IPv6让停车定位更精准

2020/08/26

系统设计背景

随着社会与经济的发展，教师群体的私家车拥有量迅速增长，同时高校与社会的交往也日益密切，吸引了大量的社会车辆进入校园。北京工业大学由于市属高校的性质，学校三分之二的学生都是北京本地学生，大多数学生都有自己的车辆，并且学生家长也会时常到学校看望学生，从而造成校园内部静态车辆众多，而校园停车设施规划滞后，停车泊位紧缺，缺乏规范管理，车辆随意停放，造成了校园交通问题。高校作为区域停车场的一个集合，在停车方面存在与公用停车场有着很多共同的特性，一般都是上班时间学校车辆较多，下班后车辆较少，停车高峰期与教学时间存在交叉，给校园交通的处理带来较大压力。校园停车场景如图1所示。

通过目前的现状可以分析出，校园内停车问题主要分为三部分：其一，缺乏整体规划，如有些停车场规划时没有从整体进行考虑，且缺乏配套的管理措施，在停车资源不足的情况下，这部分停车场的使用率较低；其二，违规停车现象严重，车辆没有按照规定停放，存在1辆车占用多个泊位现象，浪费停车资源；其三，缺乏规范与智能化管理，学校内停车场是免费开放的，缺少专人管理，停车秩序混乱，校外的车辆也很容易进出，造成校内停车位不足。

近年来，在各停车场内，RTLS(Real Time Locating Systems)技术也得到了广泛的应用，以解决停车场的车辆管控问题。RTLS是一种特殊的局部定位系统，通过若干个的信号接入点对区域内待识别标签进行数据交换并计算出标签位置。RTLS实时定位技术是指在一个指定的空间内，通过采集目标物体的相关信息，按照约定的协议与后台或服务器进行信息交换或通信，并采用AOA(Angle-of-

Arrival)、TOA(Time-of-Arrival)等测距算法实现对目标物体的智能化识别、定位、跟踪和管理的一种无线实时定位技术。目前，RTLS主要应用于物流服务、仓储服务和其他服务，如仓库、厂房、港口、学校和医疗场所。UWB技术是一个介于雷达和通信之间的应用，能够精确地理定位。例如，使用UWB技术的能够提供三维地理定位信息的设备。

UWB技术是一种使用1GHz以上带宽且无需载波的先进无线通信技术。每个标签以UWB脉冲重复发送数据帧，标签发送的UWB脉冲串被接收器接收，每个接收器利用高感度的短脉冲侦测器测量每个标签的数据帧到达接收器天线的时间，HUB处理单元利用参考标签发送过来的校准数据，确定标签到达不同接收器之间的时间差，并利用三角定位技术及优化算法来计算标签位置。UWB定位系统由定位应用软件、基站和标签三部分组成，能够实现高精度的定位，且定位稳定性好。系统可通过直观图形界面实现标签可视化管理及实时的位置跟踪，定位应用软件主要是根据定位基站获取到的数据，计算出标签的位置，提供系统使用。如图2所示。

图 1 校园停车场景

本文提出的系统在停车定位方面主要依赖于UWB 6.4G技术。当有标签的车辆进入停车位时，定位设备会根据车辆停放位置产生完整数据，方便车辆定位管理。当没有标签的车辆进入车位时，定位设备中的雷达会判断车辆停放的车位产生不完整数据，这时需要依托车牌识别技术完善车辆信息，补充完整收费数据。利用UWB和车牌识别两种新技术，将使得系统的定位更加精准、收费管理更加方便。系统网络通信是基于IPv6网络技术，以缓解校园内IPv4地址不足的问题，而且系统采取校园无线Wi-Fi进行数据传输，能够与当前校园网络良好融合，无需重新组网就能投入使用。

需求分析

校园停车场与社会停车场的用户受众面不用，一般的停车场主要是面向社会用户提供停车、车位租赁、快速收费等服务，向社会推广停车场。而校园的停车区域及管理主要服务对象是学校教师和外访参会人员。

图 2 设备标签\基站示意

北京工业大学现有的停车系统是基于车牌识别的匝道车辆管理系统，该停车管理系统就目前智慧校园发展进程来看，还存在很大的局限性。主要表现在：不能实时管理校园停车场及查看整体规划情况，不能实时监测校园停车定位情况，尚未实现手机自动扣费、停车导航、反向寻车等智能化停车方式。经过多次深入调研，分析出以下主要问题：1.缺乏整体规划；2.停车区域缺少透明化；3.缺乏规范管理；4.停车数据管理难度较大。

本系统是在当前智慧校园应用与智能停车应用的背景下开发设计的。主要对传统校园停车功能进行智能化改造，实现停车场实时监控与管理、停车数据库统计。本系统的用户角色设定主要是针对学校后勤部门的管理者。对于学校来讲，管理者希望将停车场、停车位对象实例化，当学校有重要活动时，能够实时开放或者关闭停车区域，并及时通知到需要停车的用户。其次，学校目前的停车系统在数据统计方面存在很大的局限性，常常需要手动统计。另外，校外人员到校参会时需要打印纸质车证，在后续业务处理上很不便捷。因此，本系统特别针对管理者的用户需求，将停车场可视化，主要实现管理者对停车场进行相关设置和统计数据等主要功能。

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