本发明涉及路边停车管理技术领域，具体涉及一种路边停车位管理与泊车智能协同系统及其方法。
背景技术：
随着经济的快速发展，汽车拥有量持续增加，城市停车问题成为人们出行考虑的重要部分，同时也是城市交通管理的重要内容，合理管理和使用停车位能够减少乱停乱放现象的发生，为人们的交通出行提供支持。
当前，我国大中城市都在重视规划和建设停车场，并划定了大量的路边停车位；目前对于封闭式停车场的停车管理已经非常的普遍及有效，而对于大量的路边停车位，由于其开放性的特点，当前除了人工管理外，还没有出现较好的管理方式；而且驾驶员都是随机停车，车位是否空闲只有驾驶员到达现场才可以知道，传统人工管理方式必然会导致路边划定的停车区位实时使用情况不能及时提供给驾驶员，不利于其泊车；由此带来的驾驶员路边停车“巡游”现象仍然存在，从而对道路交通造成影响。为此，亟待提出一种路边停车位的智能化管理及车辆停车协同方案以解决上述停车问题。
技术实现要素：
本发明为了解决路边有效停车的问题，提供一种路边停车位管理与泊车智能协同系统及其方法，以方便驾驶员提前预知空闲停车位的所在位置，省去了寻找车位的时间，也提高路边停车位的使用效率。
本发明是采用以下的技术方案实现的：一种路边停车位管理与泊车智能协同系统，包括用以检测路边停车位信息的车位信息检测装置和安装在车辆上的车位感知诱导装置，车位信息检测装置与车位感知诱导装置之间采用短距离无线通信方式通信；
车位信息检测装置主要用于实现路边停车位信息的实时采集与处理，并将路边停车区域相关停车信息实时发送给区域内的车位感知诱导装置，从而使得车辆有效完成泊车，包括车位信息检测模块、信息处理模块和第一通信模块；所述车位信息检测模块用于检测道路路边区域内停车车位的实时使用信息，即区域内的所有停车位当前哪些已被车辆占用，哪些没有被占用；信息处理模块包括存储模块和电子地图生成模块，存储模块以存储路边区域内所有停车位的位置及尺寸信息，信息处理模块获得停车位的实时使用信息后，确定出空闲车位信息，通过电子地图生成模块则将各停车位实时使用信息与该区域电子地图进行匹配标记生成停车位信息电子地图；第一通信模块将停车位信息电子地图发布给区域内的车位感知诱导装置，则经过该路段或在该路段附近的预停车车辆上安装的车位感知诱导装置即可获得该车位信息电子地图；
车位感知诱导装置包括第二通信模块、控制模块、定位模块、显示模块和输入模块；第二通信模块用以接收车位信息检测装置发送的停车位信息电子地图，并将其传输给控制模块，控制模块将停车位信息电子地图处理后通过显示模块显示给驾驶员，并结合定位模块获得车辆的实时位置，通过语音诱导驾驶员到达空闲停车位所在位置，显示模块和输入模块为驾驶员的操作提供接口，驾驶员可通过输入模块选择打开或关闭车位感知诱导装置。
进一步的，所述控制模块还包括用以检测当前停车位车辆即将驶离信息的车位自检模块，所述车位自检模块包括存储器模块和车速检测模块，存储器模块存储当前所停车位信息，车速检测模块以检测车辆速度，车速检测模块检测到车速变化时，判断出车辆即将离开当前停车位时，则由第二通信模块将当前停车位即将空闲信息发布给区域内其他车位感知诱导装置。
进一步的，所述车位感知诱导装置还包括车辆启动跟随模块，即在车辆熄火后重新启动时，车位感知诱导装置也自启动。
进一步的，所述车位信息检测模块包括红外传感器及其保护外壳，保护外壳采用有机玻璃，红外传感器安装在停车位中心位置，安装在中心位置可防止被车辆碾压，且有机玻璃保护外壳能够有效保护红外传感器，保证其工作精度；利用红外传感技术，红外传感器首先发出红外线光束到达目标物体(车辆)，车辆对红外线光束进行反射，红外传感器接收反射回来的光束，根据光束的强弱判断车辆的存在。
