停车场管理系统的设计与实现开题报告_图文_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
停车场管理系统的设计与实现开题报告
阅读已结束，下载本文需要
想免费下载更多文档？
定制HR最喜欢的简历
下载文档到电脑，同时保存到云知识，更方便管理
还剩2页未读，继续阅读
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢咨询一下物业不叫业主停车的问题，看他们有没有这个权利_百度知道
咨询一下物业不叫业主停车的问题，看他们有没有这个权利
我买的房子，不经常回去住。今天回去小区不叫我停车了，找物业说小区太小，就70个车位抽号决定。我由于我长回来也没有接到抽号的电话通知，就算自动放弃了。现在车不能停在小区，交钱也不行。小区物业这样做合理吗？有什么办法解决。（白天车位全是空的也不叫...
地下是卖的车位，说是70个公共车位已经抽号决定了，我长时间没在家，错过了抽号。现在车位白天都是空的也不叫停。现在不买车位不叫停小区地面有70个公共车位。小区这样做感觉不合理，有什么法律依据可以可以和他们理论
我有更好的答案
但是对业主的车辆限制进入是没有法律依据的，也不合一般的情理，针对业主以外的其他车辆物管可以禁止进停，而且这种管理权是业主委员会所赋予的地上停车位土地所有权归全体业主所有，物管只享有管理权，就好像管家禁止主人进入家门一样
采纳率：28%
很多人欠缺遵章守纪的意识。，你停在那里就是侵犯了人家的权益。没有车位，你只能到小区外面想办法。不能以“我买了房子凭什么让我回家”为理由不服从物业的管理物业管理是对的，你买了小区的房子，人家恰好回来了。中国人应该树立遵守规则的意识，真的，那也是有业主租用了。（白天车位全是空的也不叫停，却没有买车位，所以你就要服从物业的同意管理，很是气愤）不要气愤，即便是空的，况且你停在那里，怎么办
在我不知情的情况下就抽号怎么算，也不通知？买了小区的房子就必须天天回才有停车的权利，一个月回一次车就要停外面？
物业没有通知你是有错误的。但是，按照规则来讲，一个月回一次家也不能违反规定啊。
他们没有这个权利不让小区的业主在小区里停车
为您推荐：
其他类似问题
换一换
回答问题，赢新手礼包
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。我是医院停车场管理员，我们的停车场管理很乱，现需要医院手持式智能停车收费机，请问哪里有得买？_百度知道
我是医院停车场管理员，我们的停车场管理很乱，现需要医院手持式智能停车收费机，请问哪里有得买？
我有更好的答案
这是一套系统，不止只有手持机还有主机管理系统，需要成套购买，可以在网上查询具体的系统购买公司，
采纳率：36%
有需要可以咨询010-北京阳光奥联达停车管理有限公司
为您推荐：
其他类似问题
您可能关注的内容
你是我最爱的相关知识
换一换
回答问题，赢新手礼包
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。赞助商链接
当前位置： >>
智能停车场管理系统的研究
湖南大学 硕士学位论文 智能停车场管理系统的研究 姓名：刘姣 申请学位级别：硕士 专业：控制科学与工程 指导教师：葛召炎
智能停车场管理系统的研究摘要经济的高速发展，人民生活水平的提高以及消费观念的转变使得汽车保有量 不断攀升，许多城市出现了“停车难、乱停车”的问题。而目前的停车场管理普 遍存在智能化程度不高，管理水平落后，运营效率较低等问题。针对这些问题， 本文对智能停车场管理系统进行了相关研究。 首先，根据功能需求分析，确立了系统总体设计原则。采用射频卡为管理介 质，采用基于ＺｉｇＢｅｅ协议的无线传感网络作为系统的通讯网络框架，对停车场管 理系统整体架构进行了设计，并对临时停车用户、长期停车用户的入场与出场工作流程进行了优化设计。 其次，建立了停车场结构模型，并针对管理系统中的停车最短诱导路径问题，确立了最佳车位的描述原则，对停车场路网进行了抽象，将要求的最短路径问题 转化为图论中的最短路径问题。比较分析了几种车位诱导算法的优缺点，结合实 际问题选取了Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法作为停车场内车位诱导的算法。以停车场结构模型中 的一个车位对应的路网抽象图为例，详细阐述了Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法原理，并对Ｄｉｊｋｓｔｒａ 算法进行了稍许改进，以适应实际问题的求解。同时对改进算法进行编程仿真， 求出了各个车位对应的最短诱导路径。 再次，结合停车场结构模型，对管理系统中的停车诱导子系统进行了总体设 计。对比几种车辆检测方式的优缺点，选取了磁力检测的出入口车辆检测方式与 超声波检测的车位检测方式。对诱导子系统中的出入口车辆检测节点、超声波车 位检测节点的各个模块以及软件程序流程、诱导节点进行了设计。诱导节点的 ＬＥＤ显示屏显示诱导信息，实现系统的诱导功能，方便了用户停车和取车。 将照明控制系统纳入管理系统的子系统，并结合停车场结构模型，对停车场 照明控制系统进行了整体设计，通过控制策略，可以实现对停车场各个照明回路 的管理与控制。 最后，对管理系统软件的功能进行了需求分析，介绍了管理人员的工作流程， 对管理系统软件进行了设计，并对软件的部分功能进行了展示。关键词：停车场管理；停车诱导；最短路径：最佳车位：照明控制ＩＩＡｂｓｔｒａｃｔＷｉｔｈｔｈｅｅｃｏｎ伽ｉｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｒｉｓｅ ｉｎｔｈｅ ｌｉｖｉｎｇ ｓｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ ｃｈａｎｇｅａｍｖｅｈｉｃｌｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｈａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｃｏｎｃｅｐｔ，ｔｈｅ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅｇｒｅａｔ ｇｒｏｗｔｈ，ｓｏｃａｒｐａｒｋｌｎｇｄｉｆｆｉｃｕｌｔｂｌｅｍｓ ｏｆ ｌｏｗ ｉｎ ｍａｎｙ ｃｉｔｉｅｓ?Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ Ｐｒｏｌｅｖｅｌ ａｎｄ ｌｏｗ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｌｅｖｅｌ，ｐｏｏｒ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｐｒｅｓｅｎｔ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｅｘｉｓｔ１ｎｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅＬ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｆｉｒｓｔｌｖ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｌｇｎｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｃｈｏｏｓｉｎｇ ＲＦ ｃａｒｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎ。ｍｅｄｌｕｍｊ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｒｎ ｉｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｕｎｌｃａｔｌｏｎ ｎｅｔｗｏｒｋ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＺｉｇＢｅｅ ａｇｒｅｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ａｄｏｐｔｉｎｇ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｅ ｌｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｎｅｔｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｏｖｅｒａｌｌ ｌｏｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｎｘｅｄ ｕｓｅｒｓ ｏｆ ｅｎｔｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｉｔｉｎｇ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ａｎｄ ｔｅｍｐｏｒａｒｙｕｓｅｒｓｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ?‘ｍｏｄｅｌ ｉｓ Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ａ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ?Ｗｉｔｈｖｉｅｗ ｔｏ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｅｓｔａｎｄ ｔｈｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｐａｒｋｉｎｇ ｓｐａｃｅ ｉｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｐａｒｋｉｎｇ ｐａｔｈ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｓｓｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｇｒａｐｈ ｔｈｅｏｒＹ?Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｐａｔｈ ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｓ ａｂｓｔｒａｃｔｅｄ ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ ｇｒａｐｈ ｔｈｅｏｒｙ?