本发明涉及智能交通(ITS:IntelligentTransportationSystem)领域，尤其涉及一种停车场诱导停车和/或反向寻车系统，以及基于该系统的诱导停车方法和反向寻车方法。
背景技术：
：随着社会的进步和发展，人们的生活方式发生着深刻的变化，智能化的停车场就是顺应社会发展需求而出现的高技术产物，它有效的解决乱停乱放造成的交通混乱，促进了停车场基础设施的正规化建设。在技术方面，其高技术性匹配于现有其他智能化系统，具有很好的开放性，易于与其他智能化系统组合成更强大的综合性系统，适应各种综合方式的高级管理。人们生活水平的提高，汽车的个人拥有量倍增，相应的停车场和规模也越来越大，这就带来了令客户头疼的问题：1、停车场找停车位比较困难的问题，2、在客户返回停车场时，由于停车场楼层多，空间大，方向不易辨别，场景和标志物类似，顾客容易找不到车。而停车场的经营者也希望可以帮助客户尽快找到停车位以及车辆停放的区域，提高顾客的满意度，同时加快停车场的车辆周转，提高停车场的使用率和营业收入。为此，需要配置车辆定位系统及反向导车系统。全球定位系统GPS是目前应用最成功的定位技术，但是对于室内近距离定位，其精度远远达不到要求。同样，基于ZigBee的定位精度也不高，一般在3～5m。基于RFID的定位技术，通常需要大量的参考点和检测天线以达到较高的精度，同时不同的环境对无线能量传播的影响是必须考虑的因素，在定位算法中还存在着不容易确定的参数。WiFi定位能够应用于小范围的室内定位，成本较低，但WiFi收发器只能覆盖半径90m以内的地理区域，很容易受到其他信号干扰，从而影响定位精度及可靠性，而且定位器的能耗较高。蓝牙技术应用于定位，与WiFi有很多相似之处，主要应用于小范围定位，例如单层大厅或仓库，同样有定位误差不稳定、受噪声信号干扰大的缺点。随着定位技术的发展和定位服务需求的不断增加，无线定位技术必须克服现有技术的缺点，满足以下几个条件：1)高抗干扰能力；2)高精度定位；3)低生产成本；4)低运营成本；5)高信息安全性；6)低能耗及低发射功率；7)小的收发器体积。目前的智能反向寻车系统主要有四种方式，即刷卡定位方式，视频识别方式，有源RFID卡定位方式，条码打印机定位方式。刷卡定位方式是利用停车场内分布于各个区域的刷卡定位终端进行刷卡定位。客户停车后主动在相应区域的刷卡定位终端上刷卡定位，寻车时只需在查询终端上再次刷卡便可获得停车位置信息。这种方法的优点是系统成本较低；缺点是需要每个区域去刷卡，还是得需要找停车 区域，不够方便。视频识别方式采用在每个车位的上前方安装视频检测终端来记录车辆的车牌号及所停泊的位置。客户停车后不需做任何操作，寻车时只需在查询终端上输入车牌号码便可获得停车位置信息。这种方法的优点是系统能主动获取车辆位置信息，无需客户主动去刷卡定位，缺点是成本高。有源RFID卡定位方式是通过在停车场中的适当位置安装多个RFID读取器，来使每一个车位都被涵盖在这些RFID读取器的读取范围内。客户将领取两张卡，一张有源RFID卡留在车上便可定位该车辆的位置，而通过与其关联的另一张卡在查询终端上查询。这种方法的优点与视频识别方式相似，缺点是有源RFID卡成本较高，一旦丢失，损失较大，且两张卡的操作比较麻烦。条码打印机定位方式是将停车场区域分区，并在每个区域内设置一个定位机(首选条码打印机)，让客户停车后从对应区域的定位机上获取一个凭证(例如一张条码)，然后找寻车辆的时候只需通过引导机来读凭证(例如扫描条码)来获得相应的停车位置信息。这种方法的优点是系统结构简单，成本相对低廉，缺点是系统功能相对单一，与现有停车引导或管理系统不能很好的融合。技术实现要素：本发明的目的是针对现有智能反向寻车系统存在的上述缺陷，提供一种停车场诱导停车和/或反向寻车的系统及方法。本发明停车场诱导停车和/或反向寻车的系统及方法是基于UWB(UltraWideband，超宽带)车辆定位系统实现的。