郭 誼，洪 邦，于向龍

（海軍大連艦艇學(xué)院，遼寧 大連 116018）

1 研究目標(biāo)

隨著汽車制造業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提升，目前家庭汽車保有量很高，隨之也帶來了出行停車難的問題，特別在節(jié)假日、上下班等交通高峰時段，在商超、寫字樓等熱點(diǎn)區(qū)域，往往會出現(xiàn)車輛排長隊進(jìn)停車場的現(xiàn)象，既影響交通秩序，容易產(chǎn)生安全隱患，又耽誤時間降低出行效率。本文研究的目的即設(shè)計一套高效的汽車停泊智能預(yù)訂服務(wù)系統(tǒng)來解決停車難的現(xiàn)實(shí)問題。根據(jù)汽車運(yùn)營管理的實(shí)際情況和特點(diǎn)，利用最新部署完成的北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)及普及的5G移動通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對車輛的定位、調(diào)度和監(jiān)控服務(wù)，為智能預(yù)訂系統(tǒng)提供停泊車輛實(shí)時信息；利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對采集的車輛信息、停車場實(shí)時車位信息、道路交通信息進(jìn)行分析、判斷和處理，制定適合車主需求的車輛停泊方案；融入基于Web service 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺及移動手機(jī)軟件客戶端開發(fā)，便于客戶提報預(yù)訂需求、了解車位實(shí)時情況和支付停車費(fèi)用，協(xié)助政府對汽車調(diào)度進(jìn)行智能化、精細(xì)化管理。

2 研究內(nèi)容及思路

2.1 研究內(nèi)容及總體構(gòu)想

按照“需求提報—資源分析—供需對接”的服務(wù)流程，將預(yù)訂服務(wù)系統(tǒng)按功能區(qū)分劃分為3 個主要組成部分：客戶端、資源端和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，總體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 汽車停泊智能預(yù)訂服務(wù)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

2.2 具體方案設(shè)計

2.2.1 客戶端

客戶端主要實(shí)現(xiàn)車輛停泊需求的發(fā)布與停泊方案的接收，為進(jìn)一步提升其智能化水平和便捷性，還應(yīng)提供車輛信息管理、停車位導(dǎo)航及停車費(fèi)用支付等功能?？蛻舳丝砂窜囍餍枨笈渲靡韵履K：車輛停泊預(yù)訂信息發(fā)布模塊、車輛信息管理模塊和車輛行駛記錄模塊，如圖2 所示。

圖2 客戶端結(jié)構(gòu)圖

（1）車輛停泊預(yù)訂信息發(fā)布模塊

主要發(fā)布車輛停泊預(yù)訂需求信息，該模塊可以作為APP 安裝在手機(jī)客戶端，車主登陸后查看由預(yù)訂服務(wù)平臺提供的目的地附近各停車場車位供應(yīng)情況，并按照車輛停泊特殊要求選定合適的停車場，發(fā)出預(yù)約停車申請，包括目標(biāo)停車場名稱、本車號牌（防止限號區(qū)域）和泊車大概時長等信息，模塊還包含停車費(fèi)用支付功能。為確保信息交互，車輛停泊預(yù)訂信息發(fā)布模塊利用手機(jī)無線網(wǎng)絡(luò)的藍(lán)牙功能與車輛信息管理模塊連接，利用5G 網(wǎng)絡(luò)功能與預(yù)訂服務(wù)平臺連接。

（2）車輛信息管理模塊

主要對汽車相關(guān)信息進(jìn)行統(tǒng)計，內(nèi)容包括車輛型號、排量（主城區(qū)限制）、長寬高維度（路徑限高）和車牌等數(shù)據(jù)，這些信息將會影響到具體目的停車場和行駛路線的選擇。由于這些數(shù)據(jù)一般隨車輛固定不變，所以可以直接制作一個電子標(biāo)簽安裝在車輛上，每個電子標(biāo)簽都有一個唯一的編碼，作為車輛的身份識別。為方便車輛信息上傳到其他平臺上，車輛信息管理模塊還應(yīng)具備無線收發(fā)功能，例如配置藍(lán)牙收發(fā)單元。

