薛九天，王云海

（1.貴州理工學(xué)院 航空航天工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003；2.貴州理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速增長(zhǎng)，人們生活水平的大幅提高，汽車(chē)已經(jīng)是大多數(shù)家庭必備的代步工具。特別是近幾年我國(guó)拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)內(nèi)需、刺激國(guó)內(nèi)居民消費(fèi)的政策下，汽車(chē)消費(fèi)增長(zhǎng)迅猛。然而交通壓力隨著車(chē)輛的增多而迅速增加，在學(xué)校、工廠、小區(qū)、商場(chǎng)等交通流量大的場(chǎng)所，停車(chē)及車(chē)輛管理問(wèn)題可想而知，給社會(huì)帶來(lái)的麻煩也就不言而喻了。而在學(xué)校校園這個(gè)有限的空間里，停車(chē)難以及其他校園靜態(tài)交通問(wèn)題表現(xiàn)的尤為突出。

以貴州理工學(xué)院（蔡家關(guān)校區(qū)）為例，由于校區(qū)較小，老師們的車(chē)輛數(shù)量逐漸增多，校園車(chē)輛規(guī)范化管理顯得越來(lái)越重要。具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：

（1）車(chē)位較為分散、不集中，老師們找車(chē)位難。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，貴州理工學(xué)院老師每天早上上班找車(chē)位平均花費(fèi)時(shí)間在15分鐘左右。一旦老師由于工作忙等原因趕時(shí)間時(shí)，停車(chē)問(wèn)題就會(huì)給老師們?cè)斐梢欢ǖ睦_。

（2）人車(chē)矛盾突出，亂停亂放現(xiàn)象嚴(yán)重。主要體現(xiàn)在：①見(jiàn)縫插針、隨心所欲式將機(jī)動(dòng)車(chē)停放在路邊和人行道上，使路面原本就窄的校園道路的車(chē)輛通行能力變得更差了；②道路交叉口或建筑出入口變成“停車(chē)場(chǎng)”。車(chē)主為了自己方便取車(chē)而隨意停放的汽車(chē)阻礙了通行，存在老師車(chē)輛被其他車(chē)輛堵塞無(wú)法正常進(jìn)出的現(xiàn)象，同時(shí)這也在一定程度上影響了校園景觀；③隨意停車(chē)也會(huì)引發(fā)一些不必要的車(chē)輛擦掛，不僅導(dǎo)致師生的財(cái)產(chǎn)損失，也會(huì)使人們對(duì)校園環(huán)境的安全問(wèn)題產(chǎn)生懷疑，進(jìn)而缺乏對(duì)校園環(huán)境的信任。

為了解決面前實(shí)實(shí)在在的問(wèn)題，就必須尋找一個(gè)校園車(chē)輛停放高效率、管理全方位的辦法來(lái)。國(guó)內(nèi)外很多專(zhuān)家學(xué)者積極借用人工智能化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及自動(dòng)化手段來(lái)解決上述問(wèn)題。國(guó)內(nèi)研究學(xué)者對(duì)“APP交互設(shè)計(jì)”、“校園進(jìn)出口空間研究”、“車(chē)輛管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等均有一定的研究[2～4]。國(guó)內(nèi)學(xué)者雖取得了一定的成績(jī)，但也存在如下不足：①目前的相關(guān)研究系統(tǒng)性不夠，應(yīng)用性參差不齊；②把“無(wú)人機(jī)監(jiān)管”和“APP交互設(shè)計(jì)”以及“智能停車(chē)”結(jié)合起來(lái)并針對(duì)校園車(chē)輛停放系統(tǒng)管理的研究設(shè)計(jì)還未發(fā)現(xiàn)。美國(guó)佛羅里達(dá)亞特蘭大大學(xué)Zankina I在《Campus driver assistant on an Android platform》一文中，主要研究一款基于Android平臺(tái)開(kāi)發(fā)的面向新生的校園導(dǎo)向APP。國(guó)外學(xué)者在APP交互設(shè)計(jì)和智能停車(chē)場(chǎng)方面的研究相當(dāng)成熟，但是對(duì)于校園車(chē)輛管理方面的研究甚少。