进一步的，所述短距离无线通信方式采用dsrc短距离无线通信或zigbee无线通信。
基于上述所述的路边停车位管理与泊车智能协同系统，本发明另外还提出路边停车位管理与泊车智能协同的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、驾驶员启动车位感知诱导装置，车位感知诱导装置开始工作，并搜索区域内停车位信息；
b、接收区域内车位信息检测装置发布的停车位信息电子地图，经过分析处理后，由显示模块显示空闲停车位位置的电子地图信息；
车位信息检测装置和车位感知诱导装置之间采用可变信息采集传输频率进行信息交互，即根据车流量信息确定信息的采集传输频率，车流量多的时候频率相应的提高，车流量少的时候降低采集传输频率，以提高系统的使用寿命，减少能源浪费，更加科学和可行；
c、获取最优空闲停车位位置信息，并诱导驾驶员到达该空闲停车位位置处，完成泊车。
进一步的，所述步骤b中，当前车位感知诱导装置除了可以接收区域内车位信息检测装置发布的停车位信息电子地图外，还可以接收区域内其他车位感知诱导装置发布的停车位即将空闲信息。
进一步的，所述步骤c之后还包括步骤d、车位感知诱导装置向区域内其他车位感知诱导装置发布即将空闲的停车位信息的步骤。
进一步的，所述步骤d中，具体实现方法如下：
(1)完成泊车后，车位感知诱导装置则存储当前的停车位位置信息；
(2)重新启动车辆驶离当前停车位时，车位感知诱导装置自动启动，并判断当前车位感知诱导装置是否存储有停车位位置信息：
若有，则将向其他车位感知诱导装置发布当前停车位即将空闲的停车位信息，并在发布完成后，将此次停车位位置信息清零，以免对下次的位置信息传输造成影响；
若没有，则不需要向外发布，关闭车位感知诱导装置，以免信息传递繁琐，造成不便。
进一步的，所述步骤c，获取最优空闲停车位信息是采用以下方法：
(1)根据车位感知诱导装置接收的车位信息检测装置发布的信息和其他车位感知诱导装置发布的信息，判断停车位是否已满，若停车位已满，则进行步骤(2)，否则，执行步骤(5)：
(2)继续判断是否有将要驶离的车辆，若有将要驶离的车辆，则执行步骤(3)，若没有将要驶离的车辆，则执行步骤(4)；
(3)确定将要驶离的车辆数量及其所在停车位的位置：
若只有一个即将空闲的停车位信息，则直接引导车辆到达该停车位处；
若有两个及以上即将空闲的停车位信息，则根据当前车辆的位置和速度，结合即将空闲的停车位信息分析出最近和次最近两个停车位，并依次引导驾驶员到达停车位处；
(4)直接输出显示停车位已满，无停车位信息；
(5)若停车位没有停满，则判断是否存在车辆即将空闲的停车位信息：
若不存在即将空闲的停车位信息，则直接获得最优空闲车位位置，并引导驾驶员到达停车位；
若存在即将空闲的停车位信息，则根据停车位的数量不同输出不同的结果，具体如下：
如果空闲停车位和即将空闲的停车位都只有一个，则将该两类停车位信息全部提供给驾驶员；
如果空闲停车位和即将空闲的停车位超过两个，则选择最近和次最近空闲停车位，以及最近的即将空闲的停车位，并对该三个停车位依据距离最短依次诱导驾驶员到达。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
本方案所提出的路边停车位管理与泊车智能协同系统，应用于无人管理的路边停车位，不需要人工输入停车位的总数量及空闲车位数量，完全实现智能化和自动化，使得无人管理的停车位得到有效而智能的管理，有利于城市内更有效的利用空闲停车位；