Ｃｏｍｐａｎｎｇ ａｃｔｕａｌ ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｓ ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｏｆ ｓｅｖｅｒａｌ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅｃａｒａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｄｉｊｋｓｔｒａ’ｓａａｌｇｏｍｍｔｏｌｓｓｅｌｅｃｔｅｄｐａｒｋｉｎｇ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｃｈｏｏｓｉｎｇｐａｒｋｉｎｇ ｓｐａｃｅ ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｎｅｓｏｌＶｅ。ｈｅ ａｃ‘ｕａｌｄｉｊｋｓｔｒａ，ｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎ ｄｅｔａｉｌ? Ｉｎ ｏｒｄｅｒｐｒｏｂｌｅｍ，ａ ｌｉｔｔｌｅ ｃｈａｎｇｅ ｆｏｒｄｉｊｋｓｔｒａ’ｓｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．１‘ｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓ ｍａｋｅｎ１ｓｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ ｏｆ ｅａｃｈ ｐａｒｋｉｎｇ ｓｐａｃｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｇｕｌｄａｎｃｅ Ｔｈｉｒｄｌｙ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄＶａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｓｕｂｓｖｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｏｖｅｒａｌｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ Ｖｅｈｌｃｌｅ ｓｅｖｅｒａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅｅｎｔｒａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｅｘｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ１ｓｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｎｏｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅ ａｎｄ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｐａｒｋｉｎｇ ｓｐａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｎｏｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｓＰａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｉｔ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ，ｔｈｅ ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ＬＥＤ ｓｃｒｅｅｎ ｇｕｉｄｉｎｇ ｎｏｄｅ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ ｇｕｉｄｅ ｅｎｃｅ ｆｏｒ ｄｒｉｖｅｒｓ． ｃａｎ ｂｒｉｎｇ ｍｕｃｈ ｍｏｒｅ ｃｏｎｖｅｎｉ ｇｕｉｄｉ ｎｇ ｎｏｄｅ ｉｓ ａｌｓｏ ａ ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｆｏｒｔｈｌｙ，ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｔｒｏｌ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐａｒｋｉｎｇ ｌｏｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｍｏｄｅｌ，ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｒｎ．ＣｏｍｂｉｎｅｄＩｌｌ智能停车场管理系统的研究ｓｕｂｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｏｖｅｒａｌｌ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｌａｎｅｄ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｉｔ ｒｅａｌｉｚｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｅａｃｈ ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔ．ｃａｎＦｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ．Ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｏｒｓ ｉｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｓ ｓｈｏｗｎ．ａｐａｒｔ ｏｆＫｅｙＷｏｒｄｓ：Ｐａｒｋｉｎｇ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；Ｐａｒｋｉｎｇｓｐａｃｅ；ｌｉｇｈｔｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌｇｕｉｄａｎｃｅ；Ｓｈｏｒｔｅｓｔ ｐａｔｈ；Ｂｅｓｔ ｐａｒｋｉｎｇＩＶ硕士学位论文第１章绪论１．１课题的研究背景随着经济的高速发展，生活质量的提高以及消费观念的转变，车辆的需求量 不断攀升，导致许多城市出现了“停车难、乱停车”的问题。这些问题主要表现 在：寻找停车场和停车位困难、进出停车场麻烦、停车位供应不足、乱收费、违 章停车等。这为停车用户带来了诸多不便，同时也影响了城市的面貌与空气质量， 更影响着整个城市交通系统的和谐发展。智能停车场管理是必然趋势，对智能停 车场管理系统进行研究与和提出设计方案是非常有意义的。１．１．１停车难问题日渐突出近年来，随着生活水准的提高，全国汽车保有量不断攀升。《中华人民共和国 ２０１０年国民经济和社会发展统计公报》显示：２０１０年末全国民用汽车保有量达到 ９０８６万辆，比一ｈ年末增长ｌ ９．３％，其中私人汽车保有量６５３９万辆，增长２５．３％； 民用轿车保有量４０２９万辆，增长２８．４％，其中私人轿车３４４３万辆，增长３２．２％。 图１．１为２００５年．２０１０年全国民用汽车保有量增长趋势图。图中数据显示，２００５ 年．２０１ ０年，全国民用汽车保有量增加了５９２６万辆，平均增幅为９８６万辆／年。由 此带来的停车难的问题越来越突出。汽车保有量（万辆）９０００ ８０００ ７０００ ６０００ ５０００ ４０００ ３０００ ２０００ １０００ Ｏ ２００５ ２００６ ２００７ ２００８ ２００９２０１０年份图１．１民用汽车保有量增长趋势私人轿车这一指标的第一次出现是在２００３年的统计公报中，当年全国私人轿 车拥有量为４８９万辆。由此可见，２００３．２０１ Ｏ年这７年时间里，我国私人轿车增 长了７倍左右。 工信部装备工业司副司长在２０１ ０中国汽车产业发展国际论坛发言时说，预计 到２０２０年中国汽车保有量将超过２亿辆，由此带来的能源安全和环境问题将更加智能停车场管理系统的研究突出。持续攀升的汽车保有量，必然导致停车需求的迅速增长，与此同时，人们对停车场的要求也日益提高。１．１．２提高效率的需要现阶段，我国停车场的智能化程度普遍不高，整个停车场的运营效率较低， 停车场管理总体还是处于较落后的水平。虽有些大城市的繁华区域采用了停车诱 导系统和停车场管理系统，而大部分中小城市的停车诱导系统还未建立起来。调 查发现，目前长沙市还未采用停车诱导系统，黄兴步行街附近的商业广场，河西 的通程商业广场以及沃尔玛等大型超市的地下停车场的管理水平比较落后。这些停车场的重点还是侧重收费功能，管理基本靠人工完成，自动化程度不高，停车场设施利用率低下且停车秩序比较混乱。 不完善的停车场诱导系统，导致驾驶员寻找合适的停车场与停车位困难，进 入停车场后停车、取车花费时间多。随着消费观念的转变，人们的出行次数不断 增加，空间范围不断增大。许多驾车人员对自己出行的目的地并不熟悉，需要交 通信息诱导其达到目的区域停车场。同时，对停车场内部结构陌生，也需要停车 场诱导信息指引其找到有效的、合适的停车位。总之，完善的停车场管理系统，既可以节省驾驶员的时间，提高停车场利用率。同时，也可以使停车场内部的交通流更加有序、畅通，从而加速停车场的运 转和提高整个交通系统的效率。１．１．３智能交通系统发展的需要智能交通系统（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＩＴＳ）…是将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、电子控制技术、传感器技术、自动控制理论、人工智能等有效地综合运用于车辆制造、交通运输、服务控制。它的发展加强了车辆、 道路、停车用户之间的联系，从而形成一种在大范围内、全方位发挥作用的，实 时、准确、高效的综合交通运输和管理系统。智能交通系统涉及的范围很广，需 要融入各方面的技术，因而具有非常大的市场前景，许多国家和地区的研究机构、 企业都已经加入到相关技术和产品的研究与开发中。目前，日本是世晃上应用智 能交通系统最广泛的国家。其次，美国和欧洲等地区也普遍应用。中国的北京、 上海等地也已开始广泛使用。 ＩＴＳ主要包括以下几个部分心１：车辆控制系统、公共交通系统、交通信息系 统、交通管理系统。 （１）车辆控制系统车辆控制系统主要包括行车自控、自动驾驶系统和安全警报系统这两大部分。车辆控制系统在智能交通系统中有着最重要的地位，它可以避免汽车司机因判断 和操作失误造成的交通事故。２（２）公共交通系统 公共交通系统包括车辆定位系统、行驶信息诱导系统、公交调度系统、客运 量自动检测系统以及电子车票和视野支持系统等。（３）交通信息系统交通信息系统是一种智能的、先进的系统，交通信息中心可以向车辆提供当 前的各种交通信息，同时还可以提供最佳行驶路线的咨询。汽车驾驶员就所提供 的信息和咨询意见来选取最合适自己的行驶路线。（４）交通管理系统交通管理系统主要包括停车场诱导系统、交通信息显示系统、实时与自动检测紧急交通状况以及道路自动收费系统等，它可以主动控制综合交通的管理。停车场管理系统是智能交通系统中的一个子系统，而智能交通系统是对整个 交通运输系统进行智能化改造，落后的停车场管理已经不能满足其高标准的要求。 因此，智能停车场管理系统的研究是智能交通系统研究中一个非常有意义的课题。１．１．４民众调查意见新华信咨询公司就停车费用对消费者汽车生活的影响进行了调查∞１，结果显 示，有７１．９％的受访车主认为当前的停车场只管收取费用，缺乏科学的管理；有３ １．７％的受访车主认为停车场存在乱收费的恶劣问题；有５２．１％的受访车主认为城市的停车秩序比较混乱。同时，根据北京工业大学交通工程实验室得出的调查 结果，若城市中引入停车诱导系统（ＰＧＩＳ），９２％的受访者表示将会使用ＰＧＩＳ。这 些民众调查意见为进行智能化停车场管理体系的研究提供了现实基础，我们应通过智能化的停车管理来解决“停车难、乱停车＂的问题。１．２课题的研究目的与意义要缓解或解决停车难题，首先要综合各种因素，对停车场进行科学的、系统的整体规划；其次要根据实际情况，对停车场的设施进行合理的配置与建设；再次，为了提高效率，需对停车场进行智能管理。目前我国城市停车位供需非常紧 张，对停车场进行智能管理就更为迫切。通过研究，本论文希望达到以下几个目的：１．为规划者与管理者提供参考 累计信息，系统梳理现有研究成果，提出设计方案，充实停车场管理系统的 理论基础，为规划者与管理者提供决策依据。 ２．为汽车驾驶员提供便利 保障车辆安全，减少损失。减少驾驶员寻找停车位的时间，缓解其停车不便 的焦躁情绪，帮助其快速、精准地寻找到合适的泊车位。智能停车场管理系统的研究３．提高停车场的运营效率 提高人性化管理水平，减少停车场车道的拥堵，吸引更多客户，从而提高停车场设施的利用率，提高停车场的运转效率，进而提高停车场的经营效益。４．促进整个交通系统的发展 提供停车诱导信息，避免因停车造成的交通道路的拥塞，减少交通污染，促 进整个交通系统的和谐发展。１．３国内外停车管理技术的现状与趋势停车管理越来越受重视，国内外许多研究机构对其相关技术进行了研究，许 多企业对其相关硬件设备与软件系统进行了开发。１．３．１国外研究现状国外某些国家与地区在智能停车场管理系统的研究与应用上起步比较早，其技术要相对要成熟一些，功能要相对完善一些。１９７１年，德国亚琛（Ａａｃｈｅｎ）市 建立了世界上最早的停车诱导系统ｎ１。１９７３年，日本柏市建立了日本最早的停车 诱导系统哺１，它可以向停车用户提供的诱导信息包括停车场的位置、总车位数、 使用状况等。随着停车诱导系统的发展，７０年代末，英国也开始采用，其后其他 欧洲国家也逐渐应用。到８０年代末，全世界投入使用的停车场诱导系统有５０多 个。 在理论研究方面，参考文献哺，７１研究了停车搜索模型和停车诱导系统的优化和 信息显示的配置等相关理论和方法；文献旧１对停车诱导系统的发展状态进行了深入的研究；文献阳３对智能停车系统及其技术进行了广泛的研究，对系统具有的功能和技术的应用与发展进行了综述；文献ｎ蚰针对车流高峰时期，以减少行车时间为目的，对城市中心地带的停车行为进行了深入的理论与实证研究与分析；文献ｎ¨对停车空位的检测方法进行了研究；文献ｎ２’１３３对停车场管理的数据传输方式进 行了研究总结；文献¨钔对停车场管理系统中车辆的相对位置估计进行了分析。 在实际应用方面，德国、日本、美国、新加坡等都有了成功的应用案例。这些案例为其他国家和地区建立停车诱导系统和智能停车场管理系统提供了参考。１ ９８６年，德国科隆市建立了覆盖整个城市中心区域的停车诱导系统ｎ引。该市对整个系统做出了细致的整体规划，它将城市中心区域分为四个区域，总共包括２个停车换乘设施、３０多个大型停车场、１ ８０００个左右的停车位、１ ７０个左右的方 向指示牌。同时，在数据共享管理方面，建立了综合数据库，由市交通监控管理 中心统一管理。从运营情况和实施效果方面，该系统具有一定的代表性，为其他城市建立停车诱导系统提供了一个成功的案例。德国的其他城市如柏林、法兰克福、汉堡等也都建立了相应的智能停车诱导系统。４硕士学位论艾到１９９５年，日本已将停车诱导系统引入了４０多个城市的交通管理。东京市 新宿地区建立的停车诱导系统综合考虑了路网控制、交通控制、安全监控等相关 因素，被一致认为是日本首例成熟的案例ｎ引。大阪卫星城的停车诱导系统总共管 理着３个私人停车场和６个公共停车场，并且使用可变信息板来给停车用户提供诱导信息。可变信息板以文字或图形的方式，提供“关闭”、“空闲”、“满”三种信息。１９９６年２月，美国圣保罗商业区建立了该国的第一个停车诱导系统，此系统共管理了７个停车库和３个停车场，使用了１０个可变信息的电子诱导显示屏来发布车位占用情况和４６个静止的方向指示牌来显示停车设施的位置。中央计算机处理中心负责控制数据的采集和传送诱导信息到电子诱导显示屏，根据诱导信息和 方向指示牌，汽车驾驶员可以到达其选择的停车场或停车库。 与新加坡樟宜机场配套的三个停车场具有全自动收费功能，管理工作人员只需在办公室远程监测这三个停车场，共３０００多个车位的运行情况，以备处理紧急状况ｍ１。１．３．２国内现状与国外发达地区相比，我国的智能停车场管理系统起步比较晚。２００１年，北 京才开始在王府井等商业区和交通枢纽建立停车诱导系统。北京西单的停车诱导 系统，可以采集１０个地下停车场约ｌ ５０００个车位的信息，通过显示屏发布诱导信 息，可以给驾驶员提供快速，准确的交通信息。２００２年，停车诱导系统在上海的 黄浦区成功建立，整个系统管理３０多个停车库的近６０００个车位，共有６４个停车 诱导显示牌，大大缓和了黄浦区中心区域的停车矛盾。近年来，广州、青岛和成 都等城市也相继建立了停车诱导系统，取得了一定的效果。 但是总体来说，目前还处于发展阶段，许多科研机构和企业已加入到智能停 车场管理的研究行列。佛山爱科电子工程有限公司，厦门科拓通讯技术有限公司 等企业已研制出车位诱导系统。文献ｎ钉对智能化停车诱导系统有效停车泊位数据 的预测技术进行了研究；文献ｎ们对停车诱导对出行时间的影响进行了分析；文献心们等对停车诱导信息板进行了研究，并建立了泊位状况显示优化的模型；文献阳”将ＧＩＳ引入停车场管理系统，对管理系统的信息显示方面进行了研究与分析；文 献乜２１等对城市停车诱导信息系统进行了总体设计。文献心３１对停车场智能化管理进行了探讨：文献妇们等对基于三种不同的管理介质方式下停车场管理系统进行了综述。 文献心５３对非接触式ＩＣ卡在停车场管理系统中的应用进行了设计，完善了收 费系统；文献心６ ３选用Ｉｎｔｅｒｂａｓｅ数据库，对停车场管理系统的软件进行了设计。文 献瞳７３从硬件方面对停车场管理系统进行了设计，并在实际项目中得以应用。文献５智能停车场管理系统的研究心８１运用数字图像处理方法对车牌识别系统中的车牌识别进行了研究与分析；文献 硷们采用以太网技术对停车场车位监测系统的进行了研究与设计；文献口们重点对基 于ＲＦＩＤ技术和防碰撞算法的停车场管理系统的相关理论与技术进行了研究与分 析；文献ｍ１对路侧停车的管理系统进行了研究与实现。 这些产品和研究各具特色，大大丰富和增强了停车场管理系统的功能。较国 外发达国家，‘我国停车场管理系统还存在功能不够完善，应用不够广泛，管理不 够科学，集成度低，智能化程度还不够高等问题。１．３．３综述总的来说，对于停车场管理系统的研究和设计，国内外主要还是侧重于智能系统的应用，实现高自动化的管理。智能的停车管理包含自动识别车辆、自动开关拦道机、自动诱导停车以及自动收费等方面。围绕这些方面进行的相关研究， 多数仍处于研究与试验阶段，虽有部分产品已投入使用，但技术成熟度还不够高， 实际应用效果还有待改善。同时，在停车场诱导方面，主要侧重于场外诱导。对 于场内诱导，一般只提供各个区域的剩余车位数，车辆进入停车场后，驾驶员仍 然需要自己寻找停车位。而场内诱导也是整个城市停车诱导的一部分，对整个交 通的和谐发展的意义重大，因此我们需重视智能停车场管理系统的研究与设计。 智能停车场管理系统应向更高程度的智能化、网络化、集成化、自动化、合 理化、人性化方向发展。在智能化方面，要更利于整个停车场的维护管理，让其 性能更加稳定可靠；在合理化方面，收费要更加合理，同时要避免车辆乱停乱放： 在人性化方面，要能够让车主更便捷的找到车位；在自动化方面，要从原来的收 费自动化到逐步实现出入口控制、车辆监控、车辆识别、照明控制等的全面自动 化；同时要对车辆的安全和整个停车场的环保节能等引起更高的重视。１．４论文的主要研究内容。本文主要研究了一个智能化停车场管理系统。主要内容包括以下几个部分： 第一章：介绍了课题的研究背景和研究目的与意义，详细描述了国内外停车 场管理系统相关方面的研究和开发现状。 第二章：根据功能需求分析，确定了总体设计原则并对停车场管理系统架构 进行了总体设计，对停车场工作流程进行了优化设计。 第三章：建立了停车场结构模型，并对停车场路网进行了抽象，确定了最佳 车位的描述原则。比较分析了几种车位诱导算法，结合实际选取了Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法 作为停车场内车位诱导的算法。并对Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法进行了稍许改进，以适应实际 问题的求解。同时对改进算法进行编程仿真，求出了各个车位对应的最短诱导路 径。６硕十学位论文第四章：综合比较几种车辆检测方式，选取了合适的车辆检测方式，并对停 车场诱导子系统进行了整体设计。系统分为系统管理站、主控节点、出入口车辆 检测节点、车位检测节点、诱导节点。阐述了这些检测节点的工作机理，并详细 地给出了出入口车辆检测节点、超声波车位检测节点的各个模块以及软件程序流程的设计、诱导节点的方案设计。并以某个最佳停车位为例，描述了如何实现停车诱导的整个过程。 第五章：对停车场智能照明控制子系统进行了整体设计，并通过控制策略， 实现对停车场各个照明回路的智能控制。 第六章：对管理系统软件的功能进行了需求分析，介绍了管理人员的工作流 程，并对管理系统软件的部分功能进行了展示。７智能停车场管理系统的研究第２章系统方案与总体设计２．