本文以貴州理工學(xué)院為例，針對(duì)以上現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，研究設(shè)計(jì)出一套基于無(wú)人機(jī)監(jiān)管的校園車(chē)輛停放管理系統(tǒng)，將有助于本校及其他車(chē)輛集中停放場(chǎng)所解決停車(chē)難以及靜態(tài)交通管理問(wèn)題。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

1.1 系統(tǒng)功能

（1）系統(tǒng)為校園車(chē)輛管理部門(mén)（保衛(wèi)科）提供校園整體車(chē)位規(guī)劃平臺(tái)，并能將最新車(chē)位布置圖實(shí)時(shí)發(fā)布到車(chē)主的移動(dòng)終端。

（2）系統(tǒng)提供校園高精度3D導(dǎo)航地圖（可利用現(xiàn)有的三維地圖），并在移動(dòng)終端上顯示實(shí)時(shí)空車(chē)位具體位置，方便車(chē)主快速停車(chē)。

（3）系統(tǒng)在基于微信小程序開(kāi)發(fā)的“快?！盇PP，方便教職工進(jìn)入并使用該互動(dòng)系統(tǒng)。

（4）系統(tǒng)將定時(shí)啟動(dòng)無(wú)人機(jī)監(jiān)管系統(tǒng)，無(wú)人機(jī)平臺(tái)搭載云臺(tái)，定時(shí)定點(diǎn)巡航，對(duì)全校車(chē)輛停放現(xiàn)狀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)有車(chē)輛停放不規(guī)范 （如擋住其他車(chē)輛進(jìn)出口），就立即進(jìn)行拍攝識(shí)別車(chē)牌號(hào)，并將信息通過(guò)校園無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，車(chē)輛管理部門(mén)相關(guān)人員在后臺(tái)就可以看到信息，并作及時(shí)處理。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的校園車(chē)輛停放管理系統(tǒng)由4大系統(tǒng)組成：校園車(chē)位規(guī)劃系統(tǒng)、空中監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)、快速停車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、“快?！盇PP手機(jī)終端系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 校園車(chē)輛停放管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Campus vehicle parking management system architecture diagram

2 子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)方法

2.1 校園車(chē)位規(guī)劃系統(tǒng)

通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝的校園全景圖，車(chē)輛管理部門(mén)可在校園車(chē)位規(guī)劃系統(tǒng)中，發(fā)布可用車(chē)位，包括車(chē)位增減，車(chē)位開(kāi)放與關(guān)閉，車(chē)位數(shù)量設(shè)置等，提高管理部門(mén)在車(chē)位規(guī)劃的工作效率。

2.2 空中監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)

基于無(wú)人機(jī)的空中監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)由四旋翼飛控子系統(tǒng)、監(jiān)控檢測(cè)子系統(tǒng)組成，如圖2所示。

（1）四旋翼飛控子系統(tǒng)由一架四旋翼無(wú)人機(jī)、圖像采集傳輸組成，實(shí)現(xiàn)按照既定巡檢路線(xiàn)進(jìn)行定點(diǎn)巡航實(shí)時(shí)監(jiān)控檢測(cè)，并將檢測(cè)圖像通過(guò)校園無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)傳輸?shù)奖O(jiān)控檢測(cè)后臺(tái)。

（2）監(jiān)控檢測(cè)子系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示由飛控子系統(tǒng)發(fā)回的車(chē)位巡檢圖像，通過(guò)整合車(chē)輛靜態(tài)停放姿態(tài)，人工判斷車(chē)輛是否合理放置，如沒(méi)有合理放置，將進(jìn)行空中識(shí)別車(chē)牌，向車(chē)主發(fā)布事故提醒。

圖2 空中監(jiān)管平臺(tái)系統(tǒng)Fig.2 UAV regulation platform system

2.3 快速停車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)

