焦 健 閻春利 茍 琴 世文富 何貝寧 尚祖丞

（東北林業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

目前，我國汽車保有量位于世界前列，而且處于不斷增長的態(tài)勢(shì)中，隨之而來的是停車難的問題[1]?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)通過修建大中型停車場(chǎng)、立體停車場(chǎng)等途徑解決停車難的問題。但是，大中型停車場(chǎng)還存在找車難的問題，特別是在很多場(chǎng)館的地下停車場(chǎng)，泊位多，區(qū)域廣，有些還是多層的[2]。因此，如何管理這些大型停車場(chǎng)，以方便駕駛員停車、找車就成了需要關(guān)注的焦點(diǎn)問題。目前，市面上有很多大型停車場(chǎng)的智慧管理模式，但是受制于成本和便捷性，能夠落地實(shí)現(xiàn)的很少[3-6]。因此，建立一種將互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)優(yōu)勢(shì)、智能設(shè)備數(shù)量優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為城市智能交通一部分的停車場(chǎng)管理模式成為研究的重點(diǎn)。

1 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)

1.1 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的工作原理

反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的工作原理是基于微信小程序客戶端和服務(wù)端2 個(gè)部分，客戶端主要實(shí)現(xiàn)掃碼登記個(gè)人信息、獲取車位信息的功能。通過網(wǎng)絡(luò)模塊傳輸協(xié)議將小程序客戶端與服務(wù)端連接起來，客戶端發(fā)起請(qǐng)求攜帶數(shù)據(jù)，服務(wù)端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理反饋，客戶端接收服務(wù)端返回的參數(shù)進(jìn)行解析，引入外部導(dǎo)航，處理并顯示路徑，最終給出導(dǎo)航并存入歷史記錄。在反向?qū)ぼ嚱缑孢M(jìn)行登記（記錄選擇和引導(dǎo)），通過查詢、計(jì)算在界面顯示路徑。從客戶端將基本信息輸入Andriod小程序，服務(wù)端從Android 小程序接收基本信息，在進(jìn)行基本運(yùn)算后傳輸結(jié)果并呈現(xiàn)給客戶端，車主可按照導(dǎo)航尋找車位。系統(tǒng)原理如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)工作原理圖

1.2 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)的內(nèi)容

1.2.1 位置信息存儲(chǔ)

該系統(tǒng)包括停車場(chǎng)中的二維碼、用戶智能手機(jī)客戶端和服務(wù)器端。每個(gè)停車場(chǎng)中都按照地圖分布一定數(shù)量的二維碼，多個(gè)停車場(chǎng)可共用1 個(gè)服務(wù)器，用戶通過智能手機(jī)上的微信小程序?qū)崿F(xiàn)反向?qū)ぼ嚨墓δ?。二維碼粘貼在停車場(chǎng)中醒目的位置，智能手機(jī)客戶端上的微信小程序可以掃描二維碼的內(nèi)容，并通過3G/Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)傳送至服務(wù)器端，服務(wù)器查詢到該二維碼對(duì)應(yīng)的位置后，將該二維碼所在停車場(chǎng)對(duì)應(yīng)的地圖以及二維碼的位置返回給手機(jī)微信小程序，手機(jī)微信小程序?qū)⒃摱S碼的位置在停車場(chǎng)地圖上展示給用戶，方便用戶找到車輛。

1.2.2 建立車輛信息與位置信息的聯(lián)系

在系統(tǒng)中，該停車場(chǎng)的多個(gè)停車位可共享1 臺(tái)總服務(wù)器。一方面，服務(wù)器負(fù)責(zé)存儲(chǔ)各個(gè)停車場(chǎng)車位信息，包括車位的編號(hào)、名稱、所在位置、地圖以及停車場(chǎng)內(nèi)各個(gè)二維碼黏貼的位置；另一方面，運(yùn)行在服務(wù)器端的程序還通過Web Service 接口與智能手機(jī)微信小程序客戶端進(jìn)行交互，智能手機(jī)微信小程序掃描二維碼的內(nèi)容就可以獲得該二維碼的位置信息以及二維碼所屬停車場(chǎng)的地圖。

