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    針對目前停車場引導(dǎo)系統(tǒng)存在的諸多弊端，基于Wi-Fi和藍牙技術(shù)的特點以及Android智能手機的功能，提出一種停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)的設(shè)計方案。系統(tǒng)采用Android智能手機為客戶端，利用Wi-Fi和藍牙技術(shù)完成手機客戶端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)交互，實現(xiàn)停車場信息統(tǒng)一管理和汽車身份自動驗證的功能;利用Dijkstra最短路徑算法，實現(xiàn)室內(nèi)停車場的路線引導(dǎo)功能。系統(tǒng)無需車載其他設(shè)備，且停車全過程無需人工操作。

        1、系統(tǒng)整體設(shè)計

        本系統(tǒng)主要由服務(wù)器端和手機客戶端兩部分組成。用戶首先通過手機客戶端搜索目的地附近的所有停車場和車位數(shù)量，選擇合適的停車場和車位進行預(yù)定，然后手機地圖會顯示自起點到停車場入口的行車路徑。到達停車場入口時，手機自動連接停車場Wi-Fi，Wi-Fi信號強度到達閾值后，手機自動發(fā)送驗證消息，停車場服務(wù)器對汽車信息和手機號進行驗證，驗證成功后停車場服務(wù)器給手機發(fā)送車位號和停車場內(nèi)布局圖，并在布局圖上標(biāo)明停車場入口到停車位的路徑。到達車位時，手機藍牙與停車位上的藍牙進行自動匹配并通信，通信成功后，手機客戶端通過Wi-Fi與服務(wù)器通信，服務(wù)器端記錄當(dāng)前時間作為停車時間。用戶取車時，手機客戶端通過Wi-Fi與服務(wù)器通信，服務(wù)器端記錄當(dāng)前時間作為取車時間，并計算停車時長和停車費用，更新數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。

        系統(tǒng)手機客戶端采用具有Wi-Fi、藍牙和GPS定位功能的Android操作系統(tǒng)的智能手機，停車場服務(wù)器端以PC機作為Socket通信和數(shù)據(jù)存儲的設(shè)備。車位用低成本藍牙芯片(V2．0)，可以通過JTAG燒寫B(tài)luetooth程序。網(wǎng)絡(luò)由抗干擾能力強，傳輸速率高，室內(nèi)的覆蓋范圍廣的Wi-Fi路由器提供。

        2、關(guān)鍵技術(shù)

        2.1入口處身份驗證

        本系統(tǒng)為了實現(xiàn)自動驗證身份，減少用戶行車時對手機的操作，采用后臺Service監(jiān)聽的方式來實現(xiàn)手機Wi-Fi的自動連接和Wi-Fi信號強度檢測。首先通過getWifiList方法得到當(dāng)前Wi-Fi的列表，遂一判斷是否與停車場SSID相匹配。若有相匹配的Wi-Fi，則自動連接。連接成功后通過ScanＲesult．lev-el獲得Wi-Fi的信號強度，然后判斷該Wi-Fi信號強度是否達到閾值。當(dāng)信號強度達到閾值時，手機端自動發(fā)送用戶信息到服務(wù)器。具體流程如圖2所示。

        2.2停車場內(nèi)路線引導(dǎo)算法

     停車場系統(tǒng)中常用的路線引導(dǎo)算法主要有Dijk-stra算法、A*算法、Floyd算法和蟻群算法。Dijkstra算法是目前解決最短路徑問題的經(jīng)典算法，通過有限步的迭代運算即可得到最短路徑，但是效率不高，時間復(fù)雜度高，不適用于大型路網(wǎng)的實時計算。A*算法雖然效率優(yōu)于Dijkstra算法，但是計算復(fù)雜，不能保證在動態(tài)路網(wǎng)中得到最短路徑。Floyd算法適用于動態(tài)規(guī)劃，但是停車場內(nèi)路線的引導(dǎo)只有從入口處到車位處，起點和終點的位置是固定的，所以不適用于停車場內(nèi)路線規(guī)劃。蟻群算法結(jié)合了貪婪算法、并行計算、分布式計算等算法，搜索最優(yōu)解能力強，但是它收斂速度慢，也容易出現(xiàn)停滯現(xiàn)象，不能保證得到最優(yōu)解。本系統(tǒng)對獲得路線引導(dǎo)圖的實時性要求不高，但需要得到最短路徑。因此采用Dijkstra算法作為停車場內(nèi)路線引導(dǎo)的算法。

