一种停车场智能车位锁管理系统及方法与流程

本发明涉及利用互联网技术进行停车管理的系统，特别涉及一种停车场智能车位锁管理系统及方法。

背景技术：

近年来，随着移动互联网的发展，许多厂商都发明了一种非常智能的车位锁，能够有效的帮助车主管理自己的车位，有的还运用到了停车场管理系统当中，但是这还是需要车主本人去控制车位锁的开关，并没有达到完全的一个智能化设计。这里便需要一种更加自动智能化的系统来管理车位锁来进行一个优化，无论是对停车场的进出效率的提升和车主的时间节省都有很大的意义。

经检索，公开号为CN 205038812U、申请号为201520764995.9的中国专利申请，公开一种智能停车场无人管理系统，包括手机客户端App、停车场信息管理系统、智能摄像头、横杆、车位控制信号发射器、无线接收器、车位锁，手机客户端App与停车场信息管理系统通过无线数据流量进行通信，智能摄像头、横杆、车位控制信号发射器通过有线和停车场信息管理系统进行连接，无线接收器通过无线与车位控制信号发射器连接并且通过有线和车位锁连接。该实用新型专利中车位锁可以通过控制实现自动开关。

上述专利系统也存在着相应的问题，如当车辆驶入停车场后，该系统通过道闸所检测到的车辆就对车位锁进行开锁的处理，如果这时正好有别的车辆经过，停入其中，那便会出现了问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种自动高效的停车场智能车位锁管理系统，能够有效的对车辆的距离进行检测，在距离达到一定值的时候再打开地锁，有效防止了车辆误停的情况发生。

根据本发明的第一方面，提供一种停车场智能车位锁管理系统，包括：

服务端，获取车辆进入停车场的信息和停车请求信息，对停车场内负责车位锁的蓝牙基站发送侦测信号，所述车位锁安装在所述停车位处；

蓝牙基站，在接收到服务端侦测信号后对车辆的蓝牙信号进行搜寻，搜寻到之后进行车辆与车位锁之间距离的实时测量，当该距离达到设定值时，向服务端发送开锁请求，服务端根据该请求后向指定的蓝牙基站发送开锁信号，蓝牙基站在得到该开锁信号后向选定车位锁发送FRID射频信号，车位锁得到该信号后打开车锁，使得车位锁自动打开。

优选地，所述蓝牙基站，有多个，每个蓝牙基站负责一定范围内的多个车位锁。

优选地，所述蓝牙基站，设有FRID射频信号发射装置，并通过电缆或者无线通讯设备与服务端进行连接，所述FRID射频信号发射装置通过信号发送至车位锁来控制车位锁的开关。

优选地，所述车位锁安装开关控制装置、车辆检测装置、FRID射频信号接收标签，其中：

所述FRID射频信号接收标签，用以接收对应的蓝牙基站中FRID射频信号发射装置所发出的射频信号，以便于控制车位锁的打开和关闭；

所述开关控制装置包括电机、悬臂以及FRID射频信号识别标签和接收装置；FRID射频信号接收装置在接收到由蓝牙基站所发出的FRID射频信号以后，对对车位锁进行一个打开关闭的操作；

所述车辆检测装置通过安装在车位锁内的红外信号发送接收装置来检测车位上是否有车辆停放，并将这一信息实时的发送到服务端中，进行储存和更新。

优选地，所述服务端设有一数据库，用于储存停车场内的车位状态、车位数量和车位所在位置信息，车位的状态和车位数量以及车位所在位置信息都用于服务端发送至客户端并方便用户对信息进行查看和筛选，并可以反馈至服务端用于对车位的管理操作。

优选地，所述服务端，对停车场信息的更新维护，包括车位的状态、车位的数量和车位所对应的位置信息，达到对车位以及其状态的实时监控功能；同时所述服务端对蓝牙基站进行数据传输的功能，进而控制车位锁，车位锁中安装有蓝牙信号接收装置，以使得蓝牙基站对车位锁进行控制以及与停车场道闸间的信号传输。