１功能需求分析本系统以典型的一进一出室内停车场为研究背景，致力于设计出自动化程度高、功能较完备、安全防盗性能优的停车场管理系统，设计思路以提高系统自动化、安全性、人性化，节能环保性为主。传统的停车场管理系统主要侧重于费用 管理方面的功能，关注的是各个车辆出入场的时间以便于收取费用。在安全监控、 运营效率、人性化需求和节能环保等方面考虑得较少。经过研究与整理，一个较完备的智能停车场管理系统应考虑到以下四个方面的功能需求：停车客户、停车场管理经营者、交通管理部门、节能环保。停车场 的主要服务对象为停车客户，他们关心车辆的安全性、费用的合理性、入场与出 场的便利性等问题。因此停车场管理需具有安全监控、规范化的收费功能、一目 了然的诱导屏显示功能。停车场管理经营者的功能需求是计费和收费、保证车辆 安全、方便用户停车、提高运营效率等。交通管理部门对停车场的功能需求是满 足停车需要，保证整个交通系统的正常秩序。让有泊车需求的车辆能停在停车场 的合适车位，避免车辆在道路上滞留，以此来缓解交通压力，使整个交通有序运 行。从节能减排方面，希望停车场的运行效率更高，这也需要采用高效合理的设 计方案来节省能源的消耗，以减少不必要的浪费与污染。 因此，综合以上四方面的功能需求，智能停车场管理系统应该具备以下几个 功能： （１）规范化的收费功能；‘｜ （２）出入口拦道机控制功能； （３）车辆检测功能； （４）车辆识别功能； （５）停车诱导功能； （６）安全监控功能； （７）信息的收集与处理，数据发布的功能； （８）与智能交通系统进行通信的功能； （９）照明控制与管理功能； （１０）遇自然灾害和偷窃车辆时报警功能；８硕十学位论文２．２总体设计原则考虑上述功能需求，并对已有的研究成果和市场同类产品进行了研究、整理 和分析，本课题在总体设计时拟遵循以下几个设计原则： １．可靠性停车场管理系统需要不停地运作，一旦发生故障将会造成某些严重的后果。所以，在设备选取和系统的设计时，需采用成熟的技术与产品，以保证系统的各 项功能可靠且稳定。 ２．先进性 采用先进的设备和技术必然会提高整个系统的运行效率，因此，在预算成本 允许的范围内，应当尽量采用最新技术，选用最可靠的产品。这样整个系统服务 于社会的时间周期将更长，从长远的运营角度来看，这也是最经济的。．。 ３．经济性 停车场系统有着整体造价以及其本身的投资回报周期长的特点，在选取可靠 和先进的设备与技术的同时，应在满足性能要求的前提下尽量减少整个系统的花 费代价，以期获得更大的收益。 ４．节能环保性 随着科技的发展和社会的进步，人们越来越关心赖以生存的地球家园。１７Ｉ前， 各国都在采取有效的措施减少污染，改善环境。这其中最为重要、最为紧迫的问 题就是能源问题，而要从根本上解决能源问题，除了寻找新的替代能源外，节能 是目前最直接有效的措施。停车场的运作离不开各种能量的消耗，管理系统中各 个设备的的正常工作，场内的照明等都需要消耗电能，驾驶员驾车进入停车场需 要消耗汽油，而汽车尾气的排放会对环境造成污染。因此，怎样才能更加节省能 源的消耗和减少环境的污染也是应该考虑的一个因素。 ５．可维护性 任何一个系统的设计，都要考虑到一个非常重要的因素，那就是可维护性。 一旦设备或系统出现某些故障，应当可以尽快排除故障，恢复其功能，以保证停 车场整个系统的正常运作。 ６．安全性 停车用户最关心的问题首先应该是自家车辆的安全，而随着科学技术的高速 发展，偷窃犯罪分子的作案手段也越来越高明。因此，必须采用有效的高科技措 施，防止停车场内停放的车辆被盗；同时，系统的整体设计必须规范，要尽量保 证系统本身的安全和管理人员的安全。所以，应当足够重视系统安全，采用多种 方法来避免各种损失。 ７．整体性９智能停车场管理系统的研究２．３停车场管理系统架构厂管理卡一一二管理人员使用、ｆ１０硕士学位论文２．３．１管理系统组成停车场管理系统是个比较复杂的系统，其设计要综合考虑各个因素。系统需 实现对固定的长期停车用户与临时停车用户提供停车服务。 从系统结构上可以把停车场管理系统分为这样几个组成部分：管理软件系统、 车辆检测系统、停车诱导系统、监控系统、车牌识别系统、出入口控制系统、智 能照明控制系统。 管理软件系统：管理软件系统是整个智能停车场管理系统的灵魂，是系统管 理最核心的部分。它应该是一套先进的自动化管理软件，不仅可以向经营单位提供一种灵活、有效、可靠的管理模式，而且还要具备可维护性和可扩展性，以适应添加新功能和处理故障的需求。它负责向各个硬件设备发送采集信号命令并对硬件设备传送上来的信息进行处理。它的主要功能是对停车时间进行记录；对停车费用进行计算；对固定与临时停车用户信息及其车辆信息进行录入与查询；提 供停车场空闲车位、车辆图像信息等资料；提供完善的财务管理功能并自动形成 各种报表等。出入口控制系统：当车辆入场时，入口车辆检测器采集到车辆的入场信号，并启用视频摄像机，将车辆图像拍下。对固定停车用户验证卡号或通过自动发卡机对临时停车用户发卡，然后抬起拦道机栏杆，让车辆入场，车辆入场后拦道机栏杆自动归位。当车辆出场时，出口车辆检测器将采集到的车辆出场信号发送给 主控上位机，启用视频摄像机，将车辆图像拍下，在对固定停车用户或临时停车 用户的信息进行验证后，允许车辆出场。车辆出场后，拦道机栏杆自动归位。 停车出入口系统结构图如图２．２所示。出口图２．２出入口系统结构图智能停车场管理系统的研究停车场诱导系统：停车场诱导系统由出入口控制节点、车辆检测节点、诱导节点等组成。车辆检测节点又由出入口车辆检测节点和多个车位检测节点构成。出入口的车辆检测节点主要由车辆检测器组成，用于车辆出入口控制。车位检测 节点主要由车位检测器组成。停车场内每个车位上安放一个车位检测器，实时检 测该停车位的状态信息。将状态信息通过网络通信并入管理软件子系统后，可以 对车位信息进行查询与管理。 诱导节点主要由诱导显示屏组成，这包括停车场入口的诱导显示屏和各个行 车交叉路口的诱导显示屏。停车场入口的显示屏提供总空闲车位数、各个区域的 空闲车位数、当前最佳车位、欢迎词等。若当前停车场内已无空余车位，则停车 场入口的显示屏显示“车位已满＂字样，表明当前不受理车辆入场。各交叉路口 的显示屏主要向停车用户提供车位诱导信息，指引停车用户将车停入最佳车位或 以最佳路线驶离停车场 监控系统：监控系统负责对停车场出入口和对停车场内部进行监控。主要由摄像机，抓拍控制器，监视器，录像机等组成。在控制器控制下，摄像机对停车场出入口和停车场内部车位及行车道进行摄像并把信号送至监视器，以便工作人 员监视出入口和停车场内部的运行情况，同时录像机对各个场景信息进行记录。当发生状况时，通过监控系统提示的信息，工作人员可以立即进行处理。车辆识别系统：车辆识别系统由摄像机，抓拍控制器，图像处理器等组成。 当车辆入场验卡或发卡时，抓拍控制系统摄下该车的车辆图像信息（包括车辆颜色，车辆车型，车辆车牌号码），经主控计算机处理后，连同司机所持的卡信息等 一并存入系统数据库内。当车辆出场验卡时，抓拍控制系统再次工作拍下车辆的图像信息，并与系统数据库内的记录信息进行匹配。若信息吻合，则说明为同一 车辆并给予放行；否则，不予通过并报警，提示非法。 智能照明控制系统：室内停车场的照明是非常重要的，因为有设计缺陷的照． 明系统会影响行车安全、误导行车方向、浪费能源等。停车场智能化不仅体现在 车库、收费系统，停车诱导等方面，也体现在了停车场的照明系统设计上。将智 能照明控制系统引入停车场的管理系统，提高了停车场管理的智能化。系统管理中心出入口 控制系统．．．．．ｊ一诱导系统 一ＥＦ 入 诱导口习Ｅ监控系统车牌识别 系统 摄 取翌Ｅ智仃邑照明 控制系统辅助管理 系统 ．．．．．Ｊ一盔 辆 榆澳Ｕ发■｝出入口读卡控铝Ⅱ车 伉 检钡Ｕ出入口场内圈辆 检涣ｎ监 控监 控辆图 像像 处 理照明控锘Ｕ用 凸费 用信．宙、收 取报 表 生 成图２．３智能停车场管理系统组成图１２硕士学位论文智能停车场管理系统主要由以上几种子系统组成，其组成结构框图如图２．３所示。各个子系统是相互联系，相互影响的。将这些子系统有机地统一起来，才 能提高停车场管理系统的整体管理效率。２．３．２管理系统的主要设备智能停车场管理系统组合多种功能于一体，需要配备一套可靠、先进、经济、 实用的管理硬件设备。 国产设备相比进口设备具有较多的优势：设备价位适中、系统操作简单、系统功能改进可操作、配件供应及时。因此，首选国内厂家生产的成套设备，其次关键硬件设备要选用先进的进口器件。这样，系统才能克服常见停车场管理系统 的安全隐患和弊端，拥有更可靠的、先进的功能。 根据硬件分布位置可以将系统硬件设备分为入口设备、管理数据中心设备、 停车场内设备、出口设备等几个部分。 （１）入口部分：主要由智能卡读写机、读卡器、入口控制机、自动发卡机、入口车辆检测器、入口诱导显示屏、对讲机、专用电源、拦道机、入口车道摄像机、通信卡等组成。（２）管理中心包括管理服务器、数据交换机、智能卡读写器、打印机、对讲主机系统、监视系统、通信卡等设备。 （３）停车场内设备：包括车位检测器、车位诱导显示屏、方向指示灯、停车诱 导音频设备、出入口指示灯等实现车位检测诱导功能的设备、智能照明及控制用设备、通信卡等其他一些设备。 （４）出口部分：主要由智能卡读写机、读卡器、出口控制机、出口车辆检测器、 收费计算机、收费金额显示器、收费票据打印机、拦道机、摄像机、通信卡、对讲机等组成。图２．４停车场典型设备智能停车场管理系统的研究２．３．３管理系统数据流通模型根据停车场管理系统的各个组成部分及其功能，可以建立数据信息流通模型， 其结构框图如图２．５所示。图２．５管理系统数据流通模型停车场管理系统的各个子系统的组成及其相互之间的数据流通关系是非常重 要的部分。管理软件系统向各个子系统发送采集信息或控制信号命令，并接收各个子系统传送的数据，进行处理分析后又把相关信息传送给有关的子系统。同时，停车场管理软件系统将该停车场的状态信息等数据传输给ＩＴＳ管理中 心系统，以便其收集信息，做出决策，更好地、更全面地为交通道路上的车辆提 供诱导信息。２．３．４系统通信网络无线传感器网络（ＷｉｒｅｌｅｓｓＳｅｎｓｏｒＮｅｔｗｏｒｋ，ＷＳＮ）ｎ２’３３３是一种特殊的Ａｄ．ｈｏｃ网络，是由许多无线传感器节点协同组织起来的，这些节点具有数据采集和处理、 无线通信、协同合作等功能。无线传感网络的节点可以随机或者特定地放置在应用环境中。它们之间通过特定的协议自组织起来，能够获取周围环境的信息并且相互协同工作完成特定任务。在国防、工业生产、智能家居、生物医疗、环境监 测、抢险救灾等许多重要领域都有实用价值，具有十分广阔的应用前景。传统的 有线通信网络具有布线复杂，功耗高等缺点，所以本系统采用了基于ＺｉｇＢｅｅ协议 的无线传感网络通讯方式口４’３引。 ＺｉｇＢｅｅ协议凹６ ３是一种用于控制和监视各种系统的低数据速率、低功耗无线联 网标准。