    由Dijkstra算法得到從入口到車位的最短路徑，記錄下途經(jīng)拐點的坐標(biāo)值。最后使用Java自帶的Graph-ics2D類在原有的停車場內(nèi)布局圖中畫出最短路線。

        2.3停車驗證

    入口身份驗證完成后，手機收到停車位號和停車場路線引導(dǎo)圖的同時也會收到與車位號相應(yīng)的藍牙地址和密碼，手機藍牙會自動啟動。

    藍牙啟動后，由BluetoothAdapter類初始化并設(shè)置廣播接收器，然后注冊IntentFilter過濾器，對收到的廣播內(nèi)容進行過濾，只取其中與藍牙相關(guān)的廣播消息，如是否找到、是否綁定(匹配)、藍牙狀態(tài)是否改變等。手機端藍牙進行完上述操作后，等待車位的藍牙啟動與之匹配。停車場每個停車位均安裝一個壓力傳感器和一個藍牙節(jié)點，將藍牙節(jié)點與車位號進行一對一綁定，并存儲在數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)用戶的車到達車位時，壓力傳感器監(jiān)測到壓力信號，車位藍牙模塊開始工作。

    其工作過程分以下幾個步驟:

    Step1接收到壓力開關(guān)信號后，藍牙參數(shù)置1，打開藍牙。

    Step2用MCUCＲ|=0x0f和GICＲ|=0xC0設(shè)置中斷初始地址，用Sensor_DATA_OUT、Sensor_CLK_OUT等函數(shù)初始化藍牙節(jié)點。然后將標(biāo)志位temp_cmd_flag置1，確保初始化僅進行一次。

    Step3用if_receive_a_frame判斷是否有設(shè)備請求連接，如果有則用decode_rec解析協(xié)議，進行口令驗證、匹配等操作。停車位上的藍牙經(jīng)過以上過程后，開始與手機端藍牙進行自動配對。手機端將藍牙配對的初始化、結(jié)束等一系列操作封裝到ClsUtils類中，其中配對函數(shù)為staticpublicbooleanpair(StringstrAddr，StringstrPsw)，參數(shù)為接收到的藍牙地址和密碼。配對成功后，手機接收到匹配成功的消息，通過Wi-Fi將確認(rèn)消息發(fā)送給服務(wù)器端，服務(wù)器端記錄當(dāng)前時間作為停車時間。取車過程與停車過程類似。

    3測試與結(jié)果

    為了驗證系統(tǒng)的實用性和可靠性，本文分別使用小米4、小米2和三星S3這3款手機安裝手機客戶端進行測試。手機客戶端首次使用需要注冊才能登錄使用，登錄后進入系統(tǒng)功能界面。在主功能界面用戶可選擇進行查詢車位、預(yù)訂車位等操作。

    預(yù)訂結(jié)束后用戶開車到達停車場入口，在停車場入口處放置Wi-Fi路由器，使用多個裝有該App的智能手機，第1個手機離入口3m(第1輛車駕駛室與入口距離為3m)，其余手機依次相隔5m(小型車車長+間距)，直線排開，表示正在進入停車場的車輛。經(jīng)測試3款手機自動連接成功率達到95%以上。連接后，Wi-Fi信號強度到達設(shè)定閾值時進行身份驗證，其結(jié)果如表2所示。

    車到達停車位時，手機上的藍牙檢測到目標(biāo)藍牙后自動連接，匹配成功后車位藍牙節(jié)點發(fā)送連接成功信息給客戶端。3款手機藍牙自動連接成功率為100%。

    結(jié)語

    本文設(shè)計并實現(xiàn)了一種結(jié)合智能手機與無線通信技術(shù)的新型停車場智能引導(dǎo)系統(tǒng)。只需一部智能手機，即可實現(xiàn)車位查詢和預(yù)定、身份自動驗證和路線引導(dǎo)等功能，而且整個過程完全自動。本系統(tǒng)操作簡單，測試效果良好，在一定程度上能夠解決停車難的問題，可將其推廣應(yīng)用到智能住宅、醫(yī)院、大型商業(yè)中心等地方的停車場，具有較廣闊的應(yīng)用前景。