（3）車輛行駛記錄模塊

主要能夠完成車輛定位跟蹤，通過北斗定位系統(tǒng)中的GIS 服務(wù)構(gòu)件獲取車輛地理位置信息，依托電子地圖功能顯示車輛行駛軌跡、實(shí)時定位數(shù)據(jù)。獲取的定位信息可通過5G 網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)時發(fā)送給預(yù)訂服務(wù)平臺，幫助其隨時解算車輛到場時間，依據(jù)停車位變化優(yōu)化客戶的停車規(guī)劃。模塊還具備BDS 導(dǎo)航功能，即根據(jù)接收到的停車規(guī)劃，通過北斗提供的位置信息，計算出最佳的移動路徑，并準(zhǔn)確無誤地停在相應(yīng)的車位上。其定位流程如圖3 所示。

圖3 北斗定位系統(tǒng)工作流程

2.2.2 資源端

資源端主要實(shí)現(xiàn)停車場空閑車位信息的發(fā)布與入場車輛車位導(dǎo)航方案的發(fā)送，可以實(shí)時提供停車場所有車位的預(yù)留情況、預(yù)訂情況以及車位對泊車的尺寸要求，并能夠在汽車入場后提供預(yù)留車位導(dǎo)航功能。資源端主要配置：車位信息管理模塊和停車導(dǎo)航服務(wù)模塊，如圖4 所示。

圖4 資源端結(jié)構(gòu)圖

（1）車位信息管理模塊

各停車場根據(jù)實(shí)時車位空閑情況進(jìn)行統(tǒng)計，向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺上傳其車位可供停泊的信息，包含車位所在停車場名稱、位置和停車要求（車輛尺寸），停車位情況（編號、樓層），可停泊車位的收費(fèi)情況等。如果有多輛車主選擇同一停車場，造成車位緊張，則根據(jù)先前從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺收集到的客戶端停車需求和車輛預(yù)計進(jìn)場時間進(jìn)行排序發(fā)號，做到按時分配，并將排隊情況及時反饋給客戶端用戶，做到動態(tài)調(diào)整。各停車場可安裝紅外檢測、超聲波檢測、視頻檢測、地磁檢測和微波雷達(dá)檢測等自動車位檢測設(shè)備，通過5G 通信網(wǎng)絡(luò)組建物聯(lián)網(wǎng)（IOT），將車場車位信息實(shí)時準(zhǔn)確地智能統(tǒng)計上報。（2）停車導(dǎo)航服務(wù)模塊

停車導(dǎo)航服務(wù)模塊主要針對地下停車場，車輛入庫時，通過掃描其固有電子標(biāo)簽，獲取車輛基本信息進(jìn)行審核，無誤后將其預(yù)訂車位情況下發(fā)客戶端，做好道路規(guī)劃，引導(dǎo)車輛駛?cè)胪＼囄弧?/p>

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺作為整個系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，需要對客戶端的汽車停泊需求信息進(jìn)行采集，形成用戶申請信息；并收集資源端停車場發(fā)布的實(shí)時車位狀態(tài)數(shù)據(jù)，形成停車位資源信息；最后通過數(shù)據(jù)庫匹配策略，對停車需求與供給信息進(jìn)行最大化使用效率配置，做到按需分配，并將配置結(jié)果及時反饋給車主和停車場，完成汽車停泊預(yù)訂服務(wù)。這種服務(wù)是動態(tài)而不是靜態(tài)的，必須實(shí)時掌握客戶端的行駛信息，分析道路擁堵情況并更新入場時間，還要對停車場剩余車位進(jìn)行動態(tài)更新，及時提供備用車場及停車位的推薦業(yè)務(wù)，為客戶提供更好的服務(wù)體驗。所以在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺中要融入大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，其流程如圖5 所示。（1）停車預(yù)訂服務(wù)分析模塊

圖5 大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理流程

主要對接收到的客戶端停車預(yù)訂信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，按照其車輛電子標(biāo)簽梳理目標(biāo)停車場位置范圍、車牌號、車型和停泊時間進(jìn)行分組，并通過其提交的車輛行駛信息隨時更新其入場信息，將這些分組后的實(shí)時停車需求信息發(fā)送給供需匹配方案數(shù)據(jù)庫。

（2）車場車位信息分析模塊

主要對接收到的停車場空閑車位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，按照其距離目的地遠(yuǎn)近、車位余量、停車費(fèi)用和附近交通狀況等進(jìn)行分組，并進(jìn)行動態(tài)更新，將這些分組后的實(shí)時車位服務(wù)信息發(fā)送給供需匹配方案數(shù)據(jù)庫。

