場內的運動車輛相連。智能節點單元與調度管理單元相連。智能節點單元將車位停有車輛的信息、運動車輛的位置信息發給調度管理單元，並接收調度管理單元的調度命令、解析調度命令、以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程。調度管理單元調度管理單元與人性化接口單元相連。調度管理單元統一管理停車場內的車位資源和道路資源，實現車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化。人性化接口單元用戶與人性化接口單元相連，人性化接口單元接收用戶的需求信息，將用戶需求信息發送給調度管理單元，人性化接口單元將對用戶需求信息的完成情況自動發送給用戶。特別地，所述的無線傳感單元與智能節點單元相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連。特別地，所述的智能節點單元之間彼此相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連。 特別地，所述的智能節點單元與調度管理單元相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連。特別地，所述的智能節點單元以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程包括運動車輛位置的實時檢測、運動車輛實時控制指令的計算和運動車輛實時控制指令的發出。運動車輛位置的實時檢測包括智能節點單元實時地收集運動車輛的無線車載通信模塊發出的無線信號，利用無線網絡通信IEEE802. 15. 4標準中提供的信號強度指示功能，由信號強度估計出兩者之間的距離，通過多個智能節點的距離估計值及智能節點的位置坐標估計出運動汽車的位置。運動車輛實時控制指令的計算包括應用網絡化控制方法，綜合考慮不確定網絡延遲、控制系統精度指標與變採樣周期，將運動車輛實時控制問題等效為時滯變化的控制問題，再應用隨機控制方法計算控制指令。特別地，所述的區域的劃分的方法包括綜合考慮無線網絡的通信距離指標、無線網絡的通信能量消耗指標、智能節點單元的通信能力和智能泊車系統中各個單元的成本與性能需求，採用優化方法計算區域的數目和各個區域內的無線傳感單元數目。特別地，調度管理單元的車位資源和道路資源的管理、以及車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化可以分散到各個智能節點協同完成，則調度管理單元可完全由智能節點單元取代。特別地，人性化接口單元中集成的安全措施包括生物識別設備、密碼鎖驗證設備。
圖I本發明提出的一種物聯網環境下的智能泊車系統的框2本發明實施例提供的一種物聯網環境下的智能泊車系統的示意圖
具體實施方式
以下結合附圖2給出本發明的具體實施方式
，但本發明不局限於下面的實施例。本發明的物聯網智能泊車系統包括如附圖2所示，無線傳感單元13、14 ;智能節點單元6、8、16 ;調度管理單元9 ;人性化接口單元12。物聯網智能泊車系統的工作原理是無線傳感單元每個車位7配備一個無線傳感單元，無線傳感單元13通過無線網絡15與智能節點單元16相連，將車位空佔信息(檢測車位是否停有車輛)發送給智能節點單元，如車位5的無線傳感單元返回的空佔信息是「佔」，車位7的無線傳感單元返回的空佔信息是「空」。無線傳感單元的實現包括超聲波傳感器和圖像識別傳感器。
智能節點單元每個智能節點單元均配備無線通信模塊，若干數目的相鄰無線傳感單元組成一個區域17,每個區域由一個智能節點單元管理，區域的劃分的方法包括綜合考慮無線網絡的通信距離指標、無線網絡的通信能量消耗指標、智能節點單元的通信能 力和智能泊車系統中各個單元的成本與性能需求，採用優化方法計算區域的數目和各個區域內的無線傳感單元數目。智能節點單元彼此通過無線網絡相連。車輛配有無線車載通信模塊，智能節點單元通過無線網絡3與停車場內的運動車輛相連，智能節點8通過無線網絡與調度管理單元相連。智能節點單元將收集到的車位空佔信息、運動車輛的位置信息發給調度管理單元，並接收調度管理單元的調度命令、解析調度命令、以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程。智能節點單元以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程包括運動車輛位置的實時檢測、運動車輛實時控制指令的計算和運動車輛實時控制指令的發出。