一种适用于大型停车场的智能停车系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线传感器技术，尤其涉及一种基于无线传感器网络的智能停车检测 系统。
【背景技术】
[0002] 在大型停车场中，往往需要让不同类型的车辆停放在不同的区域，但实际中，有的 司机或是不清楚规定，或是找不到指定区域，往往未能按要求停放车辆，给停车场的管理带 来了极大的不便。
[0003] 此外，现有停车管理系统只能统计停车场内停车位被占用的数量，而不能得知具 体每个停车位的占用情况。因而司机不得不花费额外的时间在停车场中寻找空闲停车位。 在大型停车场中，路线往往错综复杂，司机甚至需要额外的导航功能指引自己到指定位置。
[0004] 此外，很多司机由于缺乏规范意识，或停车技术不足，不能将车辆完全停在停车线 以内，既影响了美观，又往往妨碍临近停车位的停车。停车场不得不耗费额外的人力成本对 不规范停车的行为进行监管。
[0005] 此外，现有停车管理系统只能显示自己停车场的车位情况，司机无法提前得知附 近的停车场是否有空闲车位，也无法提前预定停车位，往往需要行驶至某个停车场入口才 得知该停车场没有空闲停车位，因而在寻找可用的停车场上浪费了大量的时间。
[0006] 此外，在上下班等高峰时期，在大型停车场的出入口处往往出现车辆排队等候收 费的现象。既浪费了大量的时间，也增加了停车场的人力成本。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种适用于大型停车场的智能停车 检测系统。
[0008] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种适用于大型停车场的智能停车系 统，包括车辆分类导航模块、停车位状态判断模块、停车不规范识别模块、停车位预约模块 和停车计费模块等；该系统在停车场入口处和每个停车位入口处部署无线传感器节点；
[0009] 所述车辆分类导航模块通过部署在停车场入口的节点检测车辆驶入停车场时的 信息，根据采集的信息对车辆进行分类，并根据分类结果将车辆引导至不同的停车位；
[0010] 所述停车位状态判断模块通过监测部署在每个停车位入口处的节点的读数变化 判断是否有车辆驶入或驶出，并根据监测结果判断该停车位的停车状态；
[0011] 所述停车不规范识别模块在判断有车辆驶入时，通过监测节点的读数变化推断车 辆在停车位的相对位置，并判断车辆停车是否规范；
[0012] 所述停车位预约模块通过部署在每个停车位的节点将该停车位的状态信息上传 至服务器，系统将所有停车位的状态信息显示给用户，使得用户可对空闲的停车位进行预 约；
[0013] 所述停车计费模块在判断有车辆驶入及驶离的同时，记录车辆驶入及驶离的时 间，并计算车辆在停车位的停放时间，从而计算停车费用。
[0014] 进一步地，所述系统使用无线传感器节点检测车辆相关信息；检测方法包括磁场、 红外线、超声波、振动、视频等；检测节点通过监测环境参数是否由于受到附近车辆的影响， 从而相对于初始状态发生了变化，进而判断是否有车辆驶过或停靠。
[0015] 进一步地，所述系统使用无线的方式传输停车场的相关信息；传输频率包括 433MHz、470MHz、868MHz、915MHz、2. 4GHz等公共频段，组网方式包括星形、网形、树形等网络 拓扑结构。
[0016] 进一步地，所述车辆分类导航模块通过如下方式实现：
[0017] 将车辆检测节点部署在停车场入口处，通过监测节点的读数变化收集车辆的相关 信息，对车辆进行分类，并根据分类结果将不同的车辆引导至相对应的停车位区域；
[0018] 车辆分类的依据包括：车辆长度、车辆磁场变化的特征值、车辆振动变化的特征值 等；
[0019] 其中，车辆长度的测量方法如下：