另外，通过车位信息检测装置检测路边停车位状态，方便驾驶员寻找附近停车位，车位信息检测装置将检测的车位状态根据实际情况以一定的频率向外发布，由区域内安装有车位感知诱导装置的车辆接收，最终将空闲停车位的具体位置信息以电子地图的形式向驾驶员展示，方便驾驶员直接寻找空闲车位，并设计一套最优空闲停车位信息获取方法，尤其是对于不熟悉城市路边停车场的驾驶员，减少了寻找停车场从而寻找空车位的过程，方便快捷，且路边停车位检测准确，显示直观，使用操作方便，一定程度上缓解了大气污染；
车位感知诱导装置设计输入模块(人机交互接口)，方便驾驶员选择开或者关闭车位感知诱导装置，在不需要寻找车位时可以将其关闭，减少信息的接收传递，减少了信息交互的繁琐性，可以自由灵活的使用；而且是可以根据车流量的大小决定信息传输频率，在车流量小的时候减少信息的采集处理及传递，降低信息采集装置、信息检测及发布装置的的工作强度，延长工作寿命，减少用电量，节省能源，在车联网的大环境下，本方案实用价值高，具有更广的应用空间及推广价值。
附图说明
图1为本发明实施例1路边停车位管理与车辆泊车协同系统的原理框图；
图2为车位感知诱导装置终端显示的停车位信息电子地图模式(一)；
图3为车位感知诱导装置终端显示的停车位信息电子地图模式(二)；
图4为本发明实施例2路边停车位管理与车辆泊车协同方法流程示意图；
图5为本发明实施例1车位信息检测装置电路原理示意图；
图6为本发明实施例1车位感知诱导装置电路原理示意图。
具体实施方式
为了能够更加清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1、一种路边停车位管理与泊车智能协同系统，参考图1，为其原理框图，包括用以检测路边停车位信息的车位信息检测装置和安装在车辆上的车位感知诱导装置，车位信息检测装置与车位感知诱导装置之间采用短距离无线通信方式通信，比如可以将城市内的多个路边停车场进行区域划分，不需要将城市全部停车场信息录入，只实时传输需要停车附近的空闲停车位信息，减少了信息的传输量，有效提高信息查找效率，且对硬件信息处理的要求较低，方便系统设计，其中所述的短距离无线通信方式采用dsrc短距离无线通信或zigbee无线通信。
具体的，车位信息检测装置主要用于实现路边停车位信息的实时采集与处理，并将路边停车区域相关停车信息实时发送给区域内的车位感知诱导装置，从而使得车辆有效完成泊车，其包括车位信息检测模块、信息处理模块和第一通信模块；所述车位信息检测模块用于检测道路路边区域内停车车位的实时使用信息，即区域内的所有停车位当前哪些已被车辆占用，哪些没有被占用；信息处理模块包括存储模块和电子地图生成模块，存储模块以存储路边区域内所有停车位的位置及尺寸信息，信息处理模块获得停车位的实时使用信息后，确定出空闲车位信息，通过电子地图生成模块则将各停车位实时使用信息与该区域电子地图进行匹配标记生成停车位信息电子地图；第一通信模块将停车位信息电子地图发布给区域内的车位感知诱导装置，则经过该路段或在该路段附近的预停车车辆上安装的车位感知诱导装置即可获得该车位信息电子地图；
车位感知诱导装置包括第二通信模块、控制模块、定位模块、显示模块和输入模块；第二通信模块用以接收车位信息检测装置发送的停车位信息电子地图，并将其传输给控制模块，控制模块将停车位信息电子地图处理后通过显示模块显示给驾驶员，并结合定位模块获得车辆的实时位置，通过语音诱导驾驶员到达空闲停车位所在位置，显示模块和输入模块为驾驶员的操作提供接口，车辆上不需要安装导航地图即可实现小区域内的实时导航，并且驾驶员可通过输入模块选择打开或关闭车位感知诱导装置。