UWB是与传统通信技术有着极大差异的通信新技术，它不需要使用传统通信体制中的载波，而是通过发送和接收具有纳秒或纳秒级以下的极窄脉冲来传输数据，是一种高速、低成本和低功耗的无线通信技术，其信号带宽大于500MHz或基带带宽和载波频率的比值大于0.2的脉冲信号，具有很宽的频带范围(3.1GHz～10.6GHz)，并限制信号的发射功率在-41dBm以下。本发明的具体方案如下：一种停车场诱导停车和/或反向寻车系统，其包括：设置于停车场的UWB车辆定位系统，该定位系统包括设置于车辆上的UWB电子标签、间隔布置于停车场的复数个UWB基站、用于根据来自至少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统；移动终端，用于与远程联网系统通信连接，获取车辆位置信息和/或空闲车位位置信息；以 及远程联网系统，分别与所述移动终端和所述监控服务系统通信连接，用于接收所述移动终端发送的查询指令、查询所述监控服务系统、以及将查询到的数据发送给所述移动终端。在上述的停车场诱导停车和/或反向寻车系统中，优选地，查询到的数据包括相应停车场的地图数据。在上述的停车场诱导停车和/或反向寻车系统中，优选地，所述参数值为所述UWB电子标签信号的到达时间，所述UWB车辆定位系统进一步还包括：用于周期性向UWB基站发射时钟同步信号的同步信号发射设备；以及用于根据时钟同步信号计算UWB基站的时钟偏差进而对UWB基站确定的参数值进行修正的修正装置。在上述的停车场诱导停车和/或反向寻车系统中，优选地，所述修正装置包括指定所述复数个UWB基站中的一个UWB基站为基准基站，其余为非基准基站，该修正装置还包括：第一计算子模块，用于采用UWB基站的坐标、同步信号发射设备的坐标以及电磁波传播速度计算时钟同步信号到达UWB基站所需时间；第二计算子模块，用于将各非基准基站测量到的时钟同步信号到达时间分别与基准基站测量到的时钟同步信号到达时间相减，获得各非基准基站对应的同步信号到达时间差；第三计算子模块，用于将非基准基站对应的同步信号到达时间差与时钟同步信号到达该非基准基站所需时间相减、再与时钟同步信号到达基准基站所需时间相加，获得当前时刻该非基准基站的时钟偏差；第四计算子模块，用于采用当前时刻UWB基站的时钟偏差预测下一时刻UWB基站的时钟偏差；以及第五计算子模块，用于采用预测到的下一时刻UWB基站的时钟偏差对下一时刻UWB基站测量到的无线定位信号到达时间进行修正。在上述的停车场诱导停车和/或反向寻车系统中，优选地，所述UWB车辆定位系统还包括设置于停车场入口处用于激活所述UWB电子标签进入定位工作模式的第一路侧单元，以及设置于停车场出口处用于触发所述UWB电子标签进入休眠模式的第二路侧单元。在上述的停车场诱导停车和/或反向寻车系统中，优选地，所述移动终端为手机。一种停车场反向寻车方法，应用于停车场诱导停车和/或反向寻车系统，所述停车场诱导停车和/或反向寻车系统包括UWB车辆定位系统、移动终端和远程联网系统，其中该定位系统包括设置于车辆上的UWB电子标签、间隔布置于停车场的复数个UWB基站、用于根据来自至 少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统，该寻车方法包括以下步骤：接收所述UWB电子标签发射的无线定位信号，分别获得所述无线定位信号与自身相对的参数值；将所述参数值发送至所述处理装置，以使所述处理装置根据至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆位置信息并保存至所述监控服务系统，进而当所述远程联网系统接收到所述移动终端的寻车查询指令后，远程联网系统调用对应车辆的所述车辆位置信息，并发送至所述移动终端。