在手機(jī)終端制作微信小程序并導(dǎo)入停車場(chǎng)的地圖，將車輛信息與車位信息建立通信，通過小程序可以進(jìn)行定位查詢，同時(shí)可以查看停車場(chǎng)的立體圖，實(shí)時(shí)顯示車輛信息和查詢者當(dāng)前位置。

1.2.3 設(shè)計(jì)最短尋車路徑

通過查詢之前所存儲(chǔ)的位置信息，手機(jī)終端的微信小程序會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到外部引用的地圖軟件，其最短路徑采用典型的最短路徑路由算法，計(jì)算1 個(gè)節(jié)點(diǎn)到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短路徑。主要特點(diǎn)是以起始點(diǎn)為中心向外層層擴(kuò)展，直到擴(kuò)展到終點(diǎn)為止。根據(jù)外部軟件所提供的路徑，實(shí)現(xiàn)最短路徑尋車的功能。

1.2.4 確定定位精度

系統(tǒng)中二維碼的密集度與定位精度有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，密度越大，定位越準(zhǔn)確，但是二維碼數(shù)量的增加將使數(shù)據(jù)庫變大，這也增加了系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，因此將根據(jù)停車場(chǎng)的規(guī)模合理安排密度。同時(shí)，在二維碼信息中包括停車場(chǎng)層數(shù)，可以解決垂直定位問題，導(dǎo)入地圖和坐標(biāo)可以解決位置精度和信號(hào)干擾的問題，實(shí)時(shí)查詢可以解決尋車路徑最短的問題。

1.2.5 各項(xiàng)應(yīng)用測(cè)試

對(duì)方向感較差的用戶來說，還存在導(dǎo)航地圖與實(shí)際地形匹配困難的問題。此時(shí)，用戶可以將起點(diǎn)位置的地圖放大，沿著導(dǎo)航線路尋找最近的車位編號(hào)，并與地圖上的車位編號(hào)對(duì)應(yīng)，直到找到方向?yàn)橹埂?/p>

由于微信應(yīng)用本身是跨平臺(tái)的，因此該系統(tǒng)基于微信的所有功能在不同平臺(tái)上都可正常實(shí)現(xiàn)。分別采用多臺(tái)iOS 手機(jī)和Android 手機(jī)對(duì)該微信小程序進(jìn)行測(cè)試，各功能均正常。結(jié)果表明，該系統(tǒng)適用于當(dāng)前主流智能手機(jī)平臺(tái)。

進(jìn)行實(shí)地停車場(chǎng)模擬測(cè)試。在學(xué)校內(nèi)尋找實(shí)際停車場(chǎng)，導(dǎo)入該停車場(chǎng)的地圖，在顯著位置布置二維碼，實(shí)操模擬用戶停車，在離開車輛一定復(fù)雜距離后返回，利用歷史記錄進(jìn)行尋車操作，得到了良好的結(jié)果反饋，證明了該小程序的實(shí)用性。

1.3 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)設(shè)計(jì)路線

反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)基于“互聯(lián)網(wǎng)+智慧模式”的開發(fā)理念，智能手機(jī)終端是用戶與服務(wù)器之間進(jìn)行交互的硬件基礎(chǔ)，在具備打開微信小程序的能力同時(shí)，還需要具有上網(wǎng)功能[7]。用戶通過微信“掃一掃”功能對(duì)附近二維碼進(jìn)行識(shí)別，并通過微信小程序服務(wù)器、后臺(tái)服務(wù)器和云地圖服務(wù)器進(jìn)行交互。

首先，使用“微信開發(fā)者工具”開發(fā)微信小程序，旨在支持移動(dòng)端且維護(hù)成本低。其次，使用百度地圖獲取車位的地理位置，使用網(wǎng)上自制二維碼工具編入車位編號(hào)以及車位地理位置信息，以形成對(duì)應(yīng)的二維碼。二維碼存放位置信息放置在對(duì)應(yīng)車位，直接定位車位，減少信息錯(cuò)誤。再次，調(diào)用camera 組件，調(diào)用用戶攝像頭和相冊(cè)，實(shí)現(xiàn)掃描二維碼的功能，利用form 組件登記用戶信息。用戶停車后可掃碼登記車牌號(hào)和姓名，實(shí)現(xiàn)一對(duì)一登記，高效快捷。從次，使用live-player 組件，在連接攝像頭后可以實(shí)現(xiàn)直播的功能，實(shí)時(shí)視頻播放，用戶可以在手機(jī)端實(shí)時(shí)觀察車輛狀況。最后，借用百度、高德地圏API 直接使用外部App 導(dǎo)航。其主要優(yōu)勢(shì)是導(dǎo)航功能借助功能成熟的導(dǎo)航App。同時(shí)解決了最短路徑規(guī)劃和導(dǎo)航問題，進(jìn)一步完成車位導(dǎo)航任務(wù)。