運動車輛位置的實時檢測包括智能節點單元實時地收集運動車輛的無線車載通信模塊發出的無線信號，利用無線網絡通信IEEE802. 15. 4標準中提供的信號強度指示功能，由信號強度估計出兩者之間的距離，於是，通過幾個智能節點的估計值及智能節點的位置坐標，便可估計出運動車輛的位置。運動車輛實時控制指令的計算包括應用網絡化控制方法，綜合考慮不確定網絡延遲、控制系統精度指標與變採樣周期，將運動車輛實時控制問題等效為時滯變化的控制問題，再應用隨機控制方法計算控制指令。智能節點單元的硬體實現方式包括微控制單元、FPGA、定製的晶片。無線通信模塊的硬體實現包括分立的無線通信晶片和集成於定製的晶片內部的IP核。調度管理單元調度管理單元與智能節點單元和人性化接口單元相連。調度管理單元9和人性化接口單元12之間的連接10可以是有線的連接或無線的連接。調度管理單元處理人性化接口單元發來的泊車和取車需求，泊車和取車需求包括立即的泊車和取車需求和預訂的泊車和取車需求。對於立即的泊車和取車需求，調度管理單元統一管理停車場內的車位資源和道路資源，並考慮停車場內的障礙物2的位置，優化出合理的車輛行駛路徑，並將優化的車輛行駛路徑發送到智能節點單元；對於預訂的泊車和取車需求，調度管理單元根據停車場的當前運營方案分析用戶的預訂需求是否可以滿足。調度管理單元還記錄停車場的車位資源和道路資源使用狀況，利用統計學的多元數據分析方法得到停車場的最佳運營方案。調度管理單元的硬體實現方式包括高性能的工業控制計算機、工作站、PC機和定製的計算機。調度管理單元的車位資源和道路資源的管理、以及車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化可以分散到各個智能節點協同完成，調度管理單元可完全由智能節點取代。人性化接口單元用戶通過人性化接口單元與智能泊車系統的調度管理單元交互，人性化接口單元可接收用戶的泊車和取車需求，停車場內的泊車和取車過程由物聯網智能泊車系統完成。用戶的泊車需求包括在汽車到達停車場入口之前通過無線通信設備發給人性化接口單元的車位預訂信息等；用戶的取車需求包括用戶在到達停車場出口之前通過無線通信設備發給人性化接口單元的取車信息等。人性化接口單元將對用戶需求信息的完成情況自動發送給用戶，如對於用戶車位預訂的需求信息，調度管理單元根據停車場的當前運營方案分析用戶的預訂需求是否可以滿足，調度管理單元將預訂需求是否可以滿足的信息發送給人性化接口單元，人性化接口單元自動將預訂需求是否可以滿足信息發送給用戶，告知用戶車位預訂是否成功等信息。人性化接口單元中集成的安全措施包括生物識別設備、密碼鎖驗證設備。人性化接口單元硬體實現包括固定式的交互設備如觸控螢幕、PC機等，以及能夠與無線通信設備交互的固定式和移動式的定製交互設備。本發明提出的一種物聯網環境下的智能泊車系統，能夠完全代替人泊車和取車，系統的構建成本低，組建靈活，能夠提高車位利用率和泊車效率以及泊車過程的安全性與人的舒適度。物聯網智能泊車系統實施例的工作過程是 用戶到達停車場入口處，汽車I開啟無線車載通信模塊，用戶發送立即泊車需求到人性化接口單元12，開始泊車。人性化接口單元12將用戶的立即泊車需求轉發給調度管理單元9，調度管理單元處理用戶的立即泊車需求，通知最近的智能節點單元與無線車載通信模塊進行連接，無線車載通信模塊通過網絡3連接到與汽車最近的智能節點單元6。另一個入口處的汽車20採用同樣的方法將泊車需求傳到調度管理單元。調度管理單元可以統一處理汽車I和汽車20的泊車需求。調度管理單元通過對停車場內的車位資源和道路資源的統一優化，可以確定汽車I和汽車20的停放車位分別是車位7和車位4。調度管理單元同時採用移動車輛的路徑規劃方法，得出優化的行駛路徑，優化指標包括無資源衝突的最短泊車時間，以汽車20為例，調度管理單元得到優化的行駛路徑19，優化的行駛路徑以若干特徵位置信息18的形式傳送給智能節點單元，特徵位置信息包括汽車行駛過程中進行明顯轉向的位置以及轉向角的量值，如特徵位置信息18處轉向角為逆時針35度。智能節點單元根據調度管理單元發來的特徵位置信息控制汽車的自動行駛在特徵位置時按調度管理單元的轉向角要求進行轉向，不在特徵位置時則沿著直線行駛。最終汽車20到達車位4，完成泊車。取車時，從用戶發出取車需求到汽車11開出停車場的過程中，智能泊車系統各個單元的工作過程同泊車的過程類似。最終汽車11到達停車場出口處，汽車交給用戶，智能泊車系統的無線網絡自動與汽車11斷開連接，完成取車。
權利要求