用戶(hù)可通過(guò)快速停車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)，迅速找到空余車(chē)位，并且以3D導(dǎo)航方式顯示到達(dá)鎖定的車(chē)位最佳路線(xiàn)。本系統(tǒng)將在三維實(shí)景地圖基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)，并集成到“快?！笔謾C(jī)終端系統(tǒng)中。

2.4 “快?！盇PP手機(jī)終端系統(tǒng)

此手機(jī)終端APP主要功能模塊如圖3所示，包括注冊(cè)登錄、車(chē)位查詢(xún)、車(chē)位預(yù)約、事故提醒四大功能模塊。

（1）注冊(cè)登錄。用戶(hù)在使用本APP之前，需要輸入個(gè)人信息，必填項(xiàng)包括姓名、身份證號(hào)、所屬學(xué)院、工號(hào)、車(chē)牌號(hào)、手機(jī)號(hào)碼等，選填項(xiàng)包括性別、職務(wù)、地址、車(chē)型等。用戶(hù)注冊(cè)后提交注冊(cè)信息至系統(tǒng)驗(yàn)證，系統(tǒng)驗(yàn)證通過(guò)系統(tǒng)將保存用戶(hù)注冊(cè)信息，否則需要返回修改。注冊(cè)成功后可登陸系統(tǒng)。

（2）車(chē)位查詢(xún)。用戶(hù)登陸系統(tǒng)后，選擇校園地圖導(dǎo)航后顯示車(chē)位信息 （空余車(chē)位顯示綠色，被占車(chē)位顯示紅色），用戶(hù)通過(guò)設(shè)置篩選條件可進(jìn)行查找滿(mǎn)足自己需求的車(chē)位信息。

（3）車(chē)位預(yù)約。本系統(tǒng)具有車(chē)位預(yù)約功能，車(chē)主用戶(hù)可通過(guò)地圖導(dǎo)航上顯示的車(chē)位信息，點(diǎn)擊選擇空余車(chē)位并提交預(yù)約申請(qǐng)，系統(tǒng)接收申請(qǐng)后將反饋用戶(hù)預(yù)約信息。系統(tǒng)將為用戶(hù)保留40分鐘車(chē)位，若40分鐘后用戶(hù)未使用該車(chē)位，系統(tǒng)將自動(dòng)解除本次預(yù)約，用戶(hù)必須通過(guò)重新預(yù)約才能獲得新車(chē)位信息。每次，用戶(hù)只能預(yù)約1個(gè)車(chē)位。

（4）事故提醒。車(chē)主在APP手機(jī)終端上注冊(cè)個(gè)人信息后，一旦遇到車(chē)刮蹭到其他車(chē)輛或自己的車(chē)被其他車(chē)擋住出口等應(yīng)急交通事故，其他車(chē)的車(chē)主未留聯(lián)系電話(huà)或所留電話(huà)打不通時(shí)，車(chē)主通過(guò)系統(tǒng)掃碼識(shí)別車(chē)牌，就可獲得其他車(chē)的車(chē)主聯(lián)系方式，并直接進(jìn)行聯(lián)絡(luò)解決問(wèn)題，不需要通過(guò)保衛(wèi)科或車(chē)輛管理相關(guān)部門(mén)，提高交通問(wèn)題的應(yīng)急處理效率。

圖3 “快?！盇PP手機(jī)終端系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)Fig.3 Function module design of“Fast-Parking”APP on mobile handsets

3 結(jié)論

本文以貴州理工學(xué)院為例，將無(wú)人機(jī)監(jiān)管技術(shù)與校園車(chē)輛停放管理系統(tǒng)融合，設(shè)計(jì)出一套基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的校園車(chē)輛停放監(jiān)管系統(tǒng)，并利用移動(dòng)終端搭建使用者和管理者之間的互動(dòng)平臺(tái)，這將有助于高校及其他車(chē)輛集中停放場(chǎng)所解決停車(chē)慢、停車(chē)難以及靜態(tài)交通管理問(wèn)題，提高車(chē)輛停放及全方位管理效率。