系統(tǒng)利用Java、CSS 以及HTML 等編程技術(shù)開發(fā)微信小程序。利用3Ds Max、Maya、ZBrush、UE 以及AE 等動(dòng)畫制作技術(shù)開發(fā)停車引導(dǎo)動(dòng)畫，建立停車場(chǎng)模型；采取二維碼等信息處理技術(shù)儲(chǔ)存信息，利用TCP/IP 協(xié)議傳輸信息，最終實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)。設(shè)計(jì)過程如圖2 所示。

2 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)程序的構(gòu)建過程

2.1 反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)模塊及功能

反向?qū)ぼ囅到y(tǒng)程序由4 個(gè)模塊組成，分別是掃碼登記模塊、尋車導(dǎo)航模塊、記錄儀模塊和歷史記錄模塊。

2.1.1 掃碼登記模塊

該模塊的構(gòu)建過程如下：當(dāng)用戶在大中型停車場(chǎng)停車時(shí)，通過掃碼登記模塊輸入車輛信息，與此同時(shí)，掃碼即代表輸入特定停車位，用戶需要自行輸入車牌號(hào)和姓名作為登記信息并進(jìn)行保存，保存后在程序內(nèi)的地圖上即會(huì)標(biāo)記該停車位。

其主要實(shí)現(xiàn)的程序如下。

2.1.2 尋車導(dǎo)航模塊

當(dāng)用戶需要進(jìn)行反向?qū)ぼ嚂r(shí)，單擊尋車導(dǎo)航模塊對(duì)該停車位進(jìn)行位置導(dǎo)航，此時(shí)程序會(huì)跳轉(zhuǎn)到外部導(dǎo)航軟件。實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能的程序如下。

2.1.3 記錄儀模塊

記錄儀模塊可以通過其連接的攝像頭對(duì)停車位上的車輛進(jìn)行監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)調(diào)用攝像頭功能的程序如下。

2.1.4 歷史記錄模塊

尋車完畢后會(huì)在歷史記錄上留存記錄，歷史紀(jì)錄可以在反向停車功能服務(wù)結(jié)束后起到補(bǔ)充作用，成為車主因各種原因需要回到該停車點(diǎn)的依據(jù)，保留車主曾使用停車點(diǎn)的位置信息。實(shí)現(xiàn)由歷史記錄導(dǎo)航的功能的程序如下。

2.2 程序的運(yùn)行

程序的運(yùn)行步驟如下：1）打開程序進(jìn)入主頁面，如圖3所示。2）單擊車位導(dǎo)航界面，在默認(rèn)輸入該停車位后再輸入個(gè)人信息，如圖4 所示。在地圖上標(biāo)記的停車地位置信息如圖5 所示。3）單擊停車位自動(dòng)鏈接到“App 導(dǎo)航”，如圖6所示。接著，通過外部地圖軟件進(jìn)行導(dǎo)航，如圖7 所示。導(dǎo)航結(jié)束后將該點(diǎn)作為歷史停車點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)，如圖8 所示。

圖3 系統(tǒng)界面

圖4 信息輸入

圖5 顯示停車

圖6 App 導(dǎo)航

圖7 尋車路線圖

圖8 歷史記錄查詢

3 結(jié)語

通過該文設(shè)計(jì)的微信小程序?qū)崿F(xiàn)了在大中型停車場(chǎng)反向?qū)ぼ嚨哪繕?biāo)，解決了用戶“尋車難”的問題。通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可知，該文設(shè)計(jì)的尋車系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)在手機(jī)終端上進(jìn)行停車場(chǎng)反向?qū)ぼ嚨墓δ?，達(dá)到了最短路徑反向?qū)ぼ嚨哪康模瑫r(shí)該程序應(yīng)用簡(jiǎn)單、方便且快捷，達(dá)到了預(yù)期的目的。