根据本发明的第二方面，提供一种停车场智能车位锁管理方法，包括：

车位锁中有红外信号发送接收装置，能够通过发送和返回的信号强度、相位，来判断是否有障碍物在车位锁上方，确定车位上是否有车辆停放，并将信息反馈给车位锁中的中心单片机，单片机再将这一信息反馈给服务端，进行车位状态信息的一个实时更新维护和存储；

当用户指定一个车位时，向服务端发送请求，服务端在接收到这个请求以后，对指定的车位锁所对应的蓝牙基站发出一个信号，该蓝牙基站在接收到该信号以后，向对应的车位锁发出一个FRID射频信号，该车位锁在接收到该FRID射频信号进行自动上锁，并对所述服务端的数据库进行储存和更新；

当指定车辆进入停车场道闸时，安装在道闸上的蓝牙基站对车辆进行侦测，侦测到该车辆的蓝牙信号，服务端向该车辆所对应的车位附近的蓝牙基站发送请求，该蓝牙基站在接收到请求后开始对车辆的蓝牙信号进行侦测，通过车辆上客户端与各蓝牙基站之间的通讯，获取车辆的蓝牙信号的信号强度以及获取的信号相位，通过信号衰减的数学模型以及时间和接收到的强度以及相位，及数学模型修正，算出车辆与蓝牙基站之间的距离；

蓝牙基站将得到的车辆与蓝牙基站间的距离信息实时传输到服务端进行更新，当距离达到预设值时，服务端向蓝牙基站发送请求，该蓝牙基站得到该请求后，向指定车位锁发送一个射频信号，该车位锁中的FRID射频信号接收装置在接收到该信号以后传递给中心单片机，中心单片机控制车位锁的自动开锁，使得车辆驶入到所选定的车位当中。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明基于蓝牙基站的基础上，通过检测车辆与蓝牙基站所负责的车位的距离，在车辆到达距离附近时对车位锁发出信号以打开车位锁以使得用户能更加便捷的停入车辆。

由于车位的大小规模，对于距离的测量并不要求十分准确，这样的功能完全可以由蓝牙信号系统(车辆上具有蓝牙功能的客户端和蓝牙基站所组成的蓝牙信号系统)来承担，同时能够方便加以标准化规模化的推广使用。

本发明能够十分有效的提高车主停车的效率，节省时间并且提升使用体验，同时对停车场的流通效率也是一种提高，使得整个系统更加智能化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中方法原理图；

图中：服务端1、蓝牙基站2、车位锁3、车辆5、车位6。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1、图2所示，一种停车场智能车位锁管理系统，包括：

服务端，获取用户车辆进入停车场的信息和用户停车请求信息，对停车场内负责车位锁的蓝牙基站发送侦测信号，所述车位锁安装在所述停车位处；

蓝牙基站，在接收到服务端侦测信号后对用户车辆的蓝牙信号进行搜寻，搜寻到之后进行车辆与车位锁之间距离的实时测量，当该距离达到设定值时，向服务端发送开锁请求，服务端根据该请求发送开锁信号，使得车位锁自动打开。

在一优选实施例中，所述服务端1包括数据库，该数据库的作用是用于实时的储存车位状态信息，车位所在位置信息，各个车位所对应的蓝牙基站信息，以及车辆与特定车位间的距离信息。

所述蓝牙基站2通过网络与服务端1连接，该服务端1对蓝牙基站2通过网络进行数据传输，车位锁3中设有蓝牙信号接收装置，所述车位锁3还配备开关控制装置、车辆检测装置、FRID射频信号接收标签、红外发送接收装置，所述蓝牙信号接收装置接收所述蓝牙基站2发出的信号，该蓝牙基站2作为网关对所述车位锁3进行控制。

本发明采用的服务端1，需要涵盖几个功能，即对车场信息：车位的状态、车位的数量和车位所对应的位置信息的更新维护，达到对车位以及其状态的实时监控功能。同时对蓝牙基站2进行数据传输的功能，进而控制车位锁(可以通过蓝牙基站作为网关对这些车位锁进行一个有效的管理)，车位锁中安装有蓝牙信号接收装置，以使得蓝牙基站对车位锁进行控制。以及与停车场道闸间的信号传输功能。这里的道闸，在检测到特定的蓝牙信号后就会向服务端发送请求，服务端在接收到请求后就会对该蓝牙信号所对应的车辆所预定的车位锁负责的蓝牙基站发送请求，该蓝牙基站在接收到请求后就会开始对该车辆的蓝牙信号进行侦测，并且根据检测到的范围来自动的按照预设的方案对车位锁进行开启控制。

