基于移動(dòng)通信的城市停車(chē)誘導信息系統設計

1 引言
停車(chē)誘導信息系統PGIS(Parting Guidance and Informa-tion System)是智能交通系統ITS(Intelligent Transport System)的重要組成部分，通過(guò)多種方式向駕駛員提供停車(chē)場(chǎng)的位置、使用情況、路線(xiàn)以及道路交通狀況信息，誘導駕駛員最有效地找到停車(chē)場(chǎng)位置，均衡使用停車(chē)設施，減少路邊停車(chē)現象和駕駛員尋找停車(chē)泊位所需時(shí)間，從而降低繁華路段的交通量。最新調查數據顯示，西安市區機動(dòng)車(chē)保有量與停車(chē)位之比為5． 75：1，隨著(zhù)轎車(chē)保有量的增加，停車(chē)難的問(wèn)題將更為突出。因此開(kāi)發(fā)停車(chē)場(chǎng)誘導信息系統是提高整個(gè)城市交通管理水平的重要措施。
PGIS在國外已廣泛使用，但國內PGIS研究和應用主要是單個(gè)停車(chē)場(chǎng)的智能停車(chē)控制，很少從整個(gè)城市的角度考慮停車(chē)誘導問(wèn)題，尤其是出行者與停車(chē)誘導系統之間高速信息互動(dòng)。因此，這里從實(shí)際城市交通情況出發(fā)，借鑒國外PGIS的成熟經(jīng)驗，提出基于移動(dòng)通信技術(shù)的新型城市停車(chē)誘導信息系統設計方案。

2 停車(chē)誘導信息系統PGIS
PGIS主要由停車(chē)場(chǎng)信息采集系統、信息管理(中心)系統、信息傳輸系統和信息服務(wù)系統4部分組成。如圖1所示。該系統通過(guò)空車(chē)車(chē)位采集器采集停車(chē)場(chǎng)空車(chē)位并傳遞給信息管理系統，經(jīng)信息管理控制中心計算機處理后，由傳輸系統即時(shí)將信息發(fā)送給駕駛員，引導駕駛員駛向停車(chē)空車(chē)位。

2．1 系統實(shí)現功能
該系統設計要求能夠有效地向駕駛員提供行前和行駛中動(dòng)態(tài)的停車(chē)場(chǎng)位置、去停車(chē)場(chǎng)的路線(xiàn)以及停車(chē)場(chǎng)占用現狀等信息，實(shí)現主要功能包括翻：(1)能夠合理指導出行車(chē)輛出行前的停車(chē)，減少駕駛員出行停車(chē)的盲目性；(2)為出行中的駕駛員提供可選用的停車(chē)場(chǎng)名稱(chēng)、位置和實(shí)時(shí)狀況等信息；(3)確定車(chē)輛的實(shí)際位置并利用GIS-T信息系管理系統為出行中的車(chē)輛尋找最近的停車(chē)場(chǎng)和停車(chē)位；(4)減少駕駛員尋找停車(chē)場(chǎng)的時(shí)間和步行距離，同時(shí)提高停車(chē)時(shí)的安全性和便利性；(5)提高停車(chē)場(chǎng)的交通服務(wù)周轉量，使開(kāi)發(fā)者在滿(mǎn)足用戶(hù)合理需求的情況下效益最大化； (6)增加停車(chē)場(chǎng)對緊急事件的響應能力，提高服務(wù)的可靠性；(7)提高停車(chē)場(chǎng)的利用率。
2．2 信息采集系統設計
設計停車(chē)場(chǎng)采集系統時(shí)，既要考慮能收集到準確的停車(chē)場(chǎng)車(chē)位信息，又要最大限度利用現有設備，減少投入成本。信息采集系統包括車(chē)輛檢測線(xiàn)圈、車(chē)輛檢測器、本地管理器、電源系統、本地系統控制器。圖2為信息采集系統結構框圖。

