基于移動(dòng)通信的城市停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 引言
停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)PGIS(Parting Guidance and Informa-tion System)是智能交通系統(tǒng)ITS(Intelligent Transport System)的重要組成部分，通過(guò)多種方式向駕駛員提供停車(chē)場(chǎng)的位置、使用情況、路線以及道路交通狀況信息，誘導(dǎo)駕駛員最有效地找到停車(chē)場(chǎng)位置，均衡使用停車(chē)設(shè)施，減少路邊停車(chē)現(xiàn)象和駕駛員尋找停車(chē)泊位所需時(shí)間，從而降低繁華路段的交通量。最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，西安市區(qū)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量與停車(chē)位之比為5． 75：1，隨著轎車(chē)保有量的增加，停車(chē)難的問(wèn)題將更為突出。因此開(kāi)發(fā)停車(chē)場(chǎng)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)是提高整個(gè)城市交通管理水平的重要措施。
PGIS在國(guó)外已廣泛使用，但國(guó)內(nèi)PGIS研究和應(yīng)用主要是單個(gè)停車(chē)場(chǎng)的智能停車(chē)控制，很少?gòu)恼麄€(gè)城市的角度考慮停車(chē)誘導(dǎo)問(wèn)題，尤其是出行者與停車(chē)誘導(dǎo)系統(tǒng)之間高速信息互動(dòng)。因此，這里從實(shí)際城市交通情況出發(fā)，借鑒國(guó)外PGIS的成熟經(jīng)驗(yàn)，提出基于移動(dòng)通信技術(shù)的新型城市停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

2 停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)PGIS
PGIS主要由停車(chē)場(chǎng)信息采集系統(tǒng)、信息管理(中心)系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)和信息服務(wù)系統(tǒng)4部分組成。如圖1所示。該系統(tǒng)通過(guò)空車(chē)車(chē)位采集器采集停車(chē)場(chǎng)空車(chē)位并傳遞給信息管理系統(tǒng)，經(jīng)信息管理控制中心計(jì)算機(jī)處理后，由傳輸系統(tǒng)即時(shí)將信息發(fā)送給駕駛員，引導(dǎo)駕駛員駛向停車(chē)空車(chē)位。

2．1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能
該系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求能夠有效地向駕駛員提供行前和行駛中動(dòng)態(tài)的停車(chē)場(chǎng)位置、去停車(chē)場(chǎng)的路線以及停車(chē)場(chǎng)占用現(xiàn)狀等信息，實(shí)現(xiàn)主要功能包括翻：(1)能夠合理指導(dǎo)出行車(chē)輛出行前的停車(chē)，減少駕駛員出行停車(chē)的盲目性；(2)為出行中的駕駛員提供可選用的停車(chē)場(chǎng)名稱、位置和實(shí)時(shí)狀況等信息；(3)確定車(chē)輛的實(shí)際位置并利用GIS-T信息系管理系統(tǒng)為出行中的車(chē)輛尋找最近的停車(chē)場(chǎng)和停車(chē)位；(4)減少駕駛員尋找停車(chē)場(chǎng)的時(shí)間和步行距離，同時(shí)提高停車(chē)時(shí)的安全性和便利性；(5)提高停車(chē)場(chǎng)的交通服務(wù)周轉(zhuǎn)量，使開(kāi)發(fā)者在滿足用戶合理需求的情況下效益最大化； (6)增加停車(chē)場(chǎng)對(duì)緊急事件的響應(yīng)能力，提高服務(wù)的可靠性；(7)提高停車(chē)場(chǎng)的利用率。
2．2 信息采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)停車(chē)場(chǎng)采集系統(tǒng)時(shí)，既要考慮能收集到準(zhǔn)確的停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息，又要最大限度利用現(xiàn)有設(shè)備，減少投入成本。信息采集系統(tǒng)包括車(chē)輛檢測(cè)線圈、車(chē)輛檢測(cè)器、本地管理器、電源系統(tǒng)、本地系統(tǒng)控制器。圖2為信息采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