整个系统需要在车场中安装一定数量(具体由车场规模确定)的蓝牙基站2，该蓝牙基站2还设有FRID射频信号发射装置，并通过电缆或者无线通讯设备与服务端1进行连接。FRID射频信号发射装置发射的射频信号用于与车锁中的FRID射频信号接收标签对应。

在一优选实施例中，所述车位锁3安装开关控制装置、车辆检测装置、FRID射频信号接收标签，其中：

所述FRID射频信号接收标签，用以接收对应的蓝牙基站2中FRID射频信号发射装置所发出的射频信号，以便于控制车位锁的打开和关闭；

所述开关控制装置包括电机、悬臂以及FRID射频信号识别标签和接收装置；

FRID射频信号接收装置在接收到由蓝牙基站所发出的FRID射频信号以后，传递信息至电机，通过电机的运作升起或关闭控制悬臂对车位锁3进行一个打开关闭的操作；FRID射频信号识别标签存在于射频信号接收发送等装置中的，用于区分不同的设备所发出的射频信号。

所述车辆检测装置是通过安装在车位锁内的红外信号发送接收装置来检测车位上是否有车辆停放，并将这一信息实时的发送到服务端1中，进行储存和更新。具体的，红外信号发送接收装置根据反射信号强度相位等来判断是否被阻挡来确定是否有车辆停放，并将该信息实时地通过通讯电缆或者无线通讯来反馈给服务端1进行更新和储存。

客户端访问数据库时，可以得到目前可用车位的一个实时信息，包括车位的序号，车位所在位置以及车位所对应的蓝牙基站的识别地址。在一实施例中，所述客户端可以采用安装在用户手机上的客户端App软件，用于用户对车位信息的查询，预定，同时发送蓝牙信号，与服务端进行沟通。在停车场道闸所检测的车辆入场信号与指定车位锁所负责的蓝牙基站检测到的车辆位置信息信号都是通过客户端软件控制发出的。

当客户端锁定一个特定的车位时，向服务端1发送请求，服务端1在接收到这个请求以后，对指定的车位锁3所对应的蓝牙基站2发出一个信号，蓝牙基站2在接收到该信号以后，向对应的车位锁3发出一个FRID射频信号，车位锁3在接收到该信号以后启动电机，控制悬臂以使得车位锁上锁，并对服务端1的数据库进行储存和更新。

在指定车辆5进入道闸的时候，对车辆5进行侦测，可以侦测到特定的蓝牙信号。这时服务端1向该车辆5所对应的车位6的附近负责该车位是蓝牙基站2发送请求，蓝牙基站2在接收到请求后开始对蓝牙信号进行侦测，根据RSSI技术(由于车位本身的大小一般是3*8左右，所以对于车辆5的距离测量并不需要十分的精确)，通过移动设备与各蓝牙基站2之间的通讯，获取移动设备蓝牙信号的信号强度，达到时间，以及获取的信号相位，可以通过信号衰减的数学模型以及时间和接收到的强度以及相位，加之一定的数学模型修正，算出设备与接入点之间的距离。

关于RSSI(Received Signal Strength Indication接收的信号强度指示)技术，需要测量得到数据后进行一些数学修正和拟合。依照模型进行计算。

1、路径损耗模型

在自由空间传播时，无线信号强度随着距离的α次幂而降低，称之为距离功率斜率或者路径损耗斜率。如果发送功率是P_t经过d米距离后，信号强度将与P_td^-α成比例。由于信号强度在空间中随着距离的α次方进行衰减，当发送信号时，信号会在各个方向上传播。在半径为d的球面上，信号强度密度等于发射的总信号除以球的面积4πd²，考虑到电波频率，有额外的损耗，即发射功率与接收功率之间的最终关系如下：

$\frac{P_t}{p_r}=G_t{G}_r{\left(\frac{\mathrm{\λ}}{4\mathrm{\π}d}\right)}^{\mathrm{\α}}$