將采集系統安裝在停車(chē)場(chǎng)出入口處，通過(guò)統計出入車(chē)輛數量確定剩余停車(chē)場(chǎng)的空車(chē)位，根據經(jīng)過(guò)入口/出口檢測線(xiàn)圈的先后順序判斷車(chē)輛的進(jìn)出，并依次記錄。本地系統控制器收集所有車(chē)輛檢測器信息，并存儲于本地數據庫中，最后由通訊系統將數據上傳到誘導數據采集中心。
2．3 信息管理(中心)系統設計
信息管理系統是收集、存儲、管理、綜合分析和處理停車(chē)場(chǎng)地理信息、城市道路交通信息，并提供其他服務(wù)的綜合信息系統，采用GIS與交通信息相融合的交通GIS-T(Geograph-ical Information System for Transportation)技術(shù)，包括網(wǎng)絡(luò )邏輯設計和數據模塊設計。
2．3．1 網(wǎng)絡(luò )邏輯設計
停車(chē)誘導信息系統采用兩級網(wǎng)絡(luò )邏輯設計，信息管理中心是整個(gè)誘導信息系統的核心，監控所有停車(chē)場(chǎng)車(chē)位，并管理停車(chē)場(chǎng)誘導屏顯示內容。同時(shí)，信息管理中心還將通過(guò)Web服務(wù)器為社會(huì )公眾提供網(wǎng)上查詢(xún)服務(wù)，為駕駛員提供利用手機查詢(xún)的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )服務(wù)。而作為基礎層面的停車(chē)場(chǎng)信息管理計算機，則整合本停車(chē)場(chǎng)各部分數據。圖3為網(wǎng)絡(luò )邏輯結構設計。涉及到的接口有：(1)停車(chē)場(chǎng)管理系統數據讀取接口，有3種模式：訪(fǎng)問(wèn)SQL數據接口，Socket客戶(hù)端接收服務(wù)器數據接口，DTU模塊直接接收串口的數據接口；(2)控制卡數據傳輸接口；(3)數據管理中心數據交互接口，包括：接收數據接口標準，發(fā)送數據接口標準，本地數據存儲接口；(4)管理軟件訪(fǎng)問(wèn)數據中心數據庫接口；(5)GSM數據接口； (6)GIS-T數據訪(fǎng)問(wèn)接口；(7)Web數據交互接口。

2．3．2 信息管理系統模塊設計
信息管理系統作為停車(chē)誘導信息系統的核心，軟件采用模塊化結構設計，提供網(wǎng)址顯示、GSM消息回復、LED誘導屏信息實(shí)時(shí)更新等接口，具備較強的擴展性和移植性。信息管理系統模塊如圖4所示。

停車(chē)場(chǎng)管理中心客戶(hù)端從本地管理數據庫中讀取相應數據，通過(guò)本地CDMA或GSM模塊傳輸至移動(dòng)數據中心，由移動(dòng)數據中心統一將前端的采集數據轉發(fā)至數據管理中心(機房中心)，存儲至數據管理中心的數據庫。
數據中心的數據經(jīng)編碼，通過(guò)專(zhuān)用線(xiàn)路(VPN)傳輸到移動(dòng)數據中心，由移動(dòng)數據中心發(fā)送數據到前端的誘導屏控制卡，控制卡做相應的數據解碼，并顯示于屏幕。另外，用戶(hù)可通過(guò)GSM數據中心查詢(xún)某區域內的停車(chē)場(chǎng)空車(chē)位情況以及具體停車(chē)場(chǎng)位置信息、收費情況。
停車(chē)場(chǎng)信息管理系統軟件可提供以下主要查詢(xún)功能：查詢(xún)并顯示當前停車(chē)場(chǎng)的運行狀況、總停車(chē)數、名稱(chēng)、剩余停車(chē)數量、停車(chē)場(chǎng)位置、停車(chē)場(chǎng)編號等；查詢(xún)某區域內當前的停車(chē)場(chǎng)數量、位置、當前空車(chē)位數量和名稱(chēng)等。
2．4 移動(dòng)通信傳輸系統設計
信息傳輸系統是整個(gè)系統設計和功能實(shí)現的關(guān)鍵，傳輸信息采集系統、用戶(hù)服務(wù)請求、數據傳輸和發(fā)布誘導指令等大量實(shí)時(shí)信息。
考慮網(wǎng)絡(luò )接入的容量、數據交互的可靠性、建設投資、系統的運行費用等因素，采用中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )或中國聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò )實(shí)現數據通訊，隨著(zhù)3G移動(dòng)技術(shù)的推廣和其在速度和容量方面的優(yōu)勢．系統在兼容GSM和CDMA模塊的同時(shí)，正逐步向3G通信技術(shù)平滑過(guò)渡。
停車(chē)場(chǎng)信息采集系統獲取城市各停車(chē)場(chǎng)的車(chē)位信息，也可通過(guò)移動(dòng)通信系統將數據發(fā)送到信息管理數據中心，同時(shí)，考慮到目前停車(chē)場(chǎng)管理系統的發(fā)展現狀，采集系統也接收停車(chē)場(chǎng)管理系統發(fā)送的信息，進(jìn)行相應操作。
對于已實(shí)現車(chē)輛信息采集的停車(chē)場(chǎng)，在配備車(chē)輛數據采集模塊同時(shí)，可配置車(chē)輛數據傳輸模塊，通過(guò)串口發(fā)送至停車(chē)場(chǎng)的信息管理系統，再由移動(dòng)通信模塊傳送至該城市的停車(chē)場(chǎng)誘導數據采集中心。圖5為移動(dòng)通信傳輸系統。