將采集系統(tǒng)安裝在停車(chē)場(chǎng)出入口處，通過(guò)統(tǒng)計(jì)出入車(chē)輛數(shù)量確定剩余停車(chē)場(chǎng)的空車(chē)位，根據(jù)經(jīng)過(guò)入口/出口檢測(cè)線圈的先后順序判斷車(chē)輛的進(jìn)出，并依次記錄。本地系統(tǒng)控制器收集所有車(chē)輛檢測(cè)器信息，并存儲(chǔ)于本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)中，最后由通訊系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳到誘導(dǎo)數(shù)據(jù)采集中心。
2．3 信息管理(中心)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
信息管理系統(tǒng)是收集、存儲(chǔ)、管理、綜合分析和處理停車(chē)場(chǎng)地理信息、城市道路交通信息，并提供其他服務(wù)的綜合信息系統(tǒng)，采用GIS與交通信息相融合的交通GIS-T(Geograph-ical Information System for Transportation)技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)。
2．3．1 網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)計(jì)
停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)采用兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)計(jì)，信息管理中心是整個(gè)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)的核心，監(jiān)控所有停車(chē)場(chǎng)車(chē)位，并管理停車(chē)場(chǎng)誘導(dǎo)屏顯示內(nèi)容。同時(shí)，信息管理中心還將通過(guò)Web服務(wù)器為社會(huì)公眾提供網(wǎng)上查詢服務(wù)，為駕駛員提供利用手機(jī)查詢的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。而作為基礎(chǔ)層面的停車(chē)場(chǎng)信息管理計(jì)算機(jī)，則整合本停車(chē)場(chǎng)各部分?jǐn)?shù)據(jù)。圖3為網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。涉及到的接口有：(1)停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)讀取接口，有3種模式：訪問(wèn)SQL數(shù)據(jù)接口，Socket客戶端接收服務(wù)器數(shù)據(jù)接口，DTU模塊直接接收串口的數(shù)據(jù)接口；(2)控制卡數(shù)據(jù)傳輸接口；(3)數(shù)據(jù)管理中心數(shù)據(jù)交互接口，包括：接收數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)送數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)，本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)接口；(4)管理軟件訪問(wèn)數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)庫(kù)接口；(5)GSM數(shù)據(jù)接口； (6)GIS-T數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口；(7)Web數(shù)據(jù)交互接口。

2．3．2 信息管理系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)
信息管理系統(tǒng)作為停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)的核心，軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供網(wǎng)址顯示、GSM消息回復(fù)、LED誘導(dǎo)屏信息實(shí)時(shí)更新等接口，具備較強(qiáng)的擴(kuò)展性和移植性。信息管理系統(tǒng)模塊如圖4所示。

停車(chē)場(chǎng)管理中心客戶端從本地管理數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)，通過(guò)本地CDMA或GSM模塊傳輸至移動(dòng)數(shù)據(jù)中心，由移動(dòng)數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一將前端的采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至數(shù)據(jù)管理中心(機(jī)房中心)，存儲(chǔ)至數(shù)據(jù)管理中心的數(shù)據(jù)庫(kù)。
數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)經(jīng)編碼，通過(guò)專用線路(VPN)傳輸?shù)揭苿?dòng)數(shù)據(jù)中心，由移動(dòng)數(shù)據(jù)中心發(fā)送數(shù)據(jù)到前端的誘導(dǎo)屏控制卡，控制卡做相應(yīng)的數(shù)據(jù)解碼，并顯示于屏幕。另外，用戶可通過(guò)GSM數(shù)據(jù)中心查詢某區(qū)域內(nèi)的停車(chē)場(chǎng)空車(chē)位情況以及具體停車(chē)場(chǎng)位置信息、收費(fèi)情況。
停車(chē)場(chǎng)信息管理系統(tǒng)軟件可提供以下主要查詢功能：查詢并顯示當(dāng)前停車(chē)場(chǎng)的運(yùn)行狀況、總停車(chē)數(shù)、名稱、剩余停車(chē)數(shù)量、停車(chē)場(chǎng)位置、停車(chē)場(chǎng)編號(hào)等；查詢某區(qū)域內(nèi)當(dāng)前的停車(chē)場(chǎng)數(shù)量、位置、當(dāng)前空車(chē)位數(shù)量和名稱等。
2．4 移動(dòng)通信傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)
信息傳輸系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，傳輸信息采集系統(tǒng)、用戶服務(wù)請(qǐng)求、數(shù)據(jù)傳輸和發(fā)布誘導(dǎo)指令等大量實(shí)時(shí)信息。
考慮網(wǎng)絡(luò)接入的容量、數(shù)據(jù)交互的可靠性、建設(shè)投資、系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用等因素，采用中國(guó)移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò)或中國(guó)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，隨著3G移動(dòng)技術(shù)的推廣和其在速度和容量方面的優(yōu)勢(shì)．系統(tǒng)在兼容GSM和CDMA模塊的同時(shí)，正逐步向3G通信技術(shù)平滑過(guò)渡。
停車(chē)場(chǎng)信息采集系統(tǒng)獲取城市各停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位信息，也可通過(guò)移動(dòng)通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)發(fā)送到信息管理數(shù)據(jù)中心，同時(shí)，考慮到目前停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，采集系統(tǒng)也接收停車(chē)場(chǎng)管理系統(tǒng)發(fā)送的信息，進(jìn)行相應(yīng)操作。
對(duì)于已實(shí)現(xiàn)車(chē)輛信息采集的停車(chē)場(chǎng)，在配備車(chē)輛數(shù)據(jù)采集模塊同時(shí)，可配置車(chē)輛數(shù)據(jù)傳輸模塊，通過(guò)串口發(fā)送至停車(chē)場(chǎng)的信息管理系統(tǒng)，再由移動(dòng)通信模塊傳送至該城市的停車(chē)場(chǎng)誘導(dǎo)數(shù)據(jù)采集中心。圖5為移動(dòng)通信傳輸系統(tǒng)。

