基于導(dǎo)航地圖的停車位信息實(shí)時(shí)發(fā)布系統(tǒng)研究

胡璐璐 鄧鐘

摘 ?要：針對(duì)停車難問題，利用現(xiàn)有導(dǎo)航地圖平臺(tái)，整合停車場(chǎng)位置信息，設(shè)計(jì)建立覆蓋全國的停車場(chǎng)點(diǎn)位圖層，在圖層中增加停車場(chǎng)空余車位信息字段，利用無線通信方式，建立停車場(chǎng)管理系統(tǒng)與導(dǎo)航地圖平臺(tái)之間的聯(lián)系，通過停車場(chǎng)管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)上傳空余車位信息，用戶利用導(dǎo)航地圖查詢所在位置周邊停車場(chǎng)空余車位信息，并提供導(dǎo)航路線，解決用戶查找空余停車位問題。通過對(duì)系統(tǒng)的原型實(shí)現(xiàn)，可以有效緩解城市停車難問題。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)航地圖;停車位發(fā)布系統(tǒng);NB-IoT技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP311 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2019）17-0145-04

Abstract：In order to solve the problem of parking difficulty，the location information of parking lots is integrated by using the existing navigation map platform. Design and establish of parking lot location layer which covers the whole country，add parking space information field in the floor，and establish the connection between parking lot management system and navigation map platform by wireless communication way，Through parking management system to upload the information of spare parking space in real-time，and provide navigation route to solve the problem of finding the spare parking space in the vicinity of the navigation map when people querying the location of parking space. Through the prototype implementation of the system，the problem of urban parking difficulty can be alleviated effectively.

Keywords：navigation map;parking space release system;NB-IoT technology

0 ?引 ?言

據(jù)公安部統(tǒng)計(jì)，截至2018年底，全國汽車保有量達(dá)2.4億輛，比2017年增加2285萬輛，增長(zhǎng)10.51%，從車輛類型看，小型載客汽車保有量達(dá)2.01億輛，首次突破2億輛，比2017年增加2085萬輛，增長(zhǎng)11.56%，家用小型汽車不斷增長(zhǎng)①。隨著汽車保有量的不斷增長(zhǎng)，停車位數(shù)量嚴(yán)重不足，停車難問題日益凸顯，在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域和城市熱點(diǎn)商圈，停車問題更加突出。解決停車難問題關(guān)鍵是增加停車位數(shù)量，另外，通過信息化手段提高停車位的使用效率也是緩解停車難的一種有效方法。溫穎（2008年）針對(duì)停車誘導(dǎo)信息發(fā)布屏存在的問題，提出利用無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、地理信息技術(shù)、移動(dòng)終端技術(shù)實(shí)現(xiàn)城市移動(dòng)智能停車，通過短信、呼叫中心等多種手段采集并發(fā)布大、中、小型各類停車場(chǎng)及車主需求等靜態(tài)及動(dòng)態(tài)信息，合理、高效地配制停車位信息，從而在一定程度上緩解城市交通[1]。羅強(qiáng)（2016年）針對(duì)目前商業(yè)區(qū)及行政服務(wù)集中區(qū)停車難的現(xiàn)狀，研究了路邊空余停車位短時(shí)預(yù)測(cè)及停車誘導(dǎo)信息服務(wù)系統(tǒng)[2]。針對(duì)這一問題，研究人員根據(jù)不同情況設(shè)計(jì)和提出了各種解決方案，賈蘇元等設(shè)計(jì)了基于Android停車位的信息查詢系統(tǒng)[3]，張輝設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)停車位共享系統(tǒng)[4]，王東興等研究了基于WebGIS智能停車導(dǎo)航系統(tǒng)[5]，私家車位共享APP等。這些信息化系統(tǒng)都在一定程度上解決了停車位的利用率。然而，這些系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)都需要重新構(gòu)建自己的系統(tǒng)平臺(tái)，布設(shè)新的硬件設(shè)施，對(duì)分散的停車場(chǎng)來說需要較大的投入，不同停車場(chǎng)利益難以協(xié)調(diào)，很難實(shí)施。如果利用停車場(chǎng)已有的系統(tǒng)，將停車場(chǎng)的剩余車位信息實(shí)時(shí)傳送到通用的導(dǎo)航信息平臺(tái)，用戶通過導(dǎo)航平臺(tái)獲取停車場(chǎng)剩余車位信息，通過導(dǎo)航平臺(tái)直接引導(dǎo)到相應(yīng)停車場(chǎng)，能有效解決用戶找尋停車位難的問題，避免用戶找到的停車場(chǎng)可能無停車位的問題。同時(shí)可以減少開發(fā)系統(tǒng)、硬件投入等，節(jié)約了成本。

