動(dòng)態(tài)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下車位信息引導(dǎo)系統(tǒng)可靠性分析

任曉芳，吾斯曼·玉山

（新疆工程學(xué)院 信息工程學(xué)院，烏魯木齊 830052）

引言

國民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展在給國民帶來便利的同時(shí)也產(chǎn)生了很多民生問題，其中居民的出行停車問題在整個(gè)城市發(fā)展過程尤為突出。為了有效緩解大城市的家用汽車停車的問題，首先需要做就是解決日常生活中停車位緊缺問題。但是，隨著我國城市化進(jìn)程的日益加快，大部分停車場的停車位規(guī)劃并不合理，同時(shí)停車場的建設(shè)時(shí)間也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)定的時(shí)間[2,3]。所以，全面利用城市中已有的停車資源就顯得十分重要。現(xiàn)階段，我國大部分停車場的管理系統(tǒng)并不完善，無論是小區(qū)內(nèi)停車場還是商場、公司的停車場，整體管理水平都不是很高。為了更好地解決上述問題，相關(guān)專家給出了一些較好的研究成果，例如齊保良等人[4]通過藍(lán)牙以及語音技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過系統(tǒng)對(duì)駕駛員進(jìn)行誘導(dǎo)泊車，利用系統(tǒng)內(nèi)的攝像頭對(duì)車輛信息進(jìn)行檢測，以確保操作過程的順利進(jìn)行。葉建林等人[5]提出一種Ibeacon定位技術(shù)，通過利用地理位置和無線信號(hào)對(duì)離線Ibeacon信號(hào)信息進(jìn)行映射匹配定位停車坐標(biāo)。雖然以上系統(tǒng)能夠?yàn)轳{駛員提供一種可行的駕駛線路，但是由于未能確定停車位的環(huán)境信息值，導(dǎo)致系統(tǒng)的停車位引導(dǎo)結(jié)果并不理想。為此，提出一種動(dòng)態(tài)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能停車場車位信息引導(dǎo)系統(tǒng)。通過具體的實(shí)驗(yàn)測試充分證明了所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的有效性和實(shí)用性。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要通過C/S框架展開設(shè)計(jì)，服務(wù)端利用Tomcat服務(wù)端和MySQL數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)前后端數(shù)據(jù)的傳輸以及管理，確保系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)[6]。系統(tǒng)的主要組成框架如圖1所示。

圖1 智能停車場車位信息引導(dǎo)系統(tǒng)的功能框架

1.1 用戶管理模塊

客戶端的用戶管理界面即用戶登錄程序的第一步，重點(diǎn)是為了完成用戶身份注冊(cè)和登錄，以下對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的介紹：

1）用戶注冊(cè)：

當(dāng)客戶端使用者第一次打開程序時(shí)沒有進(jìn)行注冊(cè)，需要用戶進(jìn)行注冊(cè)。在用戶管理界面，在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，用戶點(diǎn)擊“創(chuàng)建賬號(hào)”按鈕，客戶端界面會(huì)跳轉(zhuǎn)至注冊(cè)界面；假設(shè)沒有成功接入網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)絡(luò)連接超時(shí)[7,8]，利用Toast告知用戶網(wǎng)絡(luò)連接失敗。當(dāng)界面跳轉(zhuǎn)成功，即可進(jìn)行用戶注冊(cè)。

為了確保用戶操作的便捷性，注冊(cè)過程中用戶需要輸入以下信息：賬戶名稱、用戶名、用戶車牌號(hào)以及用戶登錄密碼。其中，需要特別注意用戶名中不可以出現(xiàn)特殊符號(hào)，用戶密碼至少6位，當(dāng)輸入完上述信息后，點(diǎn)擊添加新用戶按鈕即可注冊(cè)成功。

2）用戶登錄：

用戶完成注冊(cè)操作后，才能夠進(jìn)行登錄的操作。點(diǎn)擊客戶端程序進(jìn)入用戶管理界面后，使用者能夠在用戶管理界面輸入賬戶名稱和密碼，系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)方式將輸入信息利用網(wǎng)絡(luò)通信訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)庫進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)匹配；匹配成功后，及時(shí)反饋至客戶端；登錄成功之后，跳轉(zhuǎn)至下一界面。假設(shè)輸入的用戶名和注冊(cè)時(shí)信息不符，則會(huì)告知用戶“登錄失敗”。