3 停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)中的另一個(gè)核心是誘導(dǎo)系統(tǒng)的處理算法。系統(tǒng)根據(jù)用戶的請(qǐng)求信息、車(chē)載定位系統(tǒng)和GIS-T得到車(chē)輛位置信息及停車(chē)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)車(chē)位信息，綜合計(jì)算出最佳誘導(dǎo)路線。圖6為停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)算法流程。

用戶通過(guò)手機(jī)和車(chē)載電話語(yǔ)音或短信平臺(tái)訪問(wèn)誘導(dǎo)系統(tǒng)的WAB網(wǎng)站或短信中心，提交停車(chē)目的地請(qǐng)求，對(duì)于多次提出相同請(qǐng)求的用戶判斷為不宦誘導(dǎo)，并給予提示，3次為宜。如果小于3，則系統(tǒng)根據(jù)各種信息給出最有停車(chē)位誘導(dǎo)路線，然后，向用戶發(fā)出導(dǎo)航信息，并給出預(yù)約賬號(hào)。同時(shí)向停車(chē)場(chǎng)發(fā)送預(yù)約停車(chē)位和相應(yīng)的預(yù)約賬號(hào)與臨界時(shí)間。在臨界時(shí)間內(nèi)，如果用戶不能到達(dá)制定停車(chē)位，系統(tǒng)及時(shí)返回用戶相應(yīng)的取消預(yù)約信息，并取消預(yù)約停車(chē)位。

4 實(shí)例驗(yàn)證
針對(duì)以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用軟件，以某區(qū)域停車(chē)場(chǎng)為例，通過(guò)該軟件模擬計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的結(jié)果數(shù)據(jù)，均能滿足設(shè)計(jì)要求。表1為模擬測(cè)試主要參數(shù)，表2為測(cè)試結(jié)果。

5 結(jié)論
分析停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)功能，借鑒國(guó)外PGIS建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，采用GIS-T技術(shù)，結(jié)合實(shí)際城市道路情況，提出基于移動(dòng)通信技術(shù)的停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。仿真測(cè)試證明該系統(tǒng)的有效性。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)將城市大型停車(chē)場(chǎng)，特別是超大型多區(qū)域、多層次的大面積多車(chē)位、路線復(fù)雜的停車(chē)場(chǎng)構(gòu)成一個(gè)實(shí)時(shí)的停車(chē)誘導(dǎo)信息系統(tǒng)，引導(dǎo)進(jìn)入車(chē)輛的停放，不僅解決了駕駛員尋找車(chē)位的盲目性，節(jié)省了時(shí)間和燃油，而且有利于停車(chē)場(chǎng)的內(nèi)部管理。因此，無(wú)論從節(jié)約能源，環(huán)境保護(hù)和提高停車(chē)場(chǎng)的利用率等方面，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)都具有重要意義，同時(shí)為城市交通管理控制、駕駛員出行提供更準(zhǔn)確和有效的誘導(dǎo)決策輔助信息。