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智能停车场系统综述

Faheem,S.A.Mahmud,G.M.Khan,M.Rahman,and H.Zafar

摘要

由于世界工业化进程加快，人口增长迅速，城市发展缓慢以及现有的停车位管理不善，导致了“停车难”的问题。因此人们迫切地需要一种安全，智能，高效和可靠的系统，来用于查询空闲的停车位并引导人们正确停车，提供一个合理的停车费用并对停车位进行适当的管理。一个智能的停车系统可用于停车引导和停车位的管理，并且可以对这些功能进行一个深入的经济分析。本篇论文所讨论的停车系统能够极大部分的解决一些由于缺乏可靠，高效和现代的停车系统而引起的问题，同时，经济分析技术将有助于分析各个功能的可行性。

关键词：智能交通系统；模糊逻辑；无线网络

1. 介绍

世界的工业发展反映在汽车数量增加这一点上[1]，而汽车数量的增加也导致了许多与停车相关的问题。缓慢的城市规划则使得问题变得更加严重[2]。寻找停车位是一个耗时的过程，这个过程不仅影响着经济活动的效率，而且也影响着社会交往和交往成本[3]。由于停车场不与网络公司进行合作，故网络公司不能在互联网上及时的更新车位的信息。某些大型汽车无法进入平常可用的停车位，因此需要一个可以考虑车辆所有相关信息的系统，来为所有车辆寻找停车空位。

由于人为失误是造成交通事故的主要原因，因此，在停车场内进行停车检查，引导车辆停车去避免事故等技术是研究的一个重要领域。这些技术的目的是减轻司机的负担，改善交通能力，同时也可提供可靠安全的汽车功能[4]。

由于使用硬币或者代币的停车计价系统需要人力来管理停车场，并且要求司机使用准确的零钱来支付停车费，故它是一种效率低下的系统[2]。停车管制和执法系统可提供高效且有效的检测仪表，并对任何违规停车情况进行检查。结果就是可以尽量利用停车位来增加停车费的收入。然而，它还是需要一些资本家的投资[5]。当前由于司机可以在不受任何限制的情况下停车，有些停车位不能完全使用，故目前使用的停车系统效率不高。

智能停车服务是智能交通系统的一部分(ITS)，根据他们提供的新功能，可给出不同的停车设施。这项服务不仅管理着停车设施的内部操作，而且还被设计用于与停车设施相关的不同方面。

智能停车系统在未来可以提供的服务有：

• 停车位信息系统和停车预订系统可以提供先进的导航服务。
• 移动电子商务系统和不间断工作的门禁系统可以通过电子来收取通信费。
• 自动导航系统可以有助于安全驾驶。
• 一个在停车设施内的导航系统可以提供最合理的交通管理。
• 为汽车提供有效的安全保障。
• 还可提供强大的功能，方便系统管理员和停车场管理人员管理停车场。

关于未被占用的车位的可用性的资料；在驾驶员进入停车场之前，通过车位可用性信息系统来给司机提供信息。驾驶员可以通过停车预订系统预定空的停车位。连续出入系统可以通过减少时间消耗的方式（如获取罚单）和自由的选择任意一种支付方式来给司机带来便利。停车场内的导航系统可以用来寻找空闲的停车位，然后引导司机到空闲的停车位停车。

同时进一步的改进会得到更好的系统，比如在线预留停车位和使用智能卡，可以帮助驾驶员快速，安全且便捷的找到目标空闲停车位。尽管该系统不需要人力，但是它仍然能够了解车辆的进出情况以及停车位的占用率。同时这些系统也能有效地减少交通堵塞，是因为这些系统可以有效地减少街道两旁的停车数量。这些新型系统将通过增加客户数量从而促进停车业务的发展[7]。

随着现代技术的发展，车载信息系统也逐渐先进，这也是昂贵的豪华汽车的标准装备。这些系统由手机、电子地图和卫星组成，并通过无线技术导航来使司机获得道路的实施情况。

智能停车服务的最新进展是停车位协调系统，这与以前的停车信息系统有很大的不同。停车位协调系统利用停车设施的链接和整合，在车辆信息系统和停车设施之间进行谈判和协调。该系统是一个可预置初始停车费用，提前预定停车场，规划当前位置到停车设施的最佳路径，然后进而到达目的地停车位的过程。协调工作是该系统的一项重要任务。该协调系统就像一个买卖双方都决定交易条款的业务，最终目的是双方达成最好的交易。

停车场信息系统与停车位协商系统为智能停车服务奠定了基础，并且它可以解决所有与交通相关的问题。

本文的其余部分包括设计智能停车服务的各种方法，都可以为该系统的经济分析方法提供一种见解。

1. 为智能停车场提出的各种技术

本节总结了能有效实现智能停车场系统的一些相关技术。

• 1. 专家系统

基于流媒体技术的专家系统可以解决分散且复杂的交通环境问题。它们也被认为是奠定停车协调和制导系统自动化机制基础的主要武器[8]。流媒体具有自主性，反应性，适应性，主动性和社交能力等优点，可用于解决具有高度动态性和互动性的问题[9]。

