一种车辆停泊智能监控系统的制作方法

本发明公布了一种车辆停泊智能监控系统，主要用于城市的智能停车。该系统应用于模组化智能立体停车装置，为车库的正常运行提供保障，属于智能车库、智能停车技术领域。

背景技术：

随着人类社会的不断进步和科学技术的不断发展，人类的生产、生活方式渐趋于集中，城市规模越来越大，而城市中的人均生存空间变得越来越小，于是充分利用城市空间的理念并应用到城市发展的一些领域，如立体建筑、立体交通、立体仓库、立体停车库等。除出租车外，一般情况下机动车10％～20％的时间在路上行驶，80％～90％的时间停着，这就需要提供大量的空间给机动车停放，停车难往往会成为城市交通的主要负担。因此，“停”的问题在整个交通过程中的地位不容忽视。尤其在市中心，商业、餐饮等繁华地段，人口密度大，车辆多，空地少，高楼密集的住宅小区更是“车满为患”，引发了令人担忧的机动车辆挤占公用道路和绿化场地、占据生活空间的问题。轿车不断增加，城市停车难问题日益突出，不仅影响城市交通畅通和城市景观，而且破坏城市绿化美化。汽车数量的增长与停车位短缺的矛盾日益突出，停车难的问题几乎覆盖了全国大大小小的城市，产生了目前中国日益突出的停车难问题。而本发明所述的车辆停泊智能监控系统就能配合智能车库进一步解决停车困难的问题，能够在有限的空间内停放更多车辆，并且方便建设。

技术实现要素：

本发明提供了一种模组化，智能化的车辆停泊智能监控系统，与模组化立体车库相配套可通过获取车辆入库的初始位置，经过路径规划，将车辆快速停到用户选定的车位，节省了停车时间。

本发明采用的技术手段如下：

一种配合智能车库的车辆停泊智能监控系统，包括上位机、上位机控制程序、下位机、下位机控制程序、以及由下位机控制的硬件。所述的硬件包括单片机、光电传感器、步进电机、步进电机驱动板、无线传输模块等，如附图1所示。所述的车辆停泊智能监控系统通过单片机接收光电传感器传来的车库的位置信息，结合由上位机发来的目标位置信息，由下位机控制程序进行运算，完成路径规划，并将路径信息传递给步进电机，控制步进电机旋转以执行相应动作，同时通过无线传输模块传递车库信息给上位机，实时监控车辆停泊情况。

所述的单片机，直接与驱动板相连接。驱动板选用2相4线的驱动板，与驱动板相连的是步进电机。步进电机选用65w以上的步进电机。所述的光电传感器，光电感知范围为50cm-60cm。

无线传输模块的发送频率分为低频300mhz和高频800mhz，作用在于上位机与下位机之间的通讯，并且可以在高低频之间切换，以防止数据在传输过程中出现错误。

下位机控制程序，其作用主要在于监控控制与逻辑运算。主要是将车板信息放在一个n×n的矩阵内，由于其是与模组化车库相配的，所以在矩阵中存在一个空车位将其用“0”来表示，其余位置都有车板用“1”来表示。逻辑运算还可以实现当程序进入死循环的时候可以马上跳出，并用递归调用逐层进行搜索直到找到满足条件的路径。由于车库基于模组化，逻辑运算还可以进行横向列向拓展，可以多个路径一起运算一起规划。

监控控制根据车库的层数来进行分支控制，将空位放在第一层，同时车库的进库位置也都放在第一层，当车主选定的停车位置所对应的层数大于2层时，系统将进行一次优化，将车主所选定位置的列坐标与车入库的列坐标保持一致。车板的移动需要判断空位与目标车位的位置距离，通过空位与其余车位进行位置交换，来让原处于入库位置的车辆车板移动到目标位置。

所述的车辆停泊智能监控系统算法的技术方案如下：

(1)车库每一个停车板位置的确定

a.通过光电传感器测定每一个光电传感器所在位置上方有无停车板；

b.将每一个光电测量的信息以“0”和“1”的方式传送给单片机；

c.将传送回来的数据输入到一个矩阵中。

(2)等待管理员发送停车信息指令

通过远程中控台给单片机发送指令，中控台的发送的频率分别是300mhz和800mhz，将车主选定的车库位置信息以坐标的的数值发送给单片机，单片机将发送来的信息储存起来为后期路径规划做备用。

(3)路径规划

a.由于路径规划的情况有很多种，其中有些是不需要执行且浪费时间的，因此需要将这些没用的程序分支减去，即“剪枝”，从而提高程序的执行效率；

b.当程序经过重重判断时，为了防止因为传感器的误测量导致程序进入一个死循环，需要在程序最后加上“回溯”语句使其退出来尝试下一个方向；

c.通过递归调用完成“回溯”语句；

d.如果回溯到起点没有找到下一个方向指令则需继续执行“回溯”，通过递归调用回到上一个程序起点，一直进行判断直到找到下一个方向的指令；

e.由于在进行路径规划时需要记住车所在车板的信息，因此将电机进行编号并将编号信息赋值给当前所在位置处的数组以便找到下一个方向；

f.程序进行多次分支的判断时，当车板信息与选定车位信息重合时搜索完毕，由于程序按其深度进行运算的所以称之为深搜；

g.程序的优化将用到广搜，进行并行运算，多条路径一起进行规划可以提高停车时间。

(4)控制步进电机运行

将路径规划的信息转化成步进电机所需的方向信息，以及需要步进电机执行的脉冲当量，即将方向和行进距离信息，并由单片机传给步进电机，步进电机按照程序内容进行有序地运转。