因此，本文設(shè)計(jì)通過現(xiàn)有導(dǎo)航地圖，采用NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，將分散、獨(dú)立的停車場(chǎng)空余車位信息實(shí)時(shí)發(fā)送到現(xiàn)有導(dǎo)航地圖平臺(tái)，用戶根據(jù)現(xiàn)有導(dǎo)航地圖APP，在導(dǎo)航地圖上查找附近停車場(chǎng)空余車位信息，并根據(jù)停車場(chǎng)空余車位信息，確定合適的停車導(dǎo)航路線，解決用戶停車難問題。

1 ?現(xiàn)有導(dǎo)航地圖平臺(tái)概況

百度、騰訊、高德地圖是現(xiàn)在使用人數(shù)較多的導(dǎo)航APP，且人們?nèi)粘３鲂袑?dǎo)航都較依賴于這些現(xiàn)有知名度高的APP，用戶已經(jīng)比較熟悉使用起來也方便。目前，這些平臺(tái)上提供了大部分停車場(chǎng)的位置、類型、距離、營業(yè)時(shí)間等信息，少部分停車場(chǎng)還提供了停車位總量、停車位剩余量、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等具體信息，但是覆蓋面不廣闊，而且是通過第三方多個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)獲取的一些管理機(jī)制較完善的停車場(chǎng)的車位相關(guān)信息，這些信息只能說是一個(gè)參考，并不一定是實(shí)時(shí)更新的數(shù)據(jù)。所以，這對(duì)于車主來說還是不能夠?qū)崟r(shí)清楚的了解附近停車場(chǎng)車位的剩余情況，只能到達(dá)目的停車場(chǎng)后才能知道車位的相關(guān)信息，這無疑增加了車主的時(shí)間成本和資源的消耗，也加劇了交通擁堵的狀況。

針對(duì)上述存在的問題，人們也在不斷地尋求解決方法，但是人們熟悉的現(xiàn)有導(dǎo)航地圖平臺(tái)如果能夠打破停車位信息孤島的問題，將為人們的日常出行帶來極大地便利，也能夠給用戶帶去更好的體驗(yàn)和服務(wù)，在很大程度上提高了停車場(chǎng)停車位的利用率，一定程度上解決了交通擁堵問題，而且還能夠進(jìn)一步提高現(xiàn)有導(dǎo)航地圖的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力，是一個(gè)一舉多得的便民服務(wù)、良心工程。

2 ?導(dǎo)航地圖停車位發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計(jì)

窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）是IoT領(lǐng)域一個(gè)新興的技術(shù)，支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接，也被叫作低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）。基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要分支。

NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。NB-IoT支持待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接要求較高設(shè)備的高效連接。NB-IoT使用License頻段，可采取帶內(nèi)、保護(hù)帶或獨(dú)立載波等三種部署方式，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存。

NB-IoT最核心的技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在搭建的云平臺(tái)上進(jìn)行傳輸，用戶通過UDP、TCP等通信協(xié)議連接云平臺(tái)，經(jīng)過規(guī)定的指令實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上發(fā)及數(shù)據(jù)讀取，上發(fā)的數(shù)據(jù)一律存儲(chǔ)在NB-IoT云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中。NB-IoT設(shè)備電池壽命可以提高至至少10年，同時(shí)還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。

2.1 ?基于導(dǎo)航地圖的停車位發(fā)布系統(tǒng)概述

系統(tǒng)獲取停車場(chǎng)車位數(shù)據(jù)信息，實(shí)時(shí)發(fā)送到現(xiàn)有的導(dǎo)航地圖平臺(tái)共享，提高車位利用率、減少車主找車位時(shí)間。用戶打開導(dǎo)航地圖，通過GPS定位功能定位用戶位置，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中停車場(chǎng)的信息，查詢停車場(chǎng)車位信息后，提供最短路徑的算法，并引導(dǎo)至附近合適的停車位。這樣通過現(xiàn)有導(dǎo)航地圖平臺(tái)查詢附近停車位數(shù)量、剩余數(shù)量、位置等信息的方式，能夠方便快捷地找到車主心儀的車位。