ＺｉｇＢｅｅ所依据的ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准规定了ＺｉｇＢｅｅ的数据传输速率应在２０ｋｂｐｓ、４０ｋｂｐｓ或２５０ｋｂｐｓ。ＺｉｇＢｅｅ具有以下优点口７ｌ：（１）设备省电 ＺｉｇＢｅｅ技术采用了多种节电的工作模式，可以确保长时间在无外接电源的情１４硕士学位论文况下正常工作。 （２）通信可靠 ＺｉｇＢｅｅ采用了ＣＳＭＡ／ＣＡ的防碰撞机制，同时．为需要固定带宽的通信业务预 留了专用时隙，避免了数据发送的竞争和冲突，提高了容错率。ＭＡＣ层采用了完全确认的数据传输机制，每个发送的数据包都要等待接收方的确认信息。（３）网络的自组织、自愈能力强ＺｉｇＢｅｅ的自组织功能：网络无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在，并确定连接关系，完成自组网。 ＺｉｇＢｅｅ自愈功能：当增加或者删除一个节点、节点位置发生变动、节点发生 故障时，网络能够自我修复，无需人工干预，就可保证整个系统正常工作。 （４）网络容量大 一个ＺｉｇＢｅｅ网络最多可以容纳２５４个从设备和一个主设备，一个区域内可以 一同时存在２００多个ＺｉｇＢｅｅ网络。ＺｉｇＢｅｅ网络的内部节点，是协调器来分配的， 一个网最多可以有六万多个节点。 （５）数据安全 采用先进的ＡＥＳ。ｌ ２８加密算法，ＺｉｇＢｅｅ提供了数据完整性检查和鉴权功能。 （６）成本低廉 设备的复杂度低，硬件只需８位处理器如８０Ｃ５１，３２ＫＢ的ＲＯＭ即可。符合 低成本的应用要求。２．３．４．１ＺｉｇＢｅｅ网络拓扑结构ＺｉｇＢｅｅ网络定义了３种类型的设备，每种设备都有自己的功能要求： （１）协调器 协调器是网络的建立、启动和配置的一种设备，是网络的中心节点，一个 ＺｉｇＢｅｅ网络只允许有一个协调器。协调器节点选择一个信道和网络标志符（也叫ＰＡＮＩＤ），然后开始建立一个网络。协调器设备在网络中还可以有其他作用，比如建立安全机制、网络中绑定的建立等。 （２）路由器 路由器是一种支持关联的设备，能够将消息转发到其他设备，树型网络和网 状型网络可以有多个路由器，但ＺｉｇＢｅｅ星型网络不支持路由器。 一个路由器的功能有：作为普通设备加入网络；多跳路由；辅助其它的子节 点完成通信。一般来说，路由器需要一直处于工作状态， （３）终端设备 终端设备是执行具体功能的设备，可以根据自己功能需要休眠或唤醒。 若根据功能的完整性，以上的３种设备又可分为全功能设备（ＦＦＤ）和半功１５智能停车场管理系统的研究能设备（ＲＦＤ）。其中，ＦＦＤ可作为协调器，路由器或终端设备，而ＲＦＤ只能作 为终端设备。一个ＲＦＤ只能与一个ＦＦＤ通信，但一个ＦＦＤ可与多个ＲＦＤ或多个 其他的ＦＦＤ通信。ＦＦＤ具有数据存储、数据转发、路由发现、支持子设备的连接 和断开，维护路由表等功能，如协调器和路由器。其中，作为协调器的全功能设备除了完成上述功能外，还能完成网络建立，制定网络规则等任务。ＲＦＤ不能够进行数据存储和转发，只具备数据的简单收发功能，如终端设备。 ＺｉｇＢｅｅ协议栈支持星型，树型和网状型网络３种网络拓扑结构。其中星型和 树型网络属于主从型拓扑结构，网状型网络属于对等型拓扑结构。， （１）星型网络 星型网络由协调器和终端设备节点组成，网络中没有路由器节点。作为协调 器的ＺｉｇＢｅｅ设备需要完成ＺｉｇＢｅｅ网络的建立和维护，因此需要有稳定的电源供 电，且不用考虑功耗问题。终端节点可以是全功能设备，但一般情况均采用半功 能的终端节点。终端设备节点多采用电池供电。在星型网络中，终端设备只能与协调器进行连接，终端设备之间无法直接进行数据交互，只能通过协调器进行数据转发。终端设备因不具备路由功能，因此当终端设备完成应用任务后，并处以 休眠状态，以降低功耗，延长电池寿命。嚣终终端设备星型网络树型网络图２．６ ＺｉｇＢｅｅ网络拓扑结构（２）树型网络 树型网络适用于分布范围较大的场合。它由协调器，路由器和终端设备组成。 树型网络中的协调器与星型网络中的协调器功能相同。网络中的路由器具备数据 转发功能，数据可通过路由器进行传递，较星型网络而言，具有了更大的传输距 离。在树型网络中，进行逻辑连接的两设备之间存在父与子的关系。被请求连接 的设备称为父设备，发出请求连接的设备称为子设备。树型网络中，只能是具有逻辑连接关系的父设备和子设备进行通信，其他设备不能直接进行数据交换，必须通过上一级的父设备进行数据转发。树型网络实际是星型网络的一般形式。 （３）网状型网络１６硕十学位论文在网状型网络中，所有设备均可与自己通信范围内的任何ＺｉｇＢｅｅ设备进行通 信，其网络构成较前面２种网络复杂。设备可以采用最为有效的路由途径进行数 据的传输，加快了数据传输效率同时也加大了网络的覆盖面积。在树型网络中， 当某个路由器节点因故障不能工作时，与它相连的所有子设备会脱离整个网络， 在网状网络中，当某个路由器节点不能工作时并不会中断其他节点的数据传输， 但这种网络中部分节点要承担数据的转发和存储工作，因此较星型网络和树型网 络，网络的功耗和成本会有所提升。 ２．３．４．２系统网络组建星型和树型网络适合距离相对较近的应用。网状型网络具有强大的功能，网络可以通过“多级跳”的方式来通信。该拓扑结构可以组成极为复杂的网络，还 具备自组织、自愈功能。结合停车场实际情况，特别是地下停车场的特殊情况： （１）网络的节点数量较多。（２）网络通讯容易受墙柱等的阻碍。因此系统采用网状型 网络。 停车场管理系统的无线网络组成示意图如图２．７所示。一 一 一一广．１ＺｉｇＢｅｅ终端节点ｌ∥二―［困∥乏叵 ＺｉｇＢｅｅ终端节点Ｉ――、、：ＺｉⅫ Ｉｌ一一ＺｉｇＢｅｅ＊；㈣２咖釜灌ＺｉｇＢｅｅ终端节点Ｎ＿Ｋ∥二一照辚鬻明ｌＬ－图２．７停车场管理系统的无线网 络组成示意图协调器节点、路由节点和终端节点组成网状的停车场管理网络。其中协调器１７智能停车场管理系统的研究是ＦＦＤ，它是整个网络的中心，负责建立、维持、管理网络，分配网络地址等， 可完成网络初始化、设备控制、数据采集等功能，一个ＺｉｇＢｅｅ网络中仅有一个协 调器。 路由节点也是ＦＦＤ，本系统的各个路由节点负责存储和转发相应终端节点采 集的数据，并具有允许各个终端设备加入网络，维护路由表等功能。若不考虑系 统的功耗，ＺｉｇＢｅｅ的路由器也可当作终端来用。 终端节点则是ＲＦＤ，完成查询响应、控制设备等功能，它们只能与全功能设 备进行通信，相互之间不能进行通信。按应用类型，本系统的终端节点分为出入 口车辆检测节点、出入口控制节点、车位检测节点、诱导节点、照明控制节点五 种类型，与每种终端节点连接的是完成相应功能的现场设备，如车辆检测器、出 入口控制机、照明设备及其照明控制用设备、诱导显示屏等。 停车场各个现场设备与终端节点进行有线通信，各现场设备数据被终端节点采集后转化为ＺｉｇＢｅｅ通信协议包，传送给就近的路由节点。路由节点根据表驱动路由算法选择最佳通信路径，并通过其它的路由节点以“多级跳＂的方式把数据 包传送给协调器节点。协调器节点接收到数据包后，需完成两项任务：（１）按原 路径将确认信息返回到发送数据的终端节点，实现握手通信，至此完成一次完整 的ＺｉｇＢｅｅ无线通信。否则终端节点将继续发送数据，直到收到协调器节点返回的 确认信息。（２）协调器节点通过现有网络把收到的数据传给中心系统管理站，将 数据集中，这样就实现了一个无线通信的过程。２．４停车场管理系统工作流程管理系统的工作流程可以分为车辆入场和车辆出场两个流程。入场或出场工 作流程又可分为临时用户卡和长期用户卡的入场或出场工作流程。２．４．１车辆入场工作流程（１）临时卡用户入场工作流程旧８１临时停车用户驾驶车辆靠近停车场入口时，入口车辆检测器检测到车辆的入场信息后，将该信息传送给管理软件系统。管理软件系统接收到信息后发送命令 给入口控制机，入口控制机接收到命令后，向相关设备发出指令，启动入口视频 监控系统抓拍车辆入场图像。经车辆识别系统对图像信息进行处理后，记录车辆图像信息（包括车辆颜色、车辆车型、车牌号码信息）。同时入口控制机向入口自动发卡机发送发卡命令，发卡机发出一张存有该车信息并且已经编好卡号的临时用户卡。发卡机语音提示停车用户已发卡，然后等待用户取卡（若停车用户在预置时间里不将卡取走，用户卡将被吞回，此次入场工作被取消）。用户取卡后，发卡机向入口控制机发出用户已取卡信号，管理软件系统通过入口控制机抬起拦道机１８硕士学位论文栏杆，用户驾车驶入停车场。入口拦道机检测到入口车辆检测器信号出现有车至 无车的变化后，自动拦道机栏杆放下，以防止发生砸车事故。管理软件系统接收 到入口拦道机栏杆落下的信息后，可确认车辆已入场，并将用户卡号、入场时间、 入场图像等信息关联起来保存到数据库中，完成整个入场过程。临时卡用户入场工作流程车琴卷嚣场Ｈ临骂昌ｆ。Ｈ车辆检测 入口车道广１无卡Ｈ牛钢伍删专篓星茹嚣Ｈ抬起栏杆放行Ｈ用户取卡Ｈ图２．８临时卡用户入场工作流程视频捕捉车 辆信，息发卡（２）长期卡用户入场工作流程 长期停车用户驾驶车辆进入入口读卡器的感应范围时，长期用户卡向读卡器 发送卡信息，读卡器判断长期用户卡的有效性，如有效则获取用户卡的卡号，并 将其传送至管理软件系统。同时，启动入口视频监控系统抓拍车辆入场图像，经 车辆识别系统对图像信息分析处理后，获得车辆信息。管理软件系统根据读卡器 上传的卡号，查询数据库中与此卡号关联的车辆信息，并与刚才实时获取的信息 进行匹配。若不匹配则给出报警信息，但这时车辆也可以通过临时用户卡入场工作流程入场。另外，长期用户卡是否有余额将会被数据处理中心检测，若余额不足则会 提示“余额不足，请充值＂。待用户充值后可按照流程将车入场。 若信息完全匹配，则通过入口控制机控制入口拦道机抬起栏杆，停车用户可 驾车入场。确认车辆已经入场后，拦道机将栏杆放下，本次入场流程完毕。长期卡用户入场工作流程图２．９长期卡用户入场工作流程１９智能停车场管理系统的研究２．４．２车辆出场工作流程（１）临时卡用户出场工作流程停车用户驾驶车辆进入停车场出口车道时，出口车辆检测器检测到车辆的出 场信号后，将该信息传送给管理软件系统。管理软件系统接收到信息后发送命令 给出口控制机，出口控制机接收到命令后，向相关设备发出指令，启动出口视频监控系统抓拍车辆入场图像并记录车辆出场图像信息。出口读卡器读取用户卡号信息，并调出数据库中的对应卡号，．获得该智能用户卡类型（临时用户卡）、入场 时间、入场图像信息。将出场图像信息与入场图像信息进行对比，看是否一致。 如检测的图像信息匹配不一致，由操作人员再对比一次，如果信息完全符合， 抬起出口拦道机栏杆，允许车辆出场，若信息不符合，将不打开拦道机，给出警告并作处理。车辆不能出场，以确保“一卡一车＂制和车辆的安全。 确认图像信息匹配一致后，停车用户将入场时取得的临时用户卡交给管理工 作人员，以便用户卡回收后循环使用。管理软件系统根据车辆在场内停留时间和 车辆车型，按照收费标准，计算出停车用户应付的停车费用，并将费用信息发布 在出口显示屏上以告知用户，用户交纳费用后，操作人员将找零的钱和收费票据交给停车用户。