另外，本实施例中，所述控制模块还包括用以检测当前停车位车辆即将驶离信息的车位自检模块，所述车位自检模块包括存储器模块和车速检测模块，存储器模块存储当前所停车位信息，车速检测模块以检测车辆速度，车速检测模块检测到车速变化时，判断出车辆即将离开当前停车位时，则由第二通信模块将当前停车位即将空闲信息发布给区域内其他车位感知诱导装置，发布完成之后即清零，以免对下次传输造成影响；车位感知诱导装置可接受的信息包括路边车位信息检测装置发布的整个停车场的电子地图信息以及已在停车位内停车并即将离开停车位的车辆发送的当前停车位的位置信息，以便于做出更加准确的分析处理，充分利用路边停车资源。
在车位感知诱导装置在接收到来自路边停车位信息检测装置及已在停车位内停车并即将离开停车位的车辆发送的整个停车位信息电子地图及单个停车位位置信息后，根据车辆此时的行驶状态、空闲车位以及即将要出现的空闲车位的位置信息，进行分析得到最优停车路径，最大程度上减少车辆停车时间和等待时间并通过显示模块显示给驾驶员，利用语音输出诱导驾驶员到达停车位所在位置。
车位感知诱导装置还包括车辆启动跟随模块，即在车辆熄火后重新启动时，车位感知诱导装置也自启动，并判断本车是否在停车位即将要离开，如果是，将该停车位信息立即向外发送，并当车辆离开停车位后停止发送
本实施例中，所述车位信息检测模块包括红外传感器及其保护外壳，保护外壳采用有机玻璃，红外传感器安装在停车位中心位置，以防止被车辆碾压，有机玻璃保护外壳能够有效保护红外传感器，保证其工作精度；利用红外传感技术，红外传感器首先发出红外线光束到达目标物体(车辆)，车辆对红外线光束进行反射，红外传感器接收反射回来的光束，根据光束的强弱判断车辆的存在。
为了方便理解本实施例，下面对本实施例所述的智能协同系统的工作过程做详细介绍：
车位信息检测装置通过车位信息检测模块实时获得区域内车位的被使用情况信息，即区域内的停车位是否被占用，并根据车位所在区域的地理位置及其相关道路生成车位信息电子地图，其模式(一)如图2所示，该地图存储于信息处理模块(中央处理器单元)，其停车位信息实时更新，但道路、车位的位置及尺寸信息不变，该地图被处理成数字信号，并根据设定的时间间隔(可以分钟为单位)由第一通信模块定时发送出去。
驾驶员驾驶的车辆上安装了车位感知诱导装置(简称车载装置)后，当其驾驶车辆到达目的地附近，准备停车时，驾驶员则可通过该车载装置上的输入模块，启动该装置，装置开始工作后，第二通信模块开始搜索并接收附近车位信息检测装置发送出来的停车位信息电子地图信息以及已经在附近车位中已经停车并即将离开的车辆发布的即将空闲停车位信息，信息成功接收后将，通过图2模式(一)的形式或图3模式(二)的形式显示在车载装置的显示模块上，驾驶员根据需要对空闲车位进行选择或者是由系统自动输出最优停车位置；然后车载装置根据车辆的位置信息，生成诱导路径，并通过语音导航完成诱导驾驶员到达空闲停车位位置，当车辆到达停车位位置，结束停车诱导时候，车载装置的控制模块将此时的停车位位置信息进行存储
在停车结束后，驾驶员回到车内重新启动车辆欲离开时，车载装置启动，然后通过判断将该停车位即将空闲的信息发布出去。
关于其硬件电路设计的说明：
如图5所示，为车位信息检测装置的电路原理示意图，其中信息处理模块采用at89c52控制芯片，第一通信模块采用dl-22无线串口模块，红外传感器采用e18-d80nk芯片，为集发射与接收于一体的红外线光电传感器，检测距离达80cm,at89c52控制芯片外接一数据存储器(存储模块)，且其通过74ls373锁存器和at89c52进行数据传输；该电路中采用太阳能供电模块，使用太阳能电池板对12v的蓄电池进行充电，蓄电池通过稳压电路将输出电压稳定在5v，对单片机进行充电，稳压电路采用三端稳压集成电路lm7805，使用方便且性能可靠，通过太阳能供电，有效减少费用支出，并且符合节能环保的要求。
