摘要:隨著我國汽車保有量的增加，大型地下停車場也逐漸增多，滿足了人們停車需求的同時，也帶來了尋車困難等諸多問題。提出了利用藍牙技術進行停車場內反向尋車的理念:通過手機藍牙與停車場內iBeacon設備的BLE(低功耗藍牙)技術進行區域劃分，手機終端進行信息處理并提出尋車路線，完成離線導航。在MATLAB環境下進行了試驗模擬，結果表明系統具有較強的實用性和便利性。該技術擺脫了傳統尋車系統對GPS信號的過度依賴，形成了以iBeacon“定位信號”為核心的全新定位、導航模式。

　　關鍵詞:交通運輸工程;藍牙識別;反向尋車;BLE技術;定位信號

　　在大型地下停車場中，車主們時常會忘記自己愛車的停放位置，耗費半個小時甚至更多時間也未找到車輛的報道屢見不鮮，停車難、找車難日益成為制約我國大中城市經濟發展的瓶頸[1-2]。單調的停車場環境、場內微弱的網絡信號都是車主難以順利找回愛車的阻礙[3]。

　　樊勇等[4]開發了采用指紋識別技術的尋車系統，客戶在整個停車及尋車的過程中只通過指紋進行定位或驗證，擺脫其他輔助定位物品如停車卡、條碼等的限制;劉譯澤等[5]則提出了智能車庫的理念，利用停車庫內指示燈對進庫車輛引導至停車位，確定車輛停車位置，尋車時再依靠尋車查詢屏(器)幫助車主尋車;郭芝源等[6]利用二維碼技術設計了停車場的反向尋車系統，通過3G/WiFi網絡上傳、下載停車位信息，完成反向尋車的引導;國外對于反向尋車技術方面的研究比較少，側重于研究泊車時的微觀巧為，其中最早的是W.YOUNG等[7]設計的PARKSM系統，最大的特點是能夠借助手段模擬停車場內車輛尋找停車位的過程;而P.V.WAERDEN等[8]通過對愛因霍芬市相關停車場內駕駛員停車行為的統計研究，得出駕駛員停車位選擇與停車位本身特點之間的聯系。

　　以上研究成果主要存在兩方面的缺陷:一是對硬件設備要求較高(如尋車查詢屏)，停車場管理方所需安裝成本較高;二是尋車系統需依賴于網絡信號，不利于地下停車庫等信號不穩定處使用。通過藍牙設備將停車場進行區域劃分，利用手機對停車場定位信號的識別能力(即藍牙信號ID的識別)對停車場區域進行定位，并結合停車場地圖完成尋車路徑的規劃，降低了停車場購買設備的成本，對車主的尋車體驗也有了很大的提升。

　　1反向尋車系統

　　反向尋車系統的設計主要由定位系統、路徑規劃兩部分組成。在停車場內，通過對定位信號的合理布置，使每一個信號控制、管理一個特定區域，構成完整的定位系統，并以此為依據輸出停車場區域分布圖作為路徑規劃中的地圖。系統識別的定位信號確認用戶或停車位置，根據區域圖及用戶、車的相對位置，規劃出一條有效的最短尋車路徑。

　　2定位系統

　　本系統要求信號節點能長時間、持續正常工作，避免管理方頻繁的維護;其次，本系統中的信號節點能被手機藍牙檢測到即可，無需承擔其他復雜的工作。因此，可選擇具有BLE技術的iBeacon設備作為系統中的信號節點。

　　2.1定位原理

　　在停車場內安置的iBeacon設備，利用其BLE技術向周邊發送自己特有的ID，手機掃描定位信號并加以識別，以確認車與人的位置。通過對設備的合理布置，完成區域的有效劃分，保證停車場內所有停車位均被信號覆蓋，且盡可能降低相鄰信號間的干擾，確保系統正常運轉。

　　2.2區域劃分方法

　　經過調研發現，行車道兩側均布置有停車位，且車頭朝向行車道:基于停車位布置格局，對區域劃分原則如下:1)區域內的停車位均被至少一個、至多兩個信號覆蓋;2)任一停車位能且僅能在一個區域內;3)一個區域僅包含緊鄰行車道兩側的停車位;4)區域的形狀呈矩形;5)特殊位置如停車場角落、拐角處等，一個區域內的停車位可少于(不可多于)既定數量。