其中G_t和G_r分别为从发送器到接收器方向上的发送天线增益和接收天线增益；d是发送器和接收器之间的距离；载波波长λ＝c/f；c是在自由空间中的光速(3*10⁸m/s)；f是无线载波频率。如果把P₀＝P_tG_tG_r(λ/4π)²作为第一米(d＝1m)的接收信号强度，就可以重写方程：

$P_r=\frac{P_0}{d^{\mathrm{\α}}}$

以分贝形式表示：

10lg(P_r)＝10lg(P₀)-10αlg(d)

这里对数底数为10，表示在自由空间中作为距离函数的信号强度每10倍频程的损耗为10αdB，或者每2倍频程的损耗为6dB。作为距离函数的传输时延为τ＝d/c＝3dns/m。

2、阴影衰落

同时，根据周围环境和物体位置的不同，接收信号的强度的也会发生变化。上述公式给出的是发送器与接收器距离为d时求信号强度平均值的有效方法。实际的接收信号强度多接近于这个平均值。这种因为位置不同而导致的信号强度变化的现象通常称之为阴影衰落。为了对路径损耗进行修正，添加一个随机分量：

10lg(P_r)＝10lg(P₀)-10αlg(d)+X

这个X是取决于衰落分布的随机分量。实验测试和仿真结构表明，这个随机分量可表示成对数正态分布随机分量。

$p\left(x\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}\mathrm{\σ}}\exp \[-\frac{{(x-a)}^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}\]$

其中，a为平均接收信号强度，σ为标准偏差。X是一个零均值的高斯随机变量，一般认为在对信号进行平均运算处理的时候可以消掉，因此可以忽略。

3、多径效应

多径衰落是由于沿着不同路径达到的信号相加而产生的。多径衰落会导致信号幅度的波动，这是因为不同相位达到的信号相加造成的。导致相位不同的原因是信号沿着不同的路径运行了不同的距离，因此信号相位的变化很快。为了获取这样的波形，可以按时间生成接收信号的柱状图。从柱状图得到密度函数，代表了接收信号强度波动值的分布。常见的多经衰落分布如下：

$f_{ray}\left(r\right)=\frac{r}{{\mathrm{\σ}}^2}\exp (-\frac{r^2}{2{\mathrm{\σ}}^2}),r\≥0$

根据上述模型，对距离-损耗公式进行修正，得到：

$P=P_0+10\mathrm{\α}\lg \[\frac{d}{d_0}\]+\mathrm{\ζ}$

其中P为接收信号强度，P₀为参考位置强度，d₀为参考距离(一般取一米)，α为距离损耗参数，ζ为遮蔽因子(阴影衰落)，视均值为零，均方差为σ的正态随机分量。同时ζ为与传播距离无关的随机分量，即相同的传播距离，可被测到的损耗完全不同，所以对上述模型再次修正：

$P=P_0+10\mathrm{\α}\lg \[\frac{d+\mathrm{\υ}}{d_0}\]+\mathrm{\ζ}$

ν看作距离估计误差，其均值为0，均方差为σ_ν，且σ_ν取值极小的正数，满足并不足以影响ζ的分布，于是真实距离为真实距离与测量距离之间满足通过服务端对数据的实时换算可以得到车辆与蓝牙基站之间的距离。

随后将得到的距离信息实时传输到服务端1进行更新，当这个距离达到预设的一个范围(约3到8米)时，即车辆与对应车位锁3的距离到达一个大致范围内(约2到9米)时，服务端1向蓝牙基站2发送请求，蓝牙基站2得到该请求后向指定车位锁3发送一个射频信号，车位锁3在接收到该信号以后，通过电机的转动控制悬臂，开启车位锁3，使得车辆5无需任何操作就能将车辆驶入到所选定的车位6当中。

本发明对于有预约的车位进行自动上锁，路过的车辆也可以将车辆停放其中。同时，为了避免车辆的误停放，本发明利用更加智能的方案，通过检测指定车辆与指定车位的距离，当距离达到特定值时才控制车位锁打开，这样有效的避免了车辆误停放的问题。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。