另外，该电路设计过程中，当车位数较多时，单片机的i/o口数量不一定能满足所有红外传感器的连接数量，本实施例中进行了单片机i/o口模块扩充，该模块使用的是74ls138译码器，使用一个该译码器便可以将3个i/o口扩充到8个，可以根据需要选择使用多个74ls138译码器，保证每个车位处的红外传感器都能和单片机连接，在实际应用中具有重要意义。
图6为车位感知诱导装置的电路原理示意图，控制模块采用stc12c5a60s2，第二通信模块同样采用dl-22模块，定位模块采用和芯星通的um220-ⅲn型号，具有北斗和gps双模式定位，精度高，显示模块采用md050sd，车速检测模块包括信号放大器ad620、稳压模块lm385和车速传感器ss495a；存储器模块包括一外部存储器1和外部存储器2；结合电路原理图，介绍其工作原理，具体如下：
(1)驾驶员通过功能开关sw1启动该装置的功能工作状态时：通过第二通信模块dl-22获取附近的车位信息检测装置发送来的带有所有停车位状态的电子地图，获得停车位上即将离开停车位的车辆发送的停车位置信息；通过定位模块um220-ⅲ获得车辆自身位置信息，通过车速传感器获得车速信息；
(2)根据(1)中获得的信息，车位感知诱导装置根据最优路径获取方法获得最优停车位，并显示在显示器上；
(3)车位感知诱导装置根据车辆的自身位置信息，生成诱导路径，并通过语音完成诱导驾驶员开车到达停车位位置；
(4)当车辆到达停车位时，车位感知诱导装置根据定位模块um220-ⅲ的实时高精度位置信息，并融合目标停车位信息确定车辆的停车的车位，并将该车位存储于外部存储器2；随着车辆停车熄火，车位感知诱导装置被断电，立刻进入完全停止工作状态；
(5)当车辆重新启动(包括两种情景：①车辆离开(4)中所停的停车位；②不在该类停车位的情况，如行驶过程中的突然熄火或车辆停在了自己家庭停车处等)时，因为车位感知诱导装置的电源由汽车点火启动系统中的acc电源提供，该电源当汽车熄火时将自动断电，而当车辆启动时，车位感知诱导装置也立刻自动上电启动，接着进入车位发布自检状态；
(6)车位发布自检状态，即立刻对外部存储器2的存储信息进行检测，并分别采取不同的操作：
a：如果外部存储器2存储了车位信息，即属于(5)中的第①种情景，则将该车位信息立刻送第二通信模块dl-22，将该信息发布出去；并检测车速传感器ss495a传输来的车速信息，当检测到变化的车速时，表明车辆离开了停车位，将停止信息的发布；将外部存储器2的车位信息清空，此后装置处于待机状态；
b：如果外部存储器2存放的不是车位信息，即属于(5)中的第②种情景，则车位发布自检停止，装置处于待机状态；
(7)待机状态，该状态为低功耗状态，该状态下车位感知诱导装置的定位模块、第二通信模块、显示器等处于上电状态，但软件没有启动车位的搜索、导航、显示功能，控制器处于对功能开关的检测过程。
(8)a：如果驾驶员驾驶过程结束，熄火停车，一直没有启动功能开关，则装置随着车辆的熄火将被断电，结束待机状态，进入完全停止工作状态，此后，转入(5)；
b：如果驾驶过程中驾驶员欲停车，则驾驶员将启动车载装置的功能开关，此时整个系统开始进入车位的搜索、获取、优化计算等进入功能工作状态，转入(1)。
实施例2、基于实施例一所述的路边停车位管理与泊车智能协同系统，本实施例另外提出一种路边停车位管理与泊车智能协同的方法，如图4所示，包括以下步骤：
ⅰ、驾驶员启动车位感知诱导装置，车位感知诱导装置开始工作，并搜索区域内停车位信息；
ⅱ、接收区域内车位信息检测装置发布的停车位信息电子地图，经过分析处理后，由显示模块显示空闲停车位位置的电子地图信息；
车位信息检测装置和车位感知诱导装置之间采用可变信息采集传输频率进行信息交互，即根据车流量信息确定信息的采集传输频率，车流量多的时候频率相应的提高，车流量少的时候降低采集传输频率，以提高系统的使用寿命，减少能源浪费，更加科学和可行；