3 停車(chē)誘導信息系統算法設計
該系統中的另一個(gè)核心是誘導系統的處理算法。系統根據用戶(hù)的請求信息、車(chē)載定位系統和GIS-T得到車(chē)輛位置信息及停車(chē)場(chǎng)的動(dòng)態(tài)車(chē)位信息，綜合計算出最佳誘導路線(xiàn)。圖6為停車(chē)誘導信息系統算法流程。

用戶(hù)通過(guò)手機和車(chē)載電話(huà)語(yǔ)音或短信平臺訪(fǎng)問(wèn)誘導系統的WAB網(wǎng)站或短信中心，提交停車(chē)目的地請求，對于多次提出相同請求的用戶(hù)判斷為不宦誘導，并給予提示，3次為宜。如果小于3，則系統根據各種信息給出最有停車(chē)位誘導路線(xiàn)，然后，向用戶(hù)發(fā)出導航信息，并給出預約賬號。同時(shí)向停車(chē)場(chǎng)發(fā)送預約停車(chē)位和相應的預約賬號與臨界時(shí)間。在臨界時(shí)間內，如果用戶(hù)不能到達制定停車(chē)位，系統及時(shí)返回用戶(hù)相應的取消預約信息，并取消預約停車(chē)位。

4 實(shí)例驗證
針對以上系統設計要求，開(kāi)發(fā)相應的應用軟件，以某區域停車(chē)場(chǎng)為例，通過(guò)該軟件模擬計算得到對應的結果數據，均能滿(mǎn)足設計要求。表1為模擬測試主要參數，表2為測試結果。

5 結論
分析停車(chē)誘導信息系統功能，借鑒國外PGIS建設經(jīng)驗，采用GIS-T技術(shù)，結合實(shí)際城市道路情況，提出基于移動(dòng)通信技術(shù)的停車(chē)誘導信息系統設計方案。仿真測試證明該系統的有效性。該系統設計將城市大型停車(chē)場(chǎng)，特別是超大型多區域、多層次的大面積多車(chē)位、路線(xiàn)復雜的停車(chē)場(chǎng)構成一個(gè)實(shí)時(shí)的停車(chē)誘導信息系統，引導進(jìn)入車(chē)輛的停放，不僅解決了駕駛員尋找車(chē)位的盲目性，節省了時(shí)間和燃油，而且有利于停車(chē)場(chǎng)的內部管理。因此，無(wú)論從節約能源，環(huán)境保護和提高停車(chē)場(chǎng)的利用率等方面，該系統設計都具有重要意義，同時(shí)為城市交通管理控制、駕駛員出行提供更準確和有效的誘導決策輔助信息。