（3）供需匹配方案數(shù)據(jù)庫

供需匹配方案數(shù)據(jù)庫主要基于Web service，通過比對停車預(yù)訂服務(wù)分析數(shù)據(jù)和車場車位信息分析數(shù)據(jù)，按照數(shù)據(jù)庫行業(yè)專家提供的配置方案權(quán)重，以最大化停車場利用率完成停泊需求與車位供給匹配。由于還要考慮到因道路擁擠情況造成的車輛進(jìn)場時間改變，以及停車場突發(fā)的車位余量不足等狀況，數(shù)據(jù)庫還應(yīng)采用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，綜合融合各類影響因素，做出數(shù)據(jù)挖掘處理，合理制定隨要素變化的動態(tài)停泊方案，然后將后臺服務(wù)結(jié)果反饋給信息收發(fā)模塊，并將車輛信息與停車位匹配的方案發(fā)送給客戶端和資源方。

（4）信息收發(fā)模塊

信息收發(fā)模塊主要完成網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺與客戶端和資源端的信息交互。通過5G 通信網(wǎng)絡(luò)接收客戶端采集到的數(shù)據(jù)，通過寬帶互聯(lián)網(wǎng)接收停車場發(fā)布的資源信息，內(nèi)部數(shù)據(jù)通過B/S 訪問模式傳輸給匹配方案數(shù)據(jù)庫，從而完成內(nèi)、外部信息數(shù)據(jù)的傳輸。

2.3 關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)

從總體結(jié)構(gòu)和信息交換處理方面系統(tǒng)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括以下3 個方面：北斗定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)引入、車輛信息數(shù)據(jù)移動傳輸和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺數(shù)據(jù)分析。

2.3.1 北斗定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)引入

2020 年6 月，北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)完成全球組網(wǎng)部署，可以用北斗衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，在車輛上加裝北斗衛(wèi)星定位終端設(shè)備，實(shí)時提供車輛行駛信息，包括定位、車速和路線擁堵情況等，便于下一步進(jìn)行車輛停泊需求對接和導(dǎo)航引導(dǎo)。北斗三號全球范圍定位精度優(yōu)于10 m，測速精度優(yōu)于0.2 m/s，授時精度優(yōu)于20 ns，服務(wù)可用性優(yōu)于99%，實(shí)測導(dǎo)航定位精度達(dá)到2～3 m，甚至可提至厘米級。若進(jìn)一步研制電子標(biāo)簽與北斗認(rèn)證相結(jié)合，則可以為車輛提供自動識別功能，防止黑車、套牌車和報廢車輛上路問題，輔助執(zhí)法部門加強(qiáng)車輛監(jiān)管。

2.3.2 車輛信息數(shù)據(jù)移動傳輸

由北斗定位系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)還必須實(shí)時傳輸給網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺，所以必須解決車輛移動平臺與云端平臺之間的數(shù)據(jù)信息傳輸問題，包括實(shí)時車輛行駛信息、車輛停泊需求信息等大容量數(shù)據(jù)。目前，5G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)之一，我國已建成5G 基站超過115 萬個，占全球70%以上，是全球規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)的5G 獨(dú)立組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。所以采用5G 通信技術(shù)作為車輛信息數(shù)據(jù)的移動傳輸介質(zhì)，將客戶端軟件嵌入移動手機(jī)平臺，利用藍(lán)牙接收車載北斗定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，利用5G 通信網(wǎng)絡(luò)上傳車輛信息數(shù)據(jù)。

2.3.3 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺數(shù)據(jù)分析

為使系統(tǒng)具有更智能的停泊預(yù)訂服務(wù)能力，還必須對車輛的行駛狀態(tài)、停泊需求與停車場的空位情況、停車要求實(shí)時動態(tài)匹配，這就涉及大數(shù)據(jù)的采集、處理和分析等技術(shù)運(yùn)用。大數(shù)據(jù)分析可以獲取需方的個性化需求，幫助供方定準(zhǔn)定位目標(biāo)，然后依據(jù)需求提供產(chǎn)品，最終實(shí)現(xiàn)供需雙方的最佳匹配?？梢詰?yīng)用大數(shù)據(jù)分析的數(shù)據(jù)挖掘算法、預(yù)測性分析能力及數(shù)據(jù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)管理對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)停車需求與停車位資源的最優(yōu)配置。

3 結(jié)束語

針對近年來私家車數(shù)量大幅度提升，導(dǎo)致車輛出行時特別在高峰時段和熱點(diǎn)區(qū)域找不到停車位，從而引起交通擁堵或交通事故，為了解決這種情況，本文基于北斗定位和5G 技術(shù)對停泊客戶端的信息發(fā)布方面展開研究，設(shè)計了一種汽車停泊智能預(yù)訂系統(tǒng)，使停車更加高效，車位利用率更高，緩解城市交通壓力。