ⅲ、获取最优空闲停车位位置信息，并诱导驾驶员到达该空闲停车位位置处，完成泊车。
ⅳ、车位感知诱导装置向区域内其他车位感知诱导装置发布即将空闲的停车位信息。
所述步骤ⅱ中，当前车位感知诱导装置除了可以接收区域内车位信息检测装置发布的停车位信息电子地图外，还可以接收区域内其他车位感知诱导装置发布的停车位即将空闲信息。
所述步骤ⅳ中，具体实现方法如下：
(1)完成泊车后，车位感知诱导装置则存储当前的停车位位置信息；
(2)重新启动车辆驶离当前停车位时，车位感知诱导装置自动启动，并判断当前车位感知诱导装置是否存储有停车位位置信息：
若有，则将向其他车位感知诱导装置发布当前停车位即将空闲的停车位信息，并在发布完成后，将此次停车位位置信息清零，以免对下次的位置信息传输造成影响；
若没有，则不需要向外发布，关闭车位感知诱导装置，以免信息传递繁琐，造成不便。
另外，步骤ⅲ中获取最优空闲停车位信息是采用以下方法：
当驾驶员欲停车，并打开车载终端的时候，车载终端将接收到附近车位信息检测装置发送来的带有所有停车位状态的电子地图，设为信息m，其模式如图2所示，同时也可能获得多个停车位上即将离开停车位的车辆发送的停车位置信息，设为n1，n2，…，nk，即最多可获得k个该类信息，车载终端得到这些信息后，将其处理后显示在显示模块上，其模式如图3所示；
(1)根据车位感知诱导装置接收的车位信息检测装置发布的信息和其他车位感知诱导装置发布的信息，判断停车位是否已满，若停车位已满，则进行步骤(2)，否则，执行步骤(5)：
(2)继续判断是否有将要驶离的车辆，若有将要驶离的车辆，则执行步骤(3)，若没有将要驶离的车辆，则执行步骤(4)；
(3)确定将要驶离的车辆数量及其所在停车位的位置：
若只有一个即将空闲的停车位信息，则直接引导车辆到达该停车位处；
若有两个及以上即将空闲的停车位信息，则根据当前车辆的位置和速度，结合即将空闲的停车位信息分析出最近和次最近两个停车位，并依次引导驾驶员到达停车位处；
(4)直接输出显示停车位已满，无停车位信息；
(5)若停车位没有停满，则判断是否存在车辆即将空闲的停车位信息：
若不存在即将空闲的停车位信息，则直接获得最优空闲车位位置，并引导驾驶员到达停车位；
若存在即将空闲的停车位信息，则根据停车位的数量不同输出不同的结果，具体如下：
如果空闲停车位和即将空闲的停车位都只有一个，则将该两类停车位信息全部提供给驾驶员；
如果空闲停车位和即将空闲的停车位超过两个，则选择最近和次最近空闲停车位，以及最近的即将空闲的停车位，并对该三个停车位依据距离最短依次诱导驾驶员到达。
另外，为了适应不同的环境及状态，本方案还可以做以下设计：
(1)车位信息检测装置可根据车流量确定其检测频率，也可根据车位使用情况选择车位信息检测模块是否工作，夜晚车流量很少时可控制车位信息检测模块不再工作，以节省电能，降低工作强度；
(2)车位信息检测模块采用的是红外传感器，为适用于市区及郊外各种情况下的使用，其电源系统可采用电池及有线外接电源两种，电池可用于使用区域附近无可接电源的情况，有线电源可用于有方便使用的外接电源区域内；
(3)还可以附加实现停车收费管理功能，具体的：车位信息检测装置根据检测到的车辆停入停车位时间和离开时间得到该停车位内车辆停放时间，依据所在停车场的收费标准进行计算在该时间段内的停车费用，并显示给驾驶员，驾驶员在使用车位感知诱导装置时绑定个人支付账号等信息，在确认无误之后直接在车载信息感知装置进行支付。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。