相对于现有技术，本发明具有以下有益技术效果：

(1)本智能监控系统应用于多层立体车库结构，解决了老旧小区停车位少，商场等活动中心停车困难的问题。

(2)将停车位模组化，易于扩展、拓建，整个监控系统智能化程度高，停车取车等一系列的过程都可以自动完成。

(3)本发明所述的车辆智能监控系统运行速度快，缩短了停车所需时间，提高了停车效率。

(4)打破了传统的一位一车的思想，相较于普通停车系统的人工停车计时收费，更加的省时省力。

(5)在算法上，实现了程序死循环时的自动跳出，采用递归调用逐层进行搜索的算法，可快速找到满足条件的路径，且可以进行横向列向拓展，可以多个路径并行计算，一起规划。

(6)应用无线模块，实现全自动化及智能化。无线模块，用户手机端，传感器，电脑管理系统的配合使停/取车更加高效，用户甚至可以通过微信公众号提前预约取车，效率更高。

具体的实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面以3x3的车库为例进行具体实施过程阐述(因为3x3是最常用的一种)，整体算法程序的流程图如附图2。

第一步：将车库放在一个3x3的表格中，对电机进行编号从1-8，并车板所在的层和列用i和j来进行代替，同时车板的运行方向用箭头表示；

第二步：记录车辆进入车库的初始位置的坐标，车主选定车位的坐标以及没有车板位置坐标(此处为了防止空位的任意性造成程序判断出错在此将第一层的一个位置设成空位)。如附图3；

第三步，分三种情况：

(1)入库为一层且车主选定车位也为一层的情况：

此时i＝1，

①当j＝1空位所在位置为(1，1)时，7号电机向左边移动一个单位，如附图4；当空位为(1，2)和(1，3)时车库门可直接打开车辆驶入；

②当j＝2，空位所在位置为(1，2)时7号电机向右边移动一个单位，如附图5；当空位所在位置为(1，1)(1，3)时车库车门可直接打开车辆驶入；

③当j＝3，空位所在位置为(1，3)时8号电机向右边移动一个单位，如附图6；当空位所在位置为(1，1)(1，2)时车库车门可直接打开车辆驶入；

(2)入库为一层，车主选定车位为2层的情况：

此时i＝2，

①当j＝1，空位所在位置为(1，1)时，4号电机向下边移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位，如附图7；当空位为(1，2)时，7号电机向右移动一个单位后4号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位，如附图8；当空位为(1，3)时，8号电机向右移动一个单位，7号电机向右移动一个单位后4号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位，如附图9；

②当j＝2，空位所在位置为(1，2)时，5号电机向下边移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；当空位为(1，1)时，7号电机向左移动一个单位后5号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；当空位为(1，3)时，8号电机向右移动一个单位后5号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；

③当j＝3，空位所在位置为(1，3)时，6号电机向下边移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；当空位为(1，3)时，8号电机向左移动一个单位后6号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；当空位为(1，1)时，7号电机向左移动一个单位，8号电机向左移动一个单位后6号电机向下移动一个单位等车停好后再向上移动一个单位；

(3)入库为一层，车主选定车位为3层的情况：

为了进一步简化算法此时将会指定一层空位的列坐标为一个固定的坐标值：

当所选定位置列坐标为j＝1时空位将给到(1，1)；

当所选定位置列坐标为j＝2时空位将给到(1，2)；

当所选定位置列坐标为j＝3时空位将给到(1，3)；

此时进行空位判断，将空位位置的列坐标和选定位置的列坐标进行比较从而调整空位所在的位置；

调整完后，此时i＝3。

①当j＝1所以空位所在位置为(1，1)，4号电机向下边移动一个单位，1号电机向下边移动一个单位，2号电机向左边移动一个单位，号电机向上边移动一个单位，7号电机向上边移动一个单位，4号电机向右边移动一个单位，1号电机向下边移动一个单位，等车停好后再反向执行一遍归位，如附图10；

②当j＝2所以空位所在位置为(1，2)，5号电机向下边移动一个单位，2号电机向下边移动一个单位，3号电机向左边移动一个单位，6号电机向上边移动一个单位，8号电机向上边移动一个单位，5号电机向右边移动一个单位，2号电机向下边移动一个单位，等车停好后再反向执行一遍归位；

③当j＝3所以空位所在位置为(1，3)，6号电机向下边移动一个单位，3号电机向下边移动一个单位，2号电机向右边移动一个单位，5号电机向上边移动一个单位，8号电机向上边移动一个单位，6号电机向左边移动一个单位，3号电机向下边移动一个单位，等车停好后再反向执行一遍归位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为传感器，电机，无线传输模块与单片机的接线图；

图2为整体算法程序的流程图；

图3-图10为过程分析图。