在上述的停车场反向寻车方法中，优选地，所述远程联网系统调用对应车辆的所述车辆位置信息，并发送至所述移动终端，具体为：所述远程联网系统调用对应车辆的所述车辆位置信息，并将带有标识所述车辆位置信息的停车场地图发送给移动终端。在上述的停车场反向寻车方法中，优选地，若所述反向寻车系统包括多个停车场，则所述查询指令中还包括停车场编码以选择车辆所在停车场。一种停车场诱导停车方法，应用于停车场诱导停车和/或反向寻车系统，所述停车场诱导停车和/或反向寻车系统包括UWB车辆定位系统、移动终端和远程联网系统，其中该定位系统包括设置于车辆上的UWB电子标签、间隔布置于停车场的复数个UWB基站、用于根据来自至少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统，该诱导停车方法包括以下步骤：接收所述UWB电子标签发射的无线定位信号，分别获得所述无线定位信号与自身相对的参数值；将所述参数值发送至所述处理装置，以使所述处理装置根据至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆位置信息并保存至所述监控服务系统，所述监控服务系统根据所述车辆位置信息确定空闲车位位置信息，进而当所述远程联网系统接收到所述移动终端的空位查询指令后，远程联网系统调用空闲车位位置信息，并发送至所述移动终端。本发明具有以下有益效果：基于UWB车辆定位系统实现反向寻车及诱导停车，具有定位精度高，稳定性好等优点，研究表明UWB定位的精度可以达到10cm。寻车及诱导停车效率高，只需数秒甚至更短时间即可获得车辆位置信息或空闲停车位位置信息。能够与UWB车辆定位系统、ETC(电子不停车自动收费)系统有效的集成为一个统一的停车场智能管理系统。而且其移动终端可由手机安装相应软件实现，成本低，使用方便。UWB采用持续时间为纳秒级的窄脉冲，信号的带宽很宽，与蓝牙、IEEE802.11a、802.11b等传统的短距离无线通信相比，可以提供更快、更远的传输速率，并具有以下优势：1)设备功耗小、成本低IR-UWB实质上是以占空比很低的冲激脉冲作为信息载体的无载波扩频技术。直接发射脉冲串，不再具有传统的中频和射频电路，脉冲持续时间极短，一般在0.2纳秒至1.5纳秒之间，且占空比很小，因此系统耗电很低；2)隐蔽性好作为通信系统的物理层技术，UWB无线电信号具有天然的安全性能；3)处理增益高脉冲无线电中的处理增益主要取决于脉冲的占空比和发送每个比特所用脉冲数目，很容易就能做到比目前的扩频系统高得多的处理增益；4)多径分辨能力强无线电信号的距离分辨力与信号的带宽有直接关系，由于信号的宽带特性，UWB系统的距离分辨精度要比窄带无线系统高得多。UWB采用的脉冲宽度为纳秒或亚纳秒级，理论上可以获得厘米甚至毫米级的定位精度，在高精度定位场合具有极大潜力；5)穿透能力强、便于成像IR-UWB信号中富含低频分量，与毫米波、红外线等信号相比具有更强的穿透能力。附图说明图1为停车场诱导停车和反向寻车系统一些实施例的原理框图。具体实施方式为了使本发明的方案更加清楚明白，以下结合实例对本发明进一步详细说明。这些更详细的描述旨在帮助理解本发明，而不应被用于限制本发明。根据本发明公开的内容，本领域技术人员明白，可以不需要一些或者所有这些特定细节即可实施本发明。而在其它情况下，为了避免将发明创造淡化，未详细描述众所周知的操作过程。图1中示意性地表示了一些实施例停车场诱导停车和反向寻车系统的原理及结构。请参照图1，该停车场诱导停车和反向寻车系统包括：设置于停车场的UWB车辆定位系统1，远程联网系统2，以及移动终端3。在移动终端3中安装诱导停车软件即构成停车场诱导停车系统，在移动终端3中安装反向寻车软件即构成停车场反向寻车系统，诱导停车和反向寻车软件都安装则该系统既可实现诱导停车，也可实现反向寻车。