多主体系统是一种建模技术。它是用于表示具有智能显示功能，自主性和交互程度的元素的系统[10]。移动的流媒体可以在网络的节点内移动，并且可以在运行的时间内动态生成。它们被发送到目标系统，用最新的代码和算法执行不同的任务。移动的流媒体还会减少网络上的数据传输。它提高了系统的延展性，可调性和耐受性[11]。

有些系统由于没有考虑停车费用，故并未给消费者提供最好的停车设施。在未协商停车费用的情况下，消费者失去了寻找更便宜更好的停车位的机会[8]。因此，通过智能代理系统，必须考虑停车价格的可协商范围，以便为驾驶员选择尽可能最好的停车设施[3]。代理商能够计划，移动，执行，检查和协调执行其任务。为用户提供一个议价平台；[9]提出了一个将移动代理与多系统集成的智能停车协调与制导系统。移动的流媒体可以在汽车和停车设施之间进行主动，稳定和快速的协调。流媒体的移动有助于缩短协调时间并减少通过无线网络传输的数据量。它们还提出一种谈判算法，这与我们的谈判类似。

一种基于流媒体的智能停车协调和制导（ABIPNGS）的多主体系统将移动流媒体技术与多主体系统相结合，并同时利用固定和移动两种流媒体技术。本文详细讨论了运输系统中对于流媒体的使用情况。

基于双层交通图的多阶段导航技术被用于停车路线的协调和导航。 系统的实现是通过移动流媒体，消息队列，流媒体容器和代理执行环境在扩展的FIPA体系上进行[16]。它利用FIPA标准的交互操作性和移动流媒体的延展性。通过流媒体的亮度，可调整性和合作性，整个服务环境可以自动完成对园区的搜索，选择停车费，预订停车场，协商停车路线并直接到达停车地点。[16]讨论了分布式主动停车引导信息系统（APGIS）。它同时支持静态和动态的流媒体，自动执行搜索停车，协商停车费用，停车位的预定和停车路线的协商，但是却不打扰停车场和驾驶员。

本节还讨论了移动机器人的分布式智能运动控制[17]。它还提出了一种多功能的智能机器人的系统，它涉及到移动机器人的建模，规划和协调功能。该系统由主控制核心主体，用于安全轨迹生成的学习导航主体组成，并允许机器人向受限环境目标移动。使用自适应中性算法来学习和保证机器人能够成功运动。第三个主体负责机器人的定位以及更新机器人的地图。第四个主体负责沟通，处理和协调任务。模糊机动和停车主体，处理停车和移动的任务。一个模糊机动和停车主体关系到移动和停车任务[18]。针对户外移动机器人导航系统，采用了多智能体系统的多智能控制方法。为了信息融合的环境用社，提出了一个分布式多主体系统[19,20]。图1显示了ABIPNGS组织模型。

图1. 基于主体的停车辅助系统

• 1. 基于模糊逻辑的系统

如果有一个人为错误产生的过程，那么一个支持操作者的系统；被安全有效的提出了。该系统是通过

• 检测
• 运动规划
• 提供信息

模糊理论被用于构建高层次专家的支持知识和启发式。本文所讨论的方法可以使汽车能够独立行驶在不同类型的道路上[4]。它还设想了向倒车，平行停车和三点转弯这样的运动。为何自动获取一个正常的汽车控制系统，这种方法是用了一种从人类技能中收益的自我训练系统。

为了训练和测试，汽车驾驶模拟器与GenSoYager模糊神经网络相结合。为了复制可用信息的模糊性，选择模糊控制系统。然后可以在神经网络架构上实现基于模糊规则的系统。这是学习，回忆，概括和适应训练数据的主要来源。神经模糊系统具有像人类一样的推理能力，并具有专业知识。

为了减少计算时间，提出了一种基于FPGA的模糊逻辑控制器（FLC）[22]。FLC可用于设计具有基于FPGA的控制器和自动回车并行。[23]给出了动态环境下卡车和拖车后向运动控制的模糊方法。然后将该方法扩展到卡车路径具有障碍物的条件。在第一种情况下，我们假设静止的障碍物。在第二种情况下是移动障碍物，可以使卡车驶向停车设施。超声波和3D视觉传感器可用于识别平行停车和合适的停车位。由于智能的模糊逻辑，故驾驶员可以在确认后完成停车。超声波传感器纵向识别物体和障碍物。一种车位纵向和横向运动的两阶段方案被用于寻找合适的停车场。