2.2 ?系統(tǒng)總體架構(gòu)

停車場(chǎng)智能化管理日趨完善，但其剩余車位數(shù)據(jù)無法讓用戶實(shí)時(shí)獲取。現(xiàn)將其服務(wù)器內(nèi)剩余車位數(shù)據(jù)通過ArcGIS將停車場(chǎng)點(diǎn)位數(shù)據(jù)加載在現(xiàn)有導(dǎo)航地圖圖層，利用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)將車位信息實(shí)時(shí)發(fā)布到NB-IoT云平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫中，然后通過規(guī)范的接口協(xié)議與現(xiàn)有導(dǎo)航地圖預(yù)留的API接口進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，這樣用戶就可以在導(dǎo)航地圖APP實(shí)時(shí)查詢到停車場(chǎng)車位信息。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）數(shù)據(jù)層：包括停車場(chǎng)屬性數(shù)據(jù)、停車場(chǎng)空間位置、停車位屬性數(shù)據(jù)等。數(shù)據(jù)層是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為數(shù)據(jù)查詢提供依據(jù)。現(xiàn)在停車場(chǎng)的智能化管理程度越來越強(qiáng)，馬依婷[6]等提出的大型停車場(chǎng)導(dǎo)航系統(tǒng)為數(shù)據(jù)的采集提供了良好的技術(shù)支持。

（2）操作邏輯層：包括ArcGIS處理軟件和NB-IoT網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。操作邏輯層是數(shù)據(jù)庫技術(shù)支持的重要部分。利用ArcGIS技術(shù)將數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)加載在導(dǎo)航地圖的點(diǎn)位圖層中，然后NB-IoT網(wǎng)絡(luò)通過規(guī)范的接口協(xié)議，收發(fā)傳輸數(shù)據(jù)到導(dǎo)航地圖預(yù)留接口。點(diǎn)位圖層結(jié)合如圖2所示。

（3）用戶層：用戶使用平臺(tái)，可以獲取停車位實(shí)時(shí)信息，為用戶提供查詢、導(dǎo)航等服務(wù)。應(yīng)用層是數(shù)據(jù)庫的服務(wù)表達(dá)層，是用戶直接接觸操作的部分。

3 ?停車位信息發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)利用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)在分散的停車場(chǎng)與導(dǎo)航平臺(tái)之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)與導(dǎo)航平臺(tái)之間的信息交流[7]。為實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)空余停車位信息在導(dǎo)航平臺(tái)上的實(shí)時(shí)發(fā)布，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)適合現(xiàn)有導(dǎo)航地圖、用戶、停車場(chǎng)空余車位的數(shù)據(jù)庫，在不改變導(dǎo)航地圖、用戶和停車場(chǎng)三方原有信息庫的基礎(chǔ)上，建立關(guān)聯(lián)三方關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，形成關(guān)系表，實(shí)現(xiàn)用戶需求。在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)三個(gè)實(shí)體：停車場(chǎng)實(shí)體、用戶實(shí)體、導(dǎo)航地圖實(shí)體，它們之間關(guān)系[8]，如圖3所示。

圖3中一個(gè)導(dǎo)航平臺(tái)管理n個(gè)停車場(chǎng)，一個(gè)導(dǎo)航地圖對(duì)應(yīng)n個(gè)用戶查詢和預(yù)訂停車場(chǎng)空余車位。

系統(tǒng)利用停車場(chǎng)、導(dǎo)航平臺(tái)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)增加關(guān)系表，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)、導(dǎo)航地圖、用戶信息表如下所示。

（1）停車場(chǎng)信息表（Parking_Space）：用于停車場(chǎng)車位使用情況信息收集和管理，關(guān)系模式為（ID、空間位置、空余車位數(shù)、類型、營業(yè)時(shí)間、收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、總車位數(shù)、備注），對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

（2）導(dǎo)航地圖信息表（Navigation_Map）：用于停車場(chǎng)位置導(dǎo)航管理，關(guān)系模式為（圖斑ID、地址描述、停車場(chǎng)ID），對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2所示。

（3）用戶信息表（User_Info）：主要是需要使用停車場(chǎng)停車位的用戶，關(guān)系模式為（用戶ID、用戶名、停車場(chǎng)ID、訂單號(hào)），對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3所示。

