高亮

摘要：隨著車輛人均擁有率的迅猛提升，智能停車場(chǎng)是當(dāng)前科技研究的熱點(diǎn)，特別是一些大型商圈的大型室內(nèi)停車庫，需要實(shí)現(xiàn)車位預(yù)約車位，車輛導(dǎo)航，智能找車等功能，而車庫內(nèi)車輛定位技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)智能車庫的核心技術(shù)。本文首先對(duì)當(dāng)前各種車輛定位技術(shù)進(jìn)行分析，并對(duì)比各種關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，然后提出一種無需攜帶傳感器的具有自組網(wǎng)通訊和機(jī)器學(xué)習(xí)功能的車庫內(nèi)車輛定位系統(tǒng)方案。

關(guān)鍵詞：智能停車場(chǎng)；車輛定位技術(shù)；自組網(wǎng)通訊；機(jī)器學(xué)習(xí)

近年來，汽車的個(gè)人擁有量倍增，隨之也帶來了大量的交通管理和擁堵的問題。解決此問題一方面是需要供應(yīng)大量新的車位；另一方面，通過對(duì)現(xiàn)有車庫的信息化建設(shè)，提高現(xiàn)有車位的利用率及附加消費(fèi)能。雖然目前我國(guó)基本上已推廣智能停車場(chǎng)，但還存在智能化程度不夠、信息化集成度低、無場(chǎng)內(nèi)車輛信息定位跟蹤等缺點(diǎn)。大部分停車場(chǎng)的建設(shè)更注重收費(fèi)的自動(dòng)化，而忽視了車輛的定位和車位信息采集的自動(dòng)化。因此在地下停車場(chǎng)要進(jìn)行車輛定位，就需要在地下停車場(chǎng)內(nèi)建立一個(gè)適合室內(nèi)環(huán)境應(yīng)用的定位系統(tǒng)。

一、目前國(guó)內(nèi)外室內(nèi)定位技術(shù)研究現(xiàn)狀

近年來，為了解決室外定位導(dǎo)航“最后一公里”的問題，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)在室內(nèi)定位技術(shù)方面開展了大量的研究。從傳感器技術(shù)及感知方式分類來看，常見的定位感知方式有無線局域網(wǎng)（wi-fi）、射頻標(biāo)簽（RFID）、UWB（超寬帶）、Zigbee、藍(lán)牙（Bluctooth，BT）、視屏圖像識(shí)別、地磁等，其它還有偽衛(wèi)星、紅外定位、LED光跟蹤定位、超聲波定位等。這些技術(shù)有些是以導(dǎo)航定位為專門或主要用途，例如偽衛(wèi)星；有些則主要用于通信，但同時(shí)也能提供定位服務(wù)，例如無線局域網(wǎng)。

（一）UWB（超寬帶）脈沖信號(hào)，由多個(gè)傳感器采用TDOA和AOA定位算法對(duì)標(biāo)簽位置進(jìn)行分析，多徑分辨能力強(qiáng)、精度高，定位精度可達(dá)厘米級(jí)。但UWB難以實(shí)現(xiàn)大范圍室內(nèi)覆蓋，且手機(jī)不支持UWB，定位成本非常高。

（二）RFID的定位，采用刷卡方式，根據(jù)閱讀器位置對(duì)刷卡人員或設(shè)備進(jìn)行區(qū)間定位。主要應(yīng)用在倉庫、工廠、商場(chǎng)廣泛使用在貨物、商品流轉(zhuǎn)定位上、ETC、辦公考勤等，無法進(jìn)行實(shí)時(shí)定位，定位精確度低，不具有通信能力，抗干擾能力較差。

（三）ZigBec室內(nèi)定位技術(shù)通過若干個(gè)待定位的盲節(jié)點(diǎn)和一個(gè)己知位置的參考節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)之間形成組網(wǎng)，每個(gè)微小的盲節(jié)點(diǎn)之間相互協(xié)調(diào)通信以實(shí)現(xiàn)全部定位。作為一個(gè)低功耗和低成本的通信系統(tǒng)，ZigBee的信號(hào)傳輸受多徑效應(yīng)和移動(dòng)的影響都很大，而且定位精度取決于信道物理品質(zhì)、信號(hào)源密度、環(huán)境和算法的準(zhǔn)確性，造成定位軟件的成本較高，提高空間還很大。ZigBee室內(nèi)定位己經(jīng)被很多大型的工廠和車間作為人員在崗管理系統(tǒng)所采用。

（四）超聲波定位應(yīng)用案例的代表是Shopkic，在商店內(nèi)安裝超聲波信號(hào)盒，手機(jī)麥克風(fēng)檢測(cè)到聲波，從而實(shí)現(xiàn)定位，主要用于店鋪的簽到。超聲波在空氣中的衰減較大，不適用于大型場(chǎng)合，加上反射測(cè)距時(shí)受多徑效應(yīng)和非視距傳播影響很大，造成需要精確分析計(jì)算的底層硬件設(shè)施投資，成本太高。

（五）LED定位系統(tǒng)通過往天花板上的LED燈具實(shí)現(xiàn)，燈具發(fā)出像莫斯電報(bào)密碼一樣的閃爍信號(hào)，再由用戶智能手機(jī)照相機(jī)接收并進(jìn)行檢測(cè)，定位精度可以在1米之內(nèi)。LED定位需要改造LED燈具，增加芯片，增加成本，紅外線只能視距傳播，穿透性極差也極易受燈光、煙霧等環(huán)境因素影響明顯，定位效果有限。

表1為各類室內(nèi)定位感知方式性能比較：

二、本文提出的新型定位技術(shù)方案

（一）通過在室內(nèi)（車庫）布置無線通訊節(jié)點(diǎn)，建立自組網(wǎng)通訊的集群控制系統(tǒng)，并由上位機(jī)或客戶端遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集及控制；同時(shí)，各無線通訊節(jié)點(diǎn)均能接受到由其它節(jié)點(diǎn)發(fā)來信號(hào)強(qiáng)度值-RSSI （Received SignalStrength Indicator）。

（二）在實(shí)現(xiàn)（一）基礎(chǔ)上，研究基于典型特征識(shí)別技術(shù)的定位原理。在本項(xiàng)目中，移動(dòng)目標(biāo)（車輛）不需要攜帶任何傳感器，當(dāng)目標(biāo)在室內(nèi)（車庫）中移動(dòng)時(shí)，由于其對(duì)通訊節(jié)點(diǎn)發(fā)出電磁波的遮擋或吸收，對(duì)應(yīng)接收通訊節(jié)點(diǎn)所收到的電磁波信號(hào)強(qiáng)度都會(huì)有特征性波動(dòng)，通過機(jī)器學(xué)習(xí)的方法可提取出相關(guān)信號(hào)強(qiáng)度的典型特征，建立移動(dòng)對(duì)象定位預(yù)測(cè)模型，利用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，可預(yù)測(cè)移動(dòng)對(duì)象的位置，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)對(duì)象的定位。

三、結(jié)語

本文首先對(duì)目前的車庫內(nèi)車輛定位技術(shù)進(jìn)行研究，并分析對(duì)比各自的優(yōu)劣。在此基礎(chǔ)上提出了一種無需攜帶傳感器的具有自組網(wǎng)通訊和機(jī)器學(xué)習(xí)功能的車庫內(nèi)車輛定位系統(tǒng)方案。隨著物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，完善停車場(chǎng)智能化管理對(duì)建設(shè)智慧城市也具有重大意義。

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