1.2 信息查詢模塊

主要利用相關(guān)的應(yīng)用程序面向停車用戶使用，也是系統(tǒng)十分重要的核心功能[9]。用戶登錄系統(tǒng)后，即可進(jìn)行泊位信息查詢等操作。其中泊位的查詢主要包含以下兩種形式，分別為：

1）通過電子地圖搜索用戶所在區(qū)域的停車場信息，同時(shí)將得到的信息及時(shí)反饋至用戶。

2）利用GPS定位功能確定用戶的具體位置，同時(shí)定位目標(biāo)范圍，快速顯示目標(biāo)所在范圍的停車場信息。

其中停車場停車位查詢功能模塊的主要功能如下：

1）查詢停車場信息：主要包含停車場名稱以及停車位的總數(shù)等。

2）查詢停車位信息：

當(dāng)用戶獲取停車場的相關(guān)信息后，根據(jù)自身需求選擇最終需要抵達(dá)的停車場，系統(tǒng)會(huì)為用戶自動(dòng)呈現(xiàn)停車場的內(nèi)部信息，同時(shí)具體的泊位也會(huì)展示，能夠?yàn)橛脩籼峁┎樵兊认嚓P(guān)服務(wù)[10]。

1.3 添加停車場模塊

智能停車場車位信息引導(dǎo)系統(tǒng)是一個(gè)面向停車服務(wù)的平臺(tái)，一方面需要為用戶提供有價(jià)值的車位相關(guān)引導(dǎo)信息；另外一方面，作為一個(gè)平臺(tái)，需要用戶自主共享停車位信息。用戶成功登錄系統(tǒng)后，點(diǎn)擊停車模塊后，界面將轉(zhuǎn)換為停車界面，用戶滑動(dòng)地圖即可獲取新建停車場的坐標(biāo)信息。當(dāng)用戶完成上述操作之后，系統(tǒng)會(huì)將獲取的有效信息及時(shí)發(fā)送至客戶端，然后自動(dòng)存儲(chǔ)到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫中，即表明添加新建車庫成功。

1.4 定位導(dǎo)航模塊

定位導(dǎo)航模塊重點(diǎn)面向群體，通過用戶的GIS導(dǎo)航為用戶推薦最佳的停車位。根據(jù)用戶所在的地理坐標(biāo)和目的停車場的坐標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)形成最佳駕駛路線，用戶只需要按照導(dǎo)航駕駛即可，最終達(dá)到場外導(dǎo)航的目的，具體的操作流程如圖2所示。

圖2 定位導(dǎo)航模塊的操作流程圖

1.5 預(yù)訂管理模塊

模塊主要是由停車位預(yù)訂和停車位的租賃兩個(gè)部分組成，主要功能為信息查詢和繳費(fèi)等。

用戶針對(duì)模塊的分析結(jié)果，選取最佳的停車位。如果用戶需要對(duì)選定的車位提前進(jìn)行預(yù)定或者租賃，優(yōu)先跳轉(zhuǎn)至系統(tǒng)的預(yù)定管理界面，進(jìn)而完成預(yù)定等相關(guān)工作[11,12]。

2 智能停車場車位信息引導(dǎo)方法

當(dāng)對(duì)停車路徑進(jìn)行尋優(yōu)前，需要全面分析駕駛員選擇車位過程中需要考慮的因素。其中駕駛員主要需要考慮的因素包含以下幾方面：

1）行駛距離的確定；

2）步行距離的確定；

3）安全性。

針對(duì)露天的停車場還需要側(cè)重考慮遮陰時(shí)間長短，路徑尋優(yōu)的決定性因素主要包含駕駛距離以及步行距離等[13]。其中車輛的最終行駛距離主要通過Dijkstra算法進(jìn)行計(jì)算，具體的操作流程如下：