交易完成后，通过出口控制机打开拦道机，驾驶员将车驶离停车场后，拦道机栏杆放下。并将用户卡类型、用户卡号、入场时间、入场图像信息、 出场时间、出场图像信息、停车费用保存到车辆出入场的历史记录中，以便将来 管理与查询。 （２）长期卡用户出场工作流程’长期卡用户车辆出场工作流程与临时卡用户出场工作流程基本相似，只是停 车用户需在出口读卡器的键盘上输入密码，读卡机读取用户卡号，管理软件计算出本次停车费用后，直接从用户卡账户金额中扣除，并将账户余额写回长期用户 卡中。当长期用户卡余额不足时提示用户，以便其充值。将出场图像信息与入场 图像信息进行对比确认匹配后，允许停车用户出场。图２．１０车辆出场工作流程图硕士学位论文２．５本章小结本章通过功能需求分析，确定了停车场管理系统的设计原则，并对管理系统 的架构进行了总体设计。详细描述了管理系统的各个组成部分的工作机理，介绍 了系统所需的主要硬件设备。选用射频卡，并对临时停车用户和长期停车用户的 入场、出场工作流程进行了优化设计；同时介绍系统的数据流通模型，并采用了 基于ＺｉｇＢｅｅ协议的无线传感网络设计了系统的通讯网络框架。２ｌ智能停车场管理系统的研究第３章最短诱导路径的研究在各大城市，尤其是繁华的市中心区域、商业中心等，停车问题比较严峻。大多数驾驶员因找不到停车场或停车位而苦恼，致使车辆长时间地在密集车流中 绕行，交通道路负荷重。为缓解停车难造成的一系列问题，许多城市把发展停车 诱导信息系统提上了城市发展的日程，应用这类系统能为停车用户以及整个城市 的交通系统减轻负担。?３．１停车诱导停车诱导信息系统（ＰａｒｋｉｎｇＧｕｉｄａｎｃｅ ａｎｄ ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ，ＰＧＩＳ）∞钔是利用控制技术、通信技术以及计算机网络技术等手段实现泊车信息的采集和处理，利 用ＬＥＤ诱导显示牌以及其他各种发布信息的方式向停车用户提供各个停车场名 称、所处位置、车位占用情况以及行驶路线等信息的系统。而停车场内部的车位 诱导系统其实也是ＰＧＩＳ的一个组成部分，是对进出停车场的停泊车辆进行有效 诱导和管理的系统。ＰＧＩＳ的基本结构框图如下图３．１所示。图３．１停车诱导系统结构硕士学位论文停车场管理系统是智能交通系统的一部分，对整个城市的交通秩序有着重要 的作用。城市停车管理中很重要的一部分就是停车诱导，停车诱导实际上就是怎 样诱导停车。以停车场为对象，停车诱导可以分为停车场外诱导与停车场内诱导。而目前的停车诱导主要侧重于交通道路上的诱导，是停车场外的诱导，对停车场内的诱导重视还不够有力。 停车诱导的场外诱导机理就是采集各个停车场的空位信息和获取道路交通数 据等信息，这些信息其实就是实时动态交通数据，并将这些数据传送给交通和停 车控制中心。交通和停车控制中心通过信息发送中心将这些数据传给道路上的汽 车车载机，供汽车驾驶员查询使用或通过公共通信网络发送给管理终端并把交通 路况，预定，费用，事故等信息发布在诱导显示板上。汽车驾驶员根据得到的信 息，选择合适的停车场停车。 停车诱导的场内诱导机理就是采集该停车场各个车位空闲或忙碌的信息，并把停车场内的空位信息（总空位数）传给停车场入口诱导显示屏（若停车场内已无空位，则该停车场不能再受理停车业务）。同时将最佳车位信息（包括位置，路 径等）以诱导显示屏等方式发布给停车用户，这样方便停车用户获得诱导信息， 将车停车入位。 车位诱导系统ｎ们在中国还处于起步阶段，随着国内汽车保有量的日益增长， 停车场建设规模的不断扩大，诱导系统的市场前景将更加广阔。由于系统能够节 省驾驶员的时间、改善停车场内部的混乱交通秩序、加速停车场的运营周期、利 于节能环保等。因此，今后在大型停车场内安装车位诱导系统有着必然的趋势。’国内市场上，以科拓车位诱导系统为首的一批国内企业自主研发的产品以价格和售后服务上的优势，占据了大部分的市场份额。而一些国外的品牌如西门子、 速宾等的价格较高，且系统构成与国内产品基本一致，因此只占据了很少的市场 份额。应该来说，随着这几年国内车位诱导系统技术的完善，国内产品将在未来 车位诱导的应用上进一步扩大。３．２停车场车位诱导目前市面上的停车诱导系统虽然在～定程度上减少了停车用户的泊车时间， 提高了停车位的利用率。但功能仍不甚完善，人性化程度有待提高。主要的不足 有： （１）未提供停车位的具体位置信息，只提供大致方位； （２）未向停车用户提供具体诱导路径，驾驶员仍需自己寻找车位，这样盲目 地寻找有可能导致停车场内部交通秩序的混乱； （３）未向停车用户提供最佳车位，其盲目寻找的车位有可能不是当前的最佳 车位，降低了停车场的运行效率。智能停车场管理系统的研究驾驶员一般未掌握停车场车位分布和车位空余信息，这样会导致其盲目寻找 停车位与停车场出口，这样增加了停车场内道路交通流的负荷，也浪费了驾驶员 的时间，同时带来了能源消耗和大气污染等一系列不利影响。给出最佳车位与此 车位所对应的最短诱导路径的信息就可以更高效率地诱导驾驶员完成整个泊车过 程。’３．２．１停车场结构模型目前针对停车场内泊车问题的研究较少，文献Ｈ”运用了蚁群算法的机制对大型停车场内车位诱导进行了仿真；文献¨妇用遗传算法对停车场内最短泊车路径问 题进行了研究；以上文献主要研究了从停车场入口到空闲车位的最优路径诱导。 考虑到停车场内泊车行为的整个过程是从入口到车位（即入场）以及从车位到出 口（即出场）的过程，本文以这两个过程的诱导路径长度之和最短作为确定最佳 车位的准则，以一进一出的停车场为研究对象，建立了停车场结构模型。 假设某停车场结构示意图如图１所示，停车场有一入口和一出口，且分为Ａ、 Ｂ、Ｃ、Ｄ四个区域，每个区域的每个车位都给以编号，编号如下图中标记。图３．２停车场结构示意图 令停车场入口为Ｅ，出口为Ｓ，交叉路口为ａ１、ａ２、ａ３；ｂ１、ｂ２、ｂ３；ｃ１、 ｃ２、ｃ３。且设停车场车位宽３米，长６米，行车车道宽６米。 图中的入口、出口、车位以及交叉路口可以看作成一个点，以Ｏ点为原点建 立坐标系，则图中的入口、出口、车位以及交叉路口的坐标就可以被确定（每个车位的坐标为该车位中心点的坐标值，每个交叉路口点的坐标为该交叉路口中心硕士学位论文点的坐标）。３．２．２最佳车位描述将最佳车位所对应的最短诱导路径问题分为求解入场过程的最短路径与出场 过程的最短路径两部分，从而使得从停车场入口到出口的整个诱导路径最短。 若某车位对应的整个诱导路径最短，则该车位为最佳车位，对于不同的车位，若整个诱导路径长度相等，选取入场过程有最短路径的车位为最佳车位，然后根据该车位的诱导路径完成整个泊车过程。若入场过程的路径长度也相等，则当前 最优车位个数大于１，给出当前所有的最短诱导路径，由驾驶员从当前最优车位。中自行选择一个车位，完成整个泊车过程。 停车场入口为Ｅ，出口为Ｓ，若某个空闲车位为只（ｆ＝１，２，．．．，”）对应的入场过 程的最短路径为ｐａｔｈ（Ｅ，只），出场过程对应的最短路径为ｐａｔｈ（Ｐ，，Ｓ）。 则该车位对应的整个最短路径长度为：ｄｐａｔｈ（Ｅ，Ｂ）＋ｐａｔｈ（Ｐｉ，ｓ）（３．１）最佳车位所对应的最短路径长度可描述为：ｌｎｉｎ｛９品曲（Ｅ毋）＋Ｊ口口咖（毋，回，（２＆暇Ｅ尼Ｈｐ口呶尼，印，…，ｃ２：咧压，晶）＋ｐ咖（晶，研ｊ３．２．３路网表示（３．２）停车场内的路网是一个静态路网，结合图论知识，可以将路网抽象成带权的 图，从而把停车场内泊车最优路线转化为图论中的最短路径问题。‘根据图论知识Ｈ３’４引，相关概念如下： 结点：停车场入口、出口、车位及行车交叉路口。 边：两结点之间的路段称为边。 边的权值：是路段某个或某些特征属性的量化表示。根据不同的优化目标， 可以选择不同的路段属性，如路段长度、路段平均行程时间等作为该路段对应的 边的权，或称为道路权重。本文选取路段长度作为该路段对应边的权。 一个停车场的车位网络可以用一个带权图Ｇ＝（矿，Ａ，Ｄ）来表示，其中ｙ＝｛Ｍ，ｖ２，．．．，％）是结点集，Ａ＝｛（ｖ，ｖｊ）Ｉ ｖ，，巧∈Ｖ）是边集，Ｄ＝｛乃）是权集，其中４／是边（’，，，ｖ，）的长度。３．２．４路网抽象结合图论知识，停车场入口到各个车位的最短路径以及各个车位到出口的最 短路径都可转化为带权图中的最短路径求解问题。 以图３．２所示的停车场结构模型中Ｃ区Ｃ３９车位为对象实例，可将其路网抽 象为带权图３．３和图３．４。 图３．３中将停车场内的入口、行车交叉路口、车位对应一个顶点，每一条行２５智能停车场管理系统的研究车方向的路径对应一条边，边的权值为连接两顶点之间的路径长度，各边的权值 标记如图所示。图３．３入口到Ｃ３９的带权图若要求停车场入口到Ｃ区Ｃ３９车位的最短路径就转化成了图上Ｅ点到Ｃ３９ 的最短路径。 图３．４中将停车场内的出口、行车交叉路口、车位对应一个顶点，每一条行 车方向的路径对应一条边，边的权值为连接两顶点之间的路径长度，各边的权值 标记如图所示。１８／Ｌ；入１８２８．５Ｃ３９１０．５≥十３０ ｆ１８／墨１８Ｌ＝＝１８＼［盏／２７图３．４ Ｃ３９到出口的带权图若要求停车场到Ｃ区Ｃ３９车位到停车场出口的最短路径就转化成了图上Ｃ３９ 点到Ｓ的最短路径。３．３车位诱导算法从给定的带权有向图中寻找某个结点到图中其它结点的最短路径有很多方法，如蚁群算法，遗传算法，Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法等。、硕士学位论文３．３．１蚁群算法１９９１年，意大利学者Ｍ．ＤｏｒｉｇｏＨ胡等基于自然界蚁群觅食原理，首先提出了 第一个蚁群算法（ＡｎｔＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）的最早形式：蚂蚁系统（Ａｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ，ＡＳ），并应用在ＴＳＰ问题中。ＡＳ算法被提出之后，其应用范围逐渐广泛，被用于求解ＴＳＰ 问题、网络路由问题、车间作业调度问题等，取得了较好的结果。蚁群算法的原理Ｈ ６ｌ：蚂蚁在寻找食物或者寻找回巢穴的路径中，会在它们经过的地方留下一些信息素，而信息素能被同一蚁群中后来的蚂蚁感受到，并作为一种信号影响后到者的行动（具体表现在后到的蚂蚁选择有信息素的路径的可能 性，比选择没有信息素的路径的可能性大得多），而后到者留下的信息素会对原有的信息素进行加强，并如此循环下去。这样，经过蚂蚁越多的路径，在后到的蚂 蚁的选择中被选中的可能性也就越大。这个过程会一直持续到所有的蚂蚁都走最短的那一条路径为止。这种行为表现出一种信息正反馈现象（某一路径上走过的 蚂蚁越多，则后到者选择该路径的概率就越大，因此距离近的食物源会吸引越来 越多的蚂蚁，信息素浓度的增长速度就会越快，同时通过这种信息的交流，蚂蚁 也就寻找到食物与蚁穴之间的最短路径了。