1.一種物聯網環境下的智能泊車系統，其特徵在於包括無線傳感單元，智能節點單元，調度管理單元，人性化接口單元， 無線傳感單元安裝在停車場的車位上，無線傳感單元與智能節點單元相連，無線傳感單元檢測車位是否停有車輛信息，將檢測的車位信息發送給智能節點單元； 智能節點單元每個智能節點單元均配備無線通信模塊，智能節點單元之間彼此相連，若干數目的相鄰無線傳感單元組成一個區域，每個區域由一個智能節點單元管理，車輛配有無線車載通信模塊，智能節點單元通過無線網絡與停車場內的運動車輛相連，智能節點單元與調度管理單元相連，智能節點單元將車位停有車輛的信息、運動車輛的位置信息發給調度管理單元，並接收調度管理單元的調度命令、解析調度命令、以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程； 調度管理單元調度管理單元與人性化接口單元相連，調度管理單元統一管理停車場內的車位資源和道路資源，實現車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化； 人性化接口單元用戶與人性化接口單元相連，人性化接口單元接收用戶的需求信息，將用戶需求信息發送給調度管理單元，人性化接口單元將用戶需求的完成情況自動發送給用戶。
2.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於調度管理單元的車位資源和道路資源的管理、以及車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化可以分散到各個智能節點協同完成，調度管理單元可完全由智能節點單元取代。
3.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於所述的智能節點單元以閉環反饋的方式控制運動車輛的自動行駛過程包括運動車輛位置的實時檢測、運動車輛實時控制指令的計算和運動車輛實時控制指令的發出 運動車輛位置的實時檢測包括智能節點單元實時地收集運動車輛的無線車載通信模塊發出的無線信號，利用無線網絡通信IEEE802. 15. 4標準中提供的信號強度指示功能，由信號強度估計出兩者之間的距離，通過多個智能節點的距離估計值及智能節點的位置坐標估計出運動汽車的位置； 運動車輛實時控制指令的計算包括應用網絡化控制方法，綜合考慮不確定網絡延遲、控制系統精度指標與變採樣周期，將運動車輛實時控制問題等效為時滯變化的控制問題，再應用隨機控制方法計算控制指令。
4.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於所述的區域的劃分的方法包括綜合考慮無線網絡的通信距離指標、無線網絡的通信能量消耗指標、智能節點單元的通信能力和智能泊車系統中各個單元的成本與性能需求，採用優化方法計算區域的數目和各個區域內的無線傳感單元數目。
5.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於人性化接口單元中集成的安全措施包括生物識別設備、密碼鎖驗證設備。
6.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於所述的無線傳感單元與智能節點單元相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連，所述的智能節點單元之間彼此相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連，所述的智能節點單元與調度管理單元相連，可通過有線網絡或無線網絡方式相連。
7.根據權利要求I所述的智能泊車系統，其特徵在於智能節點單元的硬體實現方式包括 微控制單元、FPGA、定製的晶片。
全文摘要
隨著物聯網的發展，物聯網支撐技術的成熟與產品化，物聯網環境下構建低成本的智能泊車系統已成為可能，本發明公開了一種物聯網環境下的智能泊車系統，該系統包括無線傳感單元，智能節點單元，調度管理單元，人性化接口單元，當調度管理單元的車位資源和道路資源的管理、以及車輛行駛路徑的優化和停車場運營方案的優化可以分散到各個智能節點協同完成，則調度管理單元可完全由智能節點單元取代。該系統能夠完全代替人泊車和取車，系統的構建成本低，組建靈活，能夠提高車位利用率和泊車效率以及泊車過程的安全性與人的舒適度。
文檔編號G08G1/14GK102800212SQ201210261689
公開日2012年11月28日 申請日期2012年7月22日 優先權日2012年7月22日
發明者周麗明 申請人:江南大學