　　2.3停車場劃分模型

　　2.3.1條件假設

　　1)iBeacon廣播半徑可根據需求進行調控;2)用戶具有基本的判斷能力;3)停車場布置大部分區域如說明文檔，即垂直式停車位，且行車道兩側各一排。4)廣播信號的傳播范圍呈圓形擴散，而區域的形狀呈矩形，本系統中，要求每一個區域中所有的停車位都必須被該區域對應的定位信號所覆蓋。其中，信號覆蓋的認定條件為:停車位(包括上下列距各一半)投影在行車道邊線上的線段完全被藍牙信號覆蓋。

　　3線路規劃

　　3.1線路規劃

　　停車場地圖中，規定每列中兩停車位之間的距離為a，每列行車道之間的距離為b。系統獲取到停車位位置(x1，y1，z1)與用戶位置(x2，y2，z2)后(x為所在樓層，y為所在列，z為所在行)。根據改進后的Dijkstra算法，只計算確定起點到確定終點的最短路徑，即以用戶位置為起點、停車位置為終點，規劃出最短有效路徑[9]。

　　其中，路徑僅由兩兩垂直或平行的線段組成。由于各停車場內實際環境的限制，為保證系統規劃路線的通達性，將默認停車位間不可穿過，即區域間不可橫向穿越，車主只可沿行車道方向行走。系統在此基礎上為車主提供最短尋車路線，保證車主依據該路線能以足夠短的時間找到愛車，稱該路線為“最短有效路線”。路徑通過繪制有色線段在地圖中顯示。

　　3.2尋車導航

　　在用戶尋找車輛的途中，系統將反復檢測用戶位置并進行記錄、路線的繪制(以不同顏色繪制以區別于規劃路徑)以便于用戶參考兩條路線進行實際最佳路線的判斷。參照規劃路徑與實際路線相互關系，以及對停車場內標識牌的利用，可實現無網絡狀態下的導航功能。此外，用戶根據自行行走路徑尋車失敗后，系統可重新規劃新路徑，并將原路線信息清除。

　　4結語

　　本系統將iBeacon信號范圍與停車位區域相聯系，通過對信號半徑的設置避免了多信號的干擾，利用iBeacon廣播ID的特點，對人、車所在位置進行區域定位。同時，系統作用于手機，用戶能隨時在手機上查看位置信息與規劃路線，擺脫了“找車機”終端的束縛;隨時隨地的路線規劃，也為用戶提供了便利，符合時代發展潮流[10-11]。而利用iBeacon的BLE技術以及藍牙的傳輸功能，在沒有網絡信號的停車場內，系統也能為用戶提供便捷的服務，增強了本產品的實際運用價值與應用前景。

　　本設計在未來還可在以下幾個方面進行發展:將定位信號的覆蓋范圍擴大至停車場所有區域，取消用戶使用條件的限制;將定位信號與地圖信號融為一體，使停車場的布置簡單化;停車位置的確定從客戶確定向系統自動判定發展，讓用戶只有在需要使用該系統尋車時才需打開軟件，減少用戶的操作步驟;增加停車時尋找空閑車位功能。

　　參考文獻(References):

　　[1]何斌，蔣鈴鴿.一種基于傳感網技術的智能停車場車位檢測器方案設計與實現[J].科學技術與工程，2013，13(23):6774-6780.HEBin，JIANGLingge.Aschemedesignandimplementationofparkingdetectorinintelligentparkinglotsystembasedonwirelesssensornetworktechnology[J].ScienceTechnologyandEngineering，2013，13(23):6774-6780.

　　[2]何國豐.停車誘導系統的發展與應用特點分析[J].中國安防，2014(5):55-58.HEGuofeng.Comparativeanalysisofthedevelopmentandapplicationofparkingguidancesystem[J].ChinaSecurity&Protection，2014(5):55-58.

　　[3]張宇.基于“互聯網+”模式的室內停車場系統設計與核心技術研究[D].杭州:浙江大學，2016.

　　相關刊物推薦：《科學技術與工程》是中國科協主管，中國技術經濟學會主辦，國內刊號CN：11-4688/T;國際刊號ISSN：1671-1815，郵發代號2-734。為《中文核心期刊要目總覽》2011年版核心期刊(中文核心期刊)、《中國科技論文統計源期刊》(中國科技核心期刊)和《中國學術期刊綜合評價數據庫(AJCED)統計刊源所檢索、統計的源期刊。主要內容包括科學技術發展前景和重大建設工程進展情況，科學技術與工程方面的新成果、新知識、科技界和工程界的熱點問題等。適合科技工作者、工程技術專家、領導同志、管理干部和圖書資料館(室)訂閱。