[0020] 将两个节点依次部署在停车场入口处，使车辆先后经过这两个节点。假设两个节 点的距离为1，车辆经过两个节点的时间间隔为t，假设车辆经过两个节点的过程中，速度V 保持不变，则
[0022] 观察车辆经过单个节点的波形，设得到车辆经过单个节点的时间为T，则车辆长度 L为
[0024] 系统由此可以根据车辆长度的不同，对车辆进行分类，进而将不同长度的车辆引 导至停车场相应的停车位；
[0025] 此外，系统也可以根据车辆磁场变化的特征值进行分类，车辆磁场变化的特征值 如下：
[0026] 获得车辆经过磁场传感器时的波形，并根据波形分析出特征量，所述特征量包括 但不限于：波峰数、波谷数、最长上升时间、最长下降时间、最大变化量等。系统将多个特征 量组成一个特征向量，并采用机器学习的方式，给予若干样本数量进行训练，进而根据训练 结果对测量数据进行分类判断。
[0027] 此外，系统也可以根据车辆振动变化的特征值进行分类，车辆振动变化的特征值 的分类方法，与车辆磁场变化的特征值的分类方法类似。
[0028] 进一步地，所述停车位状态判断模块通过如下方式实现：
[0029] 将车辆检测节点部署在每个停车位入口处，车辆检测节点采用磁场传感器，通过 监测节点的读数变化判断是否有车辆驶入或驶出，并根据检测结果判断该停车位的停车状 态：空闲或占用。系统通过使用基于自适应阈值探测算法（ADTA)的方法判断，以避免环境 及邻近停车位等的扰动对结果产生的影响，提高检测的准确率，具体包括以下子步骤：
[0030] a)初始状态的基准线计算，在节点刚刚启动，停车位没有车辆停靠时，采集磁场传 感器测得的连续η个时刻某方向的磁场强度分量H(I)、H(2)、……H(n)，并将它们的均值 作为当前时刻下的基准线，记为B (i)，于是有
[0032] 进而分别得到三个方向上的基准线Bx (i)、By (i)、Bz (i)，其中，X轴方向与车辆驶 入停车位的方向相同，Y轴与X轴处于同一水平面上，且方向由X轴方向逆时针旋转90°得 到，Z轴方向垂直水平面向上；
[0033] b)磁场变化量计算，在某个时刻，采集磁场传感器测得某方向上的磁场强度分 量H(i)，并与该方向上的基准线相比较，求出该时刻该方向上磁场强度分量的变化量 ΔΗ(?)：
[0034] AH(i) = |!Ki)-B(i)|，
[0035] 进而得到三个方向上的磁场强度分量的变化量Δ Hx (i)、Δ Hy (i)、Δ Hz (i);
[0036] 定义磁场强度变化量Δ M (i) = f ( Δ Hx (i)，Δ Hy (i)，Δ Hz (i)) ; Δ M (i)可以通过多 种方式计算，但应保证车辆停靠前后AM(i)的变化尽量大，同时使车辆状态不变时AM(i) 的变化尽量小；
[0037] c)停车状态监测，将磁场强度变化量AM(i)与给定的阈值相比较，并根据比较结 果更新状态量S(i)的值；若AM(i)大于阈值，则S(i) = 1，若AM(i)小于阈值，则S(i)= 〇;为了提高判断准确率，阈值的设定应尽量保证车辆停靠前后AM(i)的变化大于阈值，而 车辆状态不变时AM(i)的变化小于阈值；由于AM(i)的变化量与停车场具体环境、停靠车 型有关，建议阈值的取值根据部署的实际情况进行调整；
[0038] d)根据S(i)的值及系统前一时刻所处状态，判断当前时刻的状态；
[0039] 系统可能处于五种状态：初始状态、空闲状态、占用状态、占用缓冲低状态、占用缓 冲高状态、空闲缓冲状态；
[0040] 当节点部署完成，刚刚启动，且没有车辆停靠时，系统处于初始状态；此时系统根 据步骤a)所述，初始化基准线；
[0041] 当基准线初始化完成后，系统进入空闲状态；此时系统开始正常工作，计算状态值 s(i)，并根据前一时刻所处状态，判断当前时刻的状态；系统当前时刻的状态在空闲状态、 占用状态、占用缓冲低状态、占用缓冲高状态、空闲缓冲状态之间切换；其中，占用缓冲低状 态、占用缓冲高状态、空闲缓冲状态是缓冲区状态，为避免由于扰动等因素造成