室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計

謝宏蘭

摘要：近年來，各種地圖導(dǎo)航應(yīng)用的出現(xiàn)，大大便利了人們的生活。隨著室外定位技術(shù)的成熟，人們對室內(nèi)定位的需求也正在逐漸增加。在室內(nèi)停車場中，由于車位眾多，地形復(fù)雜，時常出現(xiàn)車主在尋找車輛時，無法確認(rèn)位置，從而浪費大量時間的情況。室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航能為車主提供一個室內(nèi)導(dǎo)航的幫助，使得車主在該應(yīng)用的幫助下能快速找到自己的車輛，節(jié)省了車主的時間。本系統(tǒng)的主要應(yīng)用場景為室內(nèi)停車場，主要用于在室內(nèi)對人員和車輛進(jìn)行定位，方便人們在復(fù)雜的室內(nèi)停車場環(huán)境下快速地找到自己的車輛。

關(guān)鍵詞：定位;導(dǎo)航;室內(nèi)停車場

中圖分類號：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）12-0219-02

1前言

現(xiàn)如今，越來越多的人擁有了自己的汽車，汽車已經(jīng)成為人們出行的主要方式之一，使人們的出行生活變得更加方便，快捷。但人們自己開車出行就必須面臨停車的問題，車主們時常遇到找不到停車場，車位不足，車位收費價格不合理等眾多問題，停車已經(jīng)成為廣大車主的一大難題。車主們不僅在停車時會遇到問題，取車時，車主們也會遇到各種各樣的困難。隨著停車場的逐漸規(guī)范化，越來越多的停車場轉(zhuǎn)移到了室內(nèi)空間。然而，室內(nèi)空間環(huán)境復(fù)雜，為車主找車帶來了困難。一方面，各位車主難以準(zhǔn)確的記住自己車的位置。另一方面，車主即使能夠記住，而在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境下，車主也難以準(zhǔn)確判斷出自己的當(dāng)前位置，更無法快速準(zhǔn)確地找到自己的車輛。本文旨在建立一個室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)，解決廣大車主停車難的問題，為人們的出行生活帶來便利。

2系統(tǒng)概述

本文設(shè)計的室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)主要完成如下功能：

1）方便車主停車：在停車時，為車主提供附近停車場信息，車位數(shù)量，收費標(biāo)準(zhǔn)等，供車主選擇，讓車主能夠找到合適的停車場，停放車輛。

2）方便車主尋找車輛：在車主尋找車輛時，系統(tǒng)提供位置確定和路徑導(dǎo)航服務(wù)，幫助車主快速找到自己的車輛，節(jié)省車主的時間。

3）停車場信息展示：在用戶需要停車時，為用戶展示停車場的詳細(xì)信息，包括實時車位數(shù)，收費標(biāo)準(zhǔn)，停車場樓層信息，及停車場地圖等，供用戶選擇。

4）停車位記錄：當(dāng)車主停好車后，根據(jù)停車場地圖選擇自己的停車位，并將信息保存在手機(jī)中，以便找車時使用。

5）室內(nèi)定位：找車時，當(dāng)車主進(jìn)入停車場后，接收到WiFi信號，根據(jù)WiFi的信號強(qiáng)度（WiFi值）計算出距離，實現(xiàn)定位。

6）路徑導(dǎo)航：以定位結(jié)果為起點，以記錄的停車位為終點，運(yùn)用廣度優(yōu)先遍歷算法，計算出最短路徑，為車主提供路徑導(dǎo)航。

本系統(tǒng)設(shè)計中，采用了Client/Server架構(gòu)，通過合理分配任務(wù)到客戶端和服務(wù)端，降低系統(tǒng)的通訊開銷，客戶端需要安裝相應(yīng)軟件才可進(jìn)行管理操作，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

在本系統(tǒng)中，使用MySQL數(shù)據(jù)庫存儲停車場數(shù)據(jù)，服務(wù)端用Struts2框架搭建，使用JDBC技術(shù)連接MySQL數(shù)據(jù)庫，主要實現(xiàn)與客戶端進(jìn)行停車場數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。Android客戶端通過HttpURLConnection技術(shù)實現(xiàn)訪問服務(wù)端，獲取停車場的數(shù)據(jù)信息，之后根據(jù)相應(yīng)的停車場信息和接收到的WiFi熱點信息，進(jìn)行計算，實現(xiàn)定位功能。系統(tǒng)中的WiFi熱點需要設(shè)置在停車場的固定位點，并記