• 1. 基于无线传感器的系统

无线传感器网络（WSN）由许多低成本的传感器节点组成。他们通过节点上的无线通信模块安排自己制作一个ad hoc网络。每个节点上都有不同类型的传感器，计算单元和存储设备。为了收集，处理和传输信息，功能部件可以使传感器快速方便地安装。由于WSN很容易安装在正常的环境中，并且它们可以提供定位和监视的数据，所以它们有着很好的前景。视屏传感器有两个缺点。第一个是价格昂贵。其次，传感器有时会禅城巨大的数据；其通过无线网络的传输是繁忙的。

1. 讨论了基于WSN的智能停车场系统。该系统由安装在停车场的低成本无线传感器组成。每个停车位都有一个传感器节点，用于检测和检查停车位的占用情况。传感器节点用于检测停车场的状态，停车场通过安装的无线传感器及其网关可以定期将状态转发到数据库。执行各种管理功能，如查找空置停车位，自动收费，安全管理和统计报表；数据库由上层管理系统访问。该系统的原型是使用十字弓微尘实现的。基于无线传感器网络的停车场系统为节点装载光，声音和声音传感器。Irisnent 1提出了一种用于普遍感知网络的广域架构[26]。这将允许用户通过分布式访问的方法，以他们自己的方式获得可用停车空位的信息。为了检测和识别汽车，该系统使用摄像机，麦克风和运动监测器。所有传感器的数据都在网络环境中处理，然后发布到网络上。这些信息可以有用户从互联网上获取。由于摄像机产生的数据量很大，传输和处理数据需要大量的资源，如通信带宽，处理周期和能量。但是提到的资源在无线网络中是有限的。

本节讨论了基于无线网络的交通应用技术[27]和MIT智能交通系统[28,29]。汽车传感器安装在道路两侧和路面上，用于检索车辆所需的信息。这些系统不是为停车管理而设计的，尽管它们对检查交通和路况很有效。这些系统中使用的硬件也很昂贵和复杂。为了准确和可靠的检测停车设施中的车辆，[30]中提出了磁性和超声波传感器的使用方法。修改后的min-max算法用于通过磁力计检测车辆，同时还利用了超声波传感器的算法。

还有其他一些解决方法，重点是使用传感器技术（磁力计和摄像机）用于停车场应用。然而，磁力计对于环境问题很敏感；这可能导致有时检测不准确。我们还必须将磁力计放在靠近汽车的地方，因为它可以测量汽车出现时地球磁场幅度和方向的变化。虽然可能在停车场入口附近；但由于没有入口标记，车辆有在高速行驶，因此无法在高层进行。基于摄像机的解决方案非常昂贵，并且生成的大量数据很难通过无线网络中的多跳传输。这些差异，包括人为在内的停车位中的有其他物体的移动降低了磁力计或摄像机单独适用于停车场管理的适用性。交通监控系统利用磁力计检测车辆的存在，并估计街道交叉路口和停车设施附近的车辆速度[31]。这些词性特征有助于系统对车辆进行分类和重新识别。

[32]中提出了一种使用磁性传感器的可靠WSN系统的设计和实现问题。停车场中的磁性传感器将停车信息传递给道路两侧的接入点。系统可以实时找到空闲车位，然后将这些信息转发给用户。一种基于磁力计签名测量的检测方案被提出来[32]并且在Mica2微尘上得以实现。采用Tyndall[30]开发[34]的DSYS25z磁性传感器[33]板作为D-系统项目的一部分，用于实现停车管理系统的分层架构[35]。在停车场环境中，一些与无线通信相关的问题得到了强调，并且根据实验结果提出了动态和鲁棒性路由，以及延迟重传的建议来克服问题。对于通过总线式网络连接超声波传感器进行功率分配和传感报告传输的多层停车场，Sipark PMA[36]是突出的停车引导系统之一。驾驶员在进入停车场之后，通过导航系统明确最短路线驶向停车位。

[9]中基于传感器网络的智能路边停车管理系统，解决了ITS现有的路边停车系统存在的硬安装和浪费电源的严重问题。节点上的传感器体积小，耗电量低。它们感知地球磁场的干扰来识别车辆。节点定期休眠，并由内部微控制器唤醒已收集停车相关信息并与其他传感器进行通信。这种周期性睡眠也有助于节省电力。图2显示了实现的一般情况。

图2. 带有磁传感器的WSN系统

• 1. 基于GPS的系统

通过当前基于GPS的车辆导航系统，向驾驶员提供关于目的地附近停车位的位置和可用性的信息。提供停车场的当前状态的信息。提出了一种基于对停车场过去和现状的利用的科学解决方案[37]。泊松算法用于对停车场可用性的建模。[37]中还提供了一种智能算法，帮助驾驶员在停车位最大概率空闲时去插槽停车。Cerreo[38]对路边所停车辆进行了为期一年的研究，重点关

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