UWB车辆定位系统1包括设置于车辆上的UWB电子标签11、间隔布置于停车场的三个UWB基站12-14、用于根据来自至少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置15、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统16。当车辆进入停车场后，UWB电子标签11以固定频次发射无线定位信号(6.5GHz的UWB信号)，三个UWB基站12-14接收到该无线定位信号，生成定位参数值(信号到达时间)，通过WiFi通信模块将该参数值发送至处理装置15，处理装置15通过TDOA(到达时间差)算法计算出车辆的当前位置信息(坐标数据，其中由于标签设置于车辆上，所以定位的标签位置也就近似于车辆位置)，上传存储至监控服务系统16。通过该系统可以得到车辆在停车场的行驶轨迹及最终停放位置，并存储。监控服务系统16将车辆位置信息与停车场地图融合，以使用户可以直观地看到停车场的状态，包括车辆位置、空闲车位等。三个UWB基站12-14生成的定位参数值为无线定位信号的到达时间，处理装置15根据该信号到达时间通过TDOA算法计算出车辆当前位置。然而，三个UWB基站12-14的时钟可能会不同步(存在偏差)，该偏差导致UWB基站生成的信号到达时间不准确，从而影响定位精度。为了进一步提高定位精度，UWB车辆定位系统进一步还包括：用于周期性向UWB基站发射时钟同步信号的同步信号发射设备10；以及用于根据时钟同步信号计算UWB基站的时钟偏差进而对UWB基站确定的参数值进行修正的修正装置(图1中未示出)。一种修正装置包括以下的五个子模块：第一计算子模块，用于采用UWB基站的坐标和同步信号发射设备的坐标以及电磁波传播速度计算时钟同步信号到达UWB基站所需时间。假设：同步信号发射设备10的坐标为(Xt,Yt,Ht)，三个UWB基站12-14标记为A,B,C，A的坐标为(0,0,H)，B的坐标为(Xb,Yb,H)，C的坐标为(Xc,Yc,H)，指定A为基准基站，B,C为非基准基站，通过空间直角坐标系中两点间的距离公式可知，同步信号发射设备10发射的时钟同步信号到达三个UWB基站A,B,C所需时间TAD,TBD,TCD分别为：TAD=(Xt-0)2+(Yt-0)2+(Ht-H)2/3×108TBD=(Xt-Xb)2+(Yt-Yb)2+(Ht-H)2/3×108TCD=(Xt-Xc)2+(Yt-Yc)2+(Ht-H)2/3×108]]>第二计算子模块，用于将各非基准基站测量到的时钟同步信号到达时间分别与基准基站测量到的时钟同步信号到达时间相减，获得各非基准基站对应的同步信号到达时间差。假设三个 UWB基站A,B,C测量到的时钟同步信号到达时间分别为T’A,T’B,T’C，将T’B与T’A相减可获得非基准基站B对应的同步信号到达时间差T’BA，同样，将T’C与T’A相减可获得非基准基站C对应的同步信号到达时间差T’CA。第三计算子模块，用于将非基准基站对应的同步信号到达时间差与时钟同步信号到达该非基准基站所需时间相减、再与时钟同步信号到达基准基站所需时间相加，获得当前时刻该非基准基站的时钟偏差。假设三个UWB基站A,B,C的时钟偏差为△tA,△tB,△tC，由于A为基准基站(即时钟是以基站A为基准的)，所以△tA＝0，而ΔtB＝T′BA-TBD+TADΔtC＝T′CA-TCD+TAD从而可以计算出当前时刻三个UWB基站A,B,C的时钟偏差△tA,△tB,△tC。第四计算子模块，用于采用当前时刻UWB基站的时钟偏差预测下一时刻UWB基站的时钟偏差。将当前时刻时钟偏差输入预测算法可求得下一时刻UWB基站的时钟偏差。