1）將圖的頂點(diǎn)集合V劃分為S和T，其中S代表已經(jīng)確定的頂點(diǎn)集合；T代表未確定的頂點(diǎn)集合。

2）將集合T中的頂點(diǎn)按照次序遞增的方式轉(zhuǎn)移至集合S中，并且需要確保源點(diǎn)V0到S中其它各項(xiàng)點(diǎn)的距離長度小于或者等于V0到集合T中全部頂點(diǎn)的最短路徑長度。

3）集合S中所含有的頂點(diǎn)為源點(diǎn)V0到所需要達(dá)到的頂點(diǎn)的路徑長度，其中集合T中包含源點(diǎn)到達(dá)V0達(dá)到頂點(diǎn)之前所需要的路徑長度。

步行距離為駕駛員進(jìn)入停車位之后，從停車場到達(dá)目的地之間的距離。其中，步行距離主要利用歐幾里得距離確定[14]。

通過三角模數(shù)期望值的方法確定車輛周圍的環(huán)境信息。給定論域U上的一個(gè)模糊集合，促使xU?∈ 均含有一個(gè)隸屬度，則對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)為：

式中：

s—三角模糊函數(shù)的置信下限；

u—三角模數(shù)函數(shù)的置信上限；

m—最大可能取值，主要通過三角模糊函數(shù)（s，u，m）表示。

設(shè)定三角模糊函數(shù)a=（a1，au，am），則有：

在車位兩旁車輛停放是最佳的停車位置；如果兩邊有車輛停放這說明停車位置并不理想；斜線性停車入位相比一字型停車入位難度更小一些。以下將不同類型的車輛停放順序進(jìn)行排序，同時(shí)利用置信上下限確定三角模糊函數(shù)以及對(duì)應(yīng)的期望值。

1）通過行駛距離、步行距離以及停車位的環(huán)境信息確定決策屬性值，具體的表達(dá)式為：

式中：

m—車位的數(shù)量；

n—屬性個(gè)數(shù)。

2）對(duì)決策屬性矩陣進(jìn)行無量綱標(biāo)準(zhǔn)化處理，獲取如下的計(jì)算式：

分析公式（4）可知，效益型指標(biāo)取值越大越好；而成本型指標(biāo)則反之[15]。

3）計(jì)算rij對(duì)應(yīng)的信息熵Hi：

4）計(jì)算信息熵對(duì)應(yīng)的均衡度iB：

式中：

Hmax—全部信息熵權(quán)中的最大取值。

5）通過公式（7）確定熵權(quán)屬性矩陣V，具體的表達(dá)式為：

6）通過V獲取最佳方案泊車方位集合：

7）計(jì)算熵權(quán)取值矩陣V和理想方案兩者之間的灰色關(guān)聯(lián)度，即：

8）通過步驟7）和8）計(jì)算均衡接近度。

9）將均衡接近度按照從大到小的順序進(jìn)行排列，取值最大的就是最優(yōu)泊位。

3 系統(tǒng)可靠性分析

為了驗(yàn)證所提動(dòng)態(tài)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下智能停車場車位信息引導(dǎo)系統(tǒng)的有效性，需要在表1所示的測試環(huán)境下完成系統(tǒng)可靠性分析。

表1 實(shí)驗(yàn)測試環(huán)境

完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)后，需要測試不同功能模塊的性能，以下實(shí)驗(yàn)主要選取系統(tǒng)內(nèi)較為核心的模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，測試結(jié)果如表2~5所示。

分析表2~5中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，用戶可以采用智能手機(jī)查詢到有價(jià)值的停車場以及停車位信息功能，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)地定位，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前的位置，成功形成定位位置到目標(biāo)停車場的最優(yōu)線路。由此可見，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行確定停車位環(huán)境信息值確定是正確可行的。

表2 用戶管理模塊性能測試

表3 信息查詢模塊性能測試

表4 導(dǎo)航定位模塊性能測試

表5 預(yù)訂管理模塊性能測試

4 結(jié)束語

分析表2~5中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，用戶可以采用智能手機(jī)查詢到有價(jià)值的停車場以及停車位信息功能，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)的定位，同時(shí)根據(jù)當(dāng)前的位置，成功規(guī)劃定位位置到目標(biāo)停車場的最優(yōu)線路。由此可見，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以確定停車位環(huán)境信息值，可行性較高。