停車位信息發(fā)布系統(tǒng)數(shù)據(jù)量龐大，需要一個(gè)功能強(qiáng)大和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)庫的支持，主要包括地圖導(dǎo)航模塊、停車場(chǎng)與停車位查詢模塊、后臺(tái)管理模塊、數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸?shù)?大功能模塊。

地圖導(dǎo)航模塊主要包括路徑導(dǎo)航、定位等功能。這部分模塊現(xiàn)有導(dǎo)航地圖技術(shù)都已經(jīng)很成熟了。主要是存儲(chǔ)了大量道路線、道路節(jié)點(diǎn)、建筑物和行車路徑等。

停車場(chǎng)與停車位查詢模塊主要包含兩種搜索方式：一是按關(guān)鍵字模糊搜索，二是按區(qū)域范圍搜索（兩者都應(yīng)基于當(dāng)前用戶位置）。此模塊是基于數(shù)據(jù)庫內(nèi)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行搜索查詢操作，是提取數(shù)據(jù)庫信息的模塊。

后臺(tái)管理模塊是為系統(tǒng)管理員提供維護(hù)功能和完成停車場(chǎng)的部署與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)更新，以便配合客戶端完成停車業(yè)務(wù)，是整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，是數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。其數(shù)據(jù)庫內(nèi)停車場(chǎng)信息E-R圖如圖3所示。

數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸模塊主要利用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、存儲(chǔ)功能。云平臺(tái)本身是一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫，可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)在處理的綜合平臺(tái)。

數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的實(shí)用原則是：在數(shù)據(jù)冗余和處理速度上找到合適的平衡點(diǎn)。后臺(tái)管理模塊采用SQL Serve數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，服務(wù)器程序采用Java語言開發(fā)，通訊技術(shù)采用NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)收發(fā)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。客戶端采用C#語言，實(shí)現(xiàn)停車場(chǎng)的查詢管理等功能。

4 ?結(jié) ?論

通過停車位信息化共享，可以大幅提高公共停車位利用率。由于導(dǎo)航地圖使用廣泛，通過在現(xiàn)有的導(dǎo)航地圖加載停車場(chǎng)空余車位信息，可以使空余車位信息共享范圍更廣;另外，導(dǎo)航地圖系統(tǒng)已經(jīng)為用戶廣泛接受，在導(dǎo)航地圖上添加停車場(chǎng)空余位置信息的搜索，避免再次開發(fā)新的APP系統(tǒng)，減少了用戶和停車場(chǎng)經(jīng)濟(jì)支出;并且，此功能為用戶提供了更好的服務(wù)，能夠增強(qiáng)地圖APP在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上應(yīng)該不存在問題，在實(shí)現(xiàn)過程中需要導(dǎo)航地圖企業(yè)和停車場(chǎng)管理部門的支持，才能達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 溫穎.城市移動(dòng)智能停車系統(tǒng)策劃方案 [J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2008（6）：77-80+87.

[2] 羅強(qiáng).路邊空余停車位短時(shí)預(yù)測(cè)及停車誘導(dǎo)信息服務(wù)系統(tǒng)研究 [D].贛州：江西理工大學(xué)，2016.

[3] 賈蘇元，羅魏魏，王鈺，等.基于Android停車位信息查詢系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程，2017，45（8）：1682-1686.

[4] 張輝.停車位共享系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017（8）：117-120.

[5] 王東興，朱翊.基于WebGIS的智能停車導(dǎo)航系統(tǒng) [J].城市勘測(cè)，2017（2）：61-65.

[6] 馬依婷，賈小林，李春燕，等.基于RFDI的大型停車場(chǎng)泊車導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì) [J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2018，8（6）：65-67+71.

[7] 梁振奇，陳文釗，張雨晨，等.基于NB-IoT技術(shù)和地磁傳感器的路邊停車檢測(cè)系統(tǒng) [J].科技與創(chuàng)新，2018（12）：7-9.

[8] 熊鵬.基于Web的高壓電纜綜合監(jiān)測(cè)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [D].武漢：華中科技大學(xué)，2019.

作者簡(jiǎn)介：胡璐璐（1998-），女，漢族，福建長(zhǎng)汀人，本科在讀，研究方向：導(dǎo)航工程。