下面给出了一种预测算法－卡尔曼滤波预测算法，该卡尔曼滤波预测算法如下：ΔT′(t+1)＝ΔT′(t)+a{ΔT(t)-ΔT′(t)}其中，△T(t)为当前时刻的时钟偏差，△T’(t)为为当前时刻预测的时钟偏差，△T’(t+1)为下一时刻预测的时钟偏差，t＝1,2,3,4,……,N,△T’(1)＝△T(0)，a可以取常数，例如a＝0.5，也可以通过最小二乘法求得最优的a，例如要使得e＝∑{ΔT(t)-ΔT′(t)}2＝∑{ΔT(t)-ΔT′(t-1)-a[ΔT(t-1)-ΔT′(t-1)]}2对e式子中的a进行求导并等于0，则有a(t)＝∑{ΔT(t)-ΔT′(t-1)}{ΔT(t-1)-ΔT′(t-1)}/∑{ΔT(t-1)-ΔT′(t-1)}2其中，t＝1,2,3,4,……,N。第五计算子模块，用于采用预测到的下一时刻UWB基站的时钟偏差对下一时刻UWB基站测量到的无线定位信号到达时间进行修正。更具体地说，将下一时刻UWB基站测量到的无线定位信号到达时间减去预测到的该UWB基站在下一时刻的时钟偏差，即得到修正时钟偏差后的到达时间。上述修正装置通过第一计算子模块实时计算时钟同步信号到达各个UWB基站所需时间，能够应用于各种场合。可以理解地，在一些应用场合，也可以预先计算出时钟同步信号到达各个UWB基站所需时间TAD,TBD,TCD存储于设备中，而在修正装置中省略上述的第一计算子模块。远程联网系统2也可以称作停车场车辆坐标位置信息云，其一方面与移动终端3通信连接，另一方面与各个停车场的监控服务系统16通信连接，用于接收移动终端3发送的查询指令、查询所述监控服务系统16、以及将查询到的数据发送给所述移动终端3，相当于用户端和服务端的中继器。移动终端3用于与远程联网系统通信连接，获取车辆位置信息和/或空闲车位位置信息。移动终端3优选手机。为了节省UWB电子标签的电能以及延长其使用寿命，所述UWB车辆定位系统1还包括设置于停车场入口处用于激活所述UWB电子标签进入定位工作模式的第一路侧单元，以及设置于停车场出口处用于触发所述UWB电子标签进入休眠模式的第二路侧单元。当车辆驶入停车场入口时，第一路侧单元会检测到车辆上的UWB电子标签发射的5.8G信号，进而发送5.8G信号激活车辆上的UWB电子标签，使UWB电子标签以固定频次发射6.5GHz的UWB信号(无线定位信号)，即进入定位工作模式。同样地，当车辆驶离停车场出口时，第二路侧单元发送5.8G信号触发车辆上的UWB电子标签停止发射6.5GHz的UWB信号，进入休眠模式，从而达到省电及延长UWB电子标签使用寿命的目的。下面进一步说明反向寻车方法及诱导停车方法。该反向寻车方法应用于停车场诱导停车和/或反向寻车系统，所述停车场诱导停车和/或反向寻车系统包括UWB车辆定位系统、移动终端和远程联网系统，其中该定位系统包括设置于车辆上的UWB电子标签、间隔布置于停车场的复数个UWB基站、用于根据来自至少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统，该反向寻车方法包括以下步骤：接收所述UWB电子标签发射的无线定位信号，分别获得所述无线定位信号与自身相对的参数值；将所述参数值发送至所述处理装置，以使所述处理装置根据至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆位置信息并保存至所述监控服务系统，进而当所述远程联网系统接收到所述移动终端的寻车查询指令后，所述远程联网系统调用对应车辆的所述车辆位置信息，并发送至所述移动终端。具体的，以上述停车场诱导停车和反向寻车系统为例，车辆驶入停车场后，所载UWB电子标签11以固定频次发射无线定位信号，三个UWB基站12-14通过接收所述UWB电子标签11发射的无线定位信号，生成定位参数值(信号到达时间)，并将该参数值发送至处理装置15，处理装置15通过TDOA(到达时间差)算法计算出车辆的当前位置信息，存储至监控服务系 统16；当车主将要离开停车场时，启动移动终端3，输入车牌号码，发送寻车查询指令；该指令被传输到远程联网系统2，远程联网系统2联网至该监控服务系统16，申请调用该车牌号码对应的最终位置信息；该监控服务系统16响应申请，将相应位置信息上传给远程联网系统2，进而发送给移动终端3。