蚁群算法的主要根据是信息正反馈原理和某种启发式算法的有机结合，其优化过程主要包括选择、更新以及协调３个过程。在选择过程中，信息素浓度越高 的路径被选择的概率越大：在更新过程中，路径上的信息素随蚂蚁的经过而增长，同时也随时间的推移而挥发；在协调过程中，蚂蚁之间通过信息素进行信息交流相互协作。在选择和更新过程中，较优的解（即较短的路径）通过路径上的信息 素得到加强，从而诱导下一代蚂蚁向较优解邻域搜索使算法收敛，同时更新过程 的信息素挥发又使得算法具有探索能力增加解的多样性，使得算法不易陷入局部 最优。蚁群算法具有较强的鲁棒性、通用性、快速性、全局优化性、并行搜索等 优点。 文献【４ｌ】运用了此种算法对停车场的车位诱导进行了有益的尝试，但蚁群算 法目前还处于萌芽阶段，采用随机搜索机制，速度不能保证而且结果也不能保证， 蚁群算法还存在许多问题Ｈ＂。 （１）从数学上对于蚁群算法的正确性与可靠性进行证明比较困难。 （２）蚁群算法的搜索时间较长，在算法模型，收敛性及理论依据等方面还有许多工作有待进一步深入研究。（３）蚁群算法是一个专用算法，一个算法一般只能解决某一类问题，各种算 法之间的相似性很差。３．３．２遗传算法’遗传算法（Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ＧＡ）Ｈ叫是一种基于生物学中的自然选择和基２７智能停车场管理系统的研究因遗传学原理，通过自然选择、杂交和变异实现的优化搜索方法。 １９７５年美国的Ｊ．Ｈｏｌｌａｎｄ教授首次提出了遗传算法，其主要特点有直接对结 构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有全局寻优，内在的隐并行性和鲁棒性强的特点的能力；采用概率化的寻优方法，不需要确定的规则，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向。遗传算法的这些性质， 已被人们广泛地应用于组合优化、路径规划、信号分析、自适应控制和人工生命等领域。它是现代有关智能计算中的一种关键技术。 设群体由ｎ个串组成，第ｉ个串的适应度为．ｆ，则遗传算法由以下基本步骤 实现：图３．５退传算法的基本步骤（１）ｋ＝０，程序随机生成ｎ个串，构成初始群体。（２）计算各串的适应度（值）．，：，扣ｌ，２…．，以。（３）以下列三个步骤产生新的群体，直到新群体中串的总数达到ｎ：①以概率Ｚ／∑Ｚ、乃／∑ｆｊ从群体中选出两个串Ｓ、ｓｊ。②以概率￡对Ｓ、Ｓ，进行交换，得到新串Ｓ’、Ｓ，’： ③以概率己使Ｓ’、Ｓ，’中的各位产生变异。’２８硕士学位论文（４）ｋ＝ｋ＋ｌ返回（２）。 遗传算法就是对群串进行基因操作：复制，交叉和变异，产生出新的一代串 群，比父代更适应“环境”，这样不断重复，直至搜索到问题的最优解。遗传算法的基本步骤如上图３．５所示。文献［４２】运用该算法对停车场的车位诱导最短路径问题进行了研究，但当遗 传算法收敛时，求到的解通常只是所要解决问题的最优解的一个近似解，或者叫 满意解。从数学分析的角度看ｎ＂，收敛过程是一个无限逼近过程，而计算过程是 ～个有限自动机，因此通过遗传算法程序求得的解总是一个近似解。近似解与问 题真正的最优解的差是一个统计意义下的量，也就是说每次程序运行得到的解的 质量可能是有较大的差别。同时实际应用遗传算法时往往出现早熟收敛和收敛性 能差等缺点。３．３．３狄克斯特拉（Ｄｉｊｋｓｔｒａ）算法Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法是荷兰计算机科学家Ｅｄｓｇｅｒ Ｗｙｂｅ Ｄｉｊｋｓｔｒａ于１９５９年提出的经典的最短路径算法。Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法阳町是一种从一个顶点到其余各项点的最短路径算法，解决的是图论中确定了起始点的最短路径问题，具有较高的应用价值，例如 某些大型游戏的开发主要就是运用该算法进行寻路。 １９９６年Ｚｈａｎ和Ｎｏｏｎ使用实际交通网络测试了１ ７种算法中的１５种，测试 结果表明计算一点到其他点的最短路径最快的算法是Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法。Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法 的基本原理是：每次新扩展一个距离最短的点，并更新与其相邻的点的距离。当 所有边权都为正时哺¨，由于不会存在一个距离更短而没扩展过的点，所以这个点 的距离永远不会再被改变，因而保证了该算法的正确性。根据这个原理，用Ｄｉｊｋｓｔｒａ 算法求最短路径的图不能有负权边，因为扩展到负权边的时会产生更短的距离， 有可能就破坏了已经更新的点距离不会改变的性质。本文研究的是实际应用中最短路径问题，抽象图中的各边的权值都为正，因此鉴于Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的绝对正确 性，本文采用经典的Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法，对其稍加改进以适应本文研究的实际问题的求解。 结合图论知识，要求停车场入口到Ｃ区Ｃ３９车位的最短路径，实际可抽象转 化为求图３．３中Ｅ点到Ｃ３９的最短路径。 还是以停车场结构模型中Ｃ区Ｃ３９车位为例子说明Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法求解Ｅ点到 Ｃ３９的最短路径过程。 其中：（１）……虚线：表示拥有最小权值的路径（２）……点线：表示与当前点相连的路径（３）实线：表示未处理的路径智能停车场管理系统的研究Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的基本原理与步骤说明如下。步骤１：开始除源节点也就是停车场入口Ｅ的代价为零，其他所有结点的代 价都为无穷大。３心８晶夕匝３。３思８ ３。贝８ｂｌ！纠必！ｃ２，三、磐一三 ａ吣Ⅳ ２８?５语图３．７步骤２步骤３：从ａ１开始，找出所有与ａ１相连的结点，以虚线表示，选择有最小 代价的结点。与ａｌ相连的结点有ａ２和ｂ１两个结点，ａ２与ａ１之间的路径权值最 小，仅为１ ８。更新ａ２的代价为从Ｅ点ａ２的累积路径权值，权值为２７。３０硕士学位论文ｃ１面咱７三超、ａ３图３．８步骤３步骤４：从ａ２开始，找出所有与ａ２相连的结点，以虚线表示，选择有最小代价的结点。与ａ２相连的结点有ａ３和ｂ２两个结点，ａ３与ａ２ ２＿Ｉ＇日－Ｊ的路径权值最小，仅为１ ８。更新ａ３的代价为从Ｅ点ａ３的累积路径权值，权值为４５。ｒ１３０面咱，‘?三碘＼ａ３图３．９步骤４步骤５从ａ３开始，找出所有与ａ３相连的结点，以虚线表示，选择有最小代 价的结点。与ａ２相连的结点仅有ｂ３一个结点，更新ｂ３的代价为从Ｅ点ｂ３的累积路径权值，权值为７５。ｃ１面咱７三码。．ａ３图３．１０步骤５步骤６：从ｂ３开始，找出所有与ｂ３相连的结点，以虚线表示，选择有最小智能停车场管理系统的研究代价的结点。与ｂ３相连的结点有ｃ３和Ｃ３９两个结点，ｂ３与Ｃ３９之间的代价为２８．５，更小，所以将Ｃ３９的代价更新为从Ｅ点Ｃ３９的累积路径权值，权值为１０３．５。Ｃ１３０面≥－三硬、ａ３图３．１ １步骤６‘总结：｛Ｅ，ａｌ，ａ２，ａ３，ｂ３，Ｃ３９｝总共的路径代价为１０３．５。从Ｅ点到Ｃ３９的最短路径经过结点ａｌ，ａ２，ａ３，ｂ３和Ｃ３９，总的路径长度为１ ０３．５。３．４改进Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法仿真文献［４１］和［４２】的主要研究工作是针对某一时刻，将停车场当前所有空闲车 位、停车场入口以及行车交叉路口看做是图中的点，然后运用算法机制求出当前 的最佳车位。由于两者运用的是仿生智能算法，其稳定性、收敛性还有待提高。 且当大型停车场的空闲车位较多时，计算量较大，比较难以实时求出最佳车位。 本文欲以每个车位为研究对象，求出每个车位的对应的最短诱导路径，然后 按照最佳车位描述原则确定某一时刻停车场的最佳车位。每个车位对应的抽象带 权图中的点是停车场入口、出口、该车位以及行车交叉路口，这样可以简化求解 的规模。 纵观已有的最短路径算法，标号算法是研究最为成熟、应用最为广泛的最短路径算法族。所以在实际编程过程中这里也采用标号法实现Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法。用标号法实现Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法的基本思想畸２１是从结点Ｅ出发，逐步地向外探寻 最短路。执行过程中，与每个点对应，记录下一个数（称为这个点的标号），它或者表示从Ｅ到该点的最短路的权（称为Ｐ标号），或者是从Ｅ到该点的最短路的权的上界（称为Ｔ标号），方法的每一步是去修改Ｔ标号，并且把每一个具有Ｔ 标号的点改变为具Ｐ标号的点，从而使带权图中具有Ｐ标号的顶点个数多一个， 这样经过若干步，就可以求Ｅ到各点的最短路径。 对于本文要解决的实际问题：以每个车位为研究对象，从停车场入口到某个 车位的最短路径以及该车位到停车场出口的最短路径，使得入场与出场的整个路径最短。需对算法稍作改进，整合入场与出场两个部分，进行编程，以形成连贯３２硕士学位论文的整体求解，实现仿真。 停车场的网络结构图中的结点有：停车场入口、出口、空闲车位及行车交叉 路口，把这四类点分别对应各自的标识符。路径寻优的改进Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法具体步 骤可总结如下： （１）设入口Ｅ为起始点，Ｅ的Ｐ标号为０，Ｔ标号为∞，其余点的Ｐ标号为∞， Ｔ标号为０； （２）设某个车位Ｘ为目标点，且令Ｚ－－Ｅ，即起始点的标识符赋值给变量Ｚ；（３）①若ｚ与ｘ相同，设车位Ｘ为起始点，ｘ的Ｐ标号为０，Ｔ标号为ＯＯ，道路交叉口以及出口的Ｐ标号为００，Ｔ标号为０；设出口Ｓ为目标点，且令Ｚ＝Ｘ， 即把起始点的标识符赋值给变量Ｚ； ②若Ｚ与Ｓ相同，则算法结束； ③否则转步骤（４）； （４）若与Ｚ相邻的点的Ｔ标号大于Ｚ的Ｐ值与Ｚ到该点的路径权值之和，将 该点的Ｔ值修改为Ｚ的Ｐ值与Ｚ到该点的路径权值之和； （５）从所有非０和∞的Ｔ值中找出最小的，并将其赋给该点的Ｐ值，同时将该点的Ｔ值修改为Ｏ，该点的标识符Ｖ赋给Ｚ，转步骤（３）。当某个目标车位点对应的入场的最短诱导路径及长度，出场的最短诱导路径 长度以及总路径长度求出以后，继续求解其他车位对应的诱导路径（包括入场与 出场），长度以及总长，直到所有车位的求解完成。进行比较，按照３．２．２节最佳 车位的描述确定当前最佳车位。’按照算法步骤，在ＶＣ＋＋６．０软件环境下进行仿真。调试窗口如下图３．１２所示。图３．１２最短路径程序调试窗口３３程序运行的部分结果如下表所示，其中路径长度单位为ｍ。表３．１部分结果３．５本章小结介绍了停车诱导的工作机理，对停车场车位诱导进行了深入的研究。建立了 停车场结构模型，并对停车场路网进行了抽象，确定了最佳车位的描述原则。比 较分析了几种车位诱导算法，结合实际选取了Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法作为停车场内车位诱 导的算法。以停车场结构模型中的一个车位对应的路网抽象图为例，详细阐述了 Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法机理，并对Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法进行了稍许改进，以适应实际问题的求解。 同时对改进算法进行编程仿真，求出了各个车位对应的最短诱导路径。硕士学位论文第４章停车场诱导系统在整个停车场管理系统中，车辆检测是一个关键部分。停车场车辆检测应该 包括两部分，一部分是停车场出入口的车辆检测，另一部分是停车场内的车位检测。车辆的出入口的检测可以提高管理自动化，提高车辆的安全性，便于费用收 取。车位检测即利用车位检测传感器探测对应的停车车位上是否泊车，也就是检 测车位被占和空闲两种状态。’ ．目前国内的车位诱导系统按照数据采集方式主要分为以下两种类型： １、出入口计数 出入口车辆检测的方式有地感线圈、磁力检测、视频检测等。将传感器安装在停车场的出入口处，通过对车辆的进出场进行计数来得出停车场的空车位数信 息。但此种方式采集的车位数据比较容易产生误差，因此目前已被普遍淘汰。 ２、单点车位数据探测这种方式主要是在停车场每个车位上安装检测传感器，实时地探测当前各个车位的空闲或忙碌的信息，从而获得停车场内的空车位数。此种方式可以确保车 位数的统计，数据准确度高，因此目前已成为主流应用方式。４．１车辆检测方式车辆检测的关键是车辆检测器，目前主要有红外检测、微波检测、超声波检 测、感应线圈检测、磁力检测以及视频检测等方式。下面将详细介绍几种检测方 式。４．１．１感应线圈检测感应线圈检测器（亦称地磁线圈）是传统的车辆检测器，也是目前世界上应 用最广泛的一种检测传感器。线圈图４．１地磁线圈工作原理３５智能停车场管理系统的研究其工作原理是：当汽车停在或驶过绝缘线圈时，车辆的金属部分会产生涡流电流，且电流方向与线圈电流的方向相反。因此，引起涡流电流产生的磁场与线圈电流产生的磁场方向正好相反，使得线圈磁场强度减小。而线圈磁场强度的减小会使得振荡电路的振荡频率增加，从而引发电子元件向控制箱发出脉冲，以表征车辆的出现和经过。此种方法技术比较成熟，易于掌握。但由于自身测量原理 的限制，当车间距离小于３ｍ时，感应线圈检测精度将大幅度降低，甚至根本无 法检测。４．１．２超声波检测超声波车位检测器采用时间差测距法测量距离来实现车位检测。 时间差测距法：超声波发射器向某一方向发射超声波随引，在发射超声波的同 时开始计时，超声波在空气中传播，碰到障碍物就立即反射回来，超声波接收器接收到反射波就停止计时。根据超声波发射和接收的时间差来计算发射点与障碍 物之间的实际距离。 测距的公式表示为：三＝Ｃ×ｔ／２‘（４．１）式中Ｌ为测量的距离长度；Ｃ为超声波在空气中的传播速度；ｔ为发射到接 收时间值。超声波 传感器有距离图４．２超声波检测车辆示惹图将超声波传感器安装在车位的正上方，由发射器向下发送超声波，超声波经过地面或车辆项部反射由超声波接收器接收，可获取超声波传输的时间，从而计算出超声波传输的距离。同时可确定从传感器到路面或车辆表面的距离，因车位上有车或无车时的传感器所测信号有差别，由此可判断车位上有无车辆停放。４．１．３磁力检测磁力检测传感器（也称地磁传感器）是被动接收设备，由于当铁质物体通过３６硕士学位论文地球磁场时，会引起地磁场的扰动，同理，地磁传感器就是通过检测磁场强度的 异常变化来确定车辆出现的，其工作原理是：当车辆接近地磁传感器的检测区域时，检测区域的磁力线受到影响而发生挤压；当车辆将要通过检测区域时，磁力线向中心聚合；当车辆正在通过检测区域时，磁力线向中心外发散。利用车辆接 近、通过和驶离检测区域时的磁力线的变化来实现车辆的检测。此种传感器精度 较高，对地面损坏小（也可吊架安装或侧面安装）。４．１．４各种车辆检测方式比较各种检测方案的优缺点哺４１如表４．１。表４．１车辆检测方案优缺点比较４．２检测方式的选取对比以上几种检测方式，以及对实际工程应用案例的研究。综合考虑，对于 停车场出入口车辆检测，选取磁力检测方式。对于停车场内的车位检测采用传统 的超声波检测方式。４．２．１出入口车辆检测方式选取传统的停车场出入车辆检测一般采用的是地磁线圈检测，本系统选取磁力检测方案。地球的磁场在几公里之内基本上是恒定的，但大型的铁磁性物体会对地３７智能停车场管理系统的研究球磁场产生扰动。与目前常用的感应线圈检测器相比，具有灵敏度高、不受气候 环境影响、安装方便、对路面的破坏小、使用寿命长等优点。虽然其技术成熟度不如地磁线圈，但前人实验结果以及各种应用证明其可靠性高，精度高，目前在国外应用比较广泛。４．２．２车位检测方式选取停车场内的车位检测采用传统可靠的超声波检测方式。以停车场内的车位检 测而言，地磁线圈或磁力检测方式一般需埋设在每个停车位下，相邻车位的线圈 易受干扰，且每个停车位均需安装，其成本代价亦不菲。而视频车位检测技术， 主要使用摄像头来实现对车位的检测，清晰度较高，容错性也比使用地磁线圈要 好。但在室内停车场车位数较多的情况下，安装摄像头费用比较高。同时，在室 内停车场，一般不能保证所有车位均无阴影，这样使得必须按照严格的要求安装 摄像头才能实现准确的检测。从安装技术难度和成本代价的角度考虑，视频技术亦不是最佳选择。而红外检测易受环境等因素影响，早期的车辆检测就是运用此种方法，效果不太理想。而对于微波车辆检测器，虽然其检测效果不受气候环境 等影响，也可全天候工作，但微波检测器一般采用侧向安装方式，要求离检测目标至少要有３ｍ的空间，而目前室内停车场的高度一般为２．５米．３米。其安装精度要求很高，安装较困难。当停车场车位数量较多时，其成本价格也是较高的。 本系统主要是针对室内停车场管理的研究，超声波检测方式的易受环境温度 和气流影响的缺点并不明显，采用超声波技术可实现对车位的检测。车位探头工 作原理：探头放置在停车位上方，当有车停放和没有车停放时，从探头到地面的 距离有发生变化，探头检测到这种变化就能判别是否有车停放，具有造价低、安 装方便、抗静电干扰等优点。使用超声波技术来实现室内停车场车位检测是成熟，经济实惠的途径。４．３停车场诱导系统设计方案４．３．１系统结构停车场诱导系统整体结构图如图４．３所示，其主要由系统管理站和无线传感 网络中的主控节点、中继节点、出入口控制节点、出入１２１车辆检测节点、车位检 测节点、诱导节点等组成。系统管理站是整个停车场管理系统软件，主要功能是管理和监控整个系统。 在诱导系统中，系统管理站主要负责处理由主控节点传送上来的数据，并通过主控节点、中继节点发送诱导信息给诱导节点。主控节点在ＺｉｇＢｅｅ网络中充当协调器功能，其主要功能是采集出入口车辆检 测节点和车位检测节点的信息，并将这些信息传送给系统管理站。同时也接收来３８硕士学位论文自系统管理站的传送的信息，并将这些数据通过中继节点传送给出入口控制节点、 出入口车辆检测节点、车位检测节点或诱导节点。在本系统中，主控节点通过互 联网与系统管理站进行通信。 中继节点在ＺｉｇＢｅｅ网络中充当路由器功能，负责各个应用节点采集数据的存 储与转发。同时也接收来自主控节点的控制命令，并将其转发给相应的应用节点。●●●薹螽厶＾●●●参 螽 轰 翥 螽?口Ｐ广●●●?ｂ 螽 螽／。● ● ● ●＿●●●薹耋螽口● ● ●●●●誊§△口２●盎妻象 蓬产●●●●薹嚣产●●●●螽螽＿●，鱼鑫● ●●●●螽螽叠口● ●螽 蓍 蠡 ?螽 螽 罄●●●耋●●壹螽 螽 磊螽●鑫 螽 螽螽 誊● ●一＿耋 毳象螽口螽善出口控制节点Ａ，。口，ｊ△△● ● ● ●口～己雷尹’，螽毳 蠡 扬 螽声一●●蠡携螽－●●●●？●ｊ ｊ螽毳毳Ｐ●●●●磊奏 妻 螽 誊一、‘ ● ● ● ●｝｛ｊ口车辆检测节ｌ巾●磊螽● ●●●●螽参１３争鱼 鑫 螽 盏 螽螽，气Ｐ ＿ ●，●● ？？●●●銎 翥鑫鑫，‘、尹ｐ螽口●●●●●△● ●加ｊ 一ｒｈ珊：聃．●ｉ?点 螽 鑫入口蠡 毳 螽 ‘。鑫 鑫Ｂ区 入口车辆 检测节点？１．?鑫鑫，产毳Ｃ区●螽●●●●螽●●●● ｌＡ区Ｄ区 车辆诱导节点ｊｒ入口控制节点ＬＪ／＠主控节最亲统管理站车位榆测节蠢图４．３停车场诱导系统整体结构图当系统运行时，所有传感器节点自动收集数据。入口和出口车辆检测节点检 测车辆的入场或出场信息、车位检测节点检测每个停车位是否空闲的信息，并将 信息经中继节点发送给主控节点，主控节点收集信息后将其传输给系统管理站。 通过监测视频，管理工作人员可以得到整个系统的实时可视状态信息。 当车辆进入停车场入口或出口通道时，入口或出口车辆检测节点检测到车辆 出现的信息，并将信息通过主控节点传输给系统管理站，系统管理站发送信息给 入口或出口控制节点后，入口或出口拦道机抬起栏杆，为车辆放行。 系统管理站对数据进行处理后，可以得出每个诱导节点的诱导信息，并将这 些信息通过主控节点、中继节点传输给每一个诱导节点。诱导节点接收到诱导信 息后将会显示相应的诱导信息。 当停车用户根据诱导节点提供的信息将车停入某个区域某个空闲车位时，车 位检测节点将立即检测到车位被占用信息，并将此信息传送给主控节点。接收车 位信息后，主控节点将车位状态改变信息发送给系统管理站。系统管理站重新给 出诱导信息并将信息传送给相应的诱导节点。３９智能停车场管理系统的研究４．３．２ＣＣ２４３０．Ｆ１２８模块电路２．４德州仪器（ＴＩ）公司生产的ＣＣ２４３０．Ｆ１２８阳引是符合ＺｉｇＢｅｅＧＨｚ射频系统的芯片。适用于各种ＺｉｇＢｅｅ或类似ＺｉｇＢｅｅ的无线网络节点，包括协调器、路由 器和终端设备。ＣＣ２４３０．Ｆ１２８是一个真正的片上系统（ＳｏＣ），它在单个芯片上集成 了一个ＣＣ２４２０的ＲＦ收发器，一个增强型的８位８０５１微处理器，具有１２８ＫＢ的 Ｆｌａｓｈ、８ＫＢ的ＲＡＭ。还包含８通道的１２位模／数转换器、一个ＡＥＳｌ２８协同处理 器、一个看门狗定时器、一个符合ＩＥＥＥ８０２．１５．４标准的ＭＡＣ定时器、一个１６ 位定时器和两个８位定时器、一个休眠定时器以及２１个Ｉ／Ｏ引脚，每个引脚都可 以用作通用Ｉ／Ｏ、外围Ｉ／Ｏ、中断Ｉ／Ｏ。 ＣＣ２４３０一Ｆ１２８芯片采用Ｏ．１８９ｍ的ＣＭＯＳ工艺生产，其功耗相当低。３２ＭＨｚ晶振的接收和发射工作模式下，电流损耗仅为２７ｍＡ。休眠模式下，电流损耗仅为Ｏ．５ｐＡ。且从休眠模式转换到工作模式的时间非常短，进一步降低了功耗．，特 别适