该诱导停车方法应用于停车场诱导停车和/或反向寻车系统，所述停车场诱导停车和/或反向寻车系统包括UWB车辆定位系统、移动终端和远程联网系统，其中该定位系统包括设置于车辆上的UWB电子标签、间隔布置于停车场的复数个UWB基站、用于根据来自至少三个UWB基站获得的参数值确定车辆位置信息的处理装置、以及存储车辆位置信息和/或空闲车位位置信息的监控服务系统，该诱导停车方法包括以下步骤：接收所述UWB电子标签发射的无线定位信号，分别获得所述无线定位信号与自身相对的参数值；将所述参数值发送至所述处理装置，以使所述处理装置根据至少三个UWB基站的所述参数值确定车辆位置信息并保存至所述监控服务系统，所述监控服务系统根据所述车辆位置信息确定空闲车位位置信息，进而当所述远程联网系统接收到所述移动终端的空位查询指令后，所述远程联网系统调用空闲车位位置信息，并发送至所述移动终端。具体的，以上述停车场诱导停车和反向寻车系统为例，停车场的UWB车辆定位系统1对停车场的车辆定位，获得车辆与车位的对应关系，进而获得空闲车位位置信息，存储至监控服务系统16；当车主进入停车场时，启动移动终端3，发送空位查询指令；该指令被传输到远程联网系统2，远程联网系统2联网至该监控服务系统16，申请调用空闲车位位置信息；该监控服务系统2响应申请，将相应位置信息上传给远程联网系统16，进而发送给移动终端3。上述反向寻车方法中所述的车辆位置信息、以及诱导停车方法中所述的空闲车位位置信息可以是文字形式，例如：目标车辆在A区第5车位，或B区第10车位空闲；也可是地图形式(车辆位置地图)，即包括停车场地图、以及目标车辆或空闲车位在地图上的位置。移动终端3可以通过各种方式将该信息展示给车主，例如通过显示停车场地图，并标识目标车辆或空闲车位，或者通过语音播报车辆位置信息或空闲车位，或者地图显示结合语音播报的方式，等等。此外，在一些实施例中，所述反向寻车系统包括多个停车场，对应地，在上述反向寻车方法中还可以包括在输入车牌号码查询时，发送的寻车查询指令包括停车场编码以选择车辆所在停车场(可以理解的，输入车牌和停车场编码并没有先后顺利)；在上述诱导停车方法中还可 以包括在查询前首先输入停车场编码选择停车场，以更加快速的获得结果。上述实施例中，UWB车辆定位系统1包括三个UWB基站12-14，UWB基站传给处理装置15的参数值为信号到达时间，处理装置15采用TDOA(到达时间差)算法实现定位。但本发明并不限于此，例如可以采用更多的UWB基站，UWB基站传给处理装置15的参数值可以是各种能够通过数学模型计算出车辆位置的参数，优选接收信号强度(RSSI)、信号到达时间(TOA)、到达时间差(TDOA)、到达角度(AOA)，相应地，处理装置15采用的算法可以是接收信号强度(RSSI)算法、信号到达时间(TOA)算法、到达时间差(TDOA)算法、到达角度(AOA)算法等。此外，本发明中的UWB车辆定位系统可以采用申请号为201410856210.0的中国发明专利申请中的各种UWB车辆定位系统。上述停车场诱导停车和反向寻车系统可广泛应用于各类停车场，场站，路内停车等应用系统。其具有以下三种功能：1、车主可以通过手机上的反向寻车定位软件准确、方便地找到停车场自己停车的车辆，为车主节约了找车的时间，给车主带来极大的便利；2、停车场运营管理中心通过监控服务系统能够很好的监控停车场的车辆，通过UWB车辆定位系统可以方便的查看整个停车场的停车状态，可以对车辆进行实时监控，方便了运营者的管理；3、车主可以通过手机上的诱导停车软件准确、方便的找到停车场的空停车位，方便车主找到合适的停车位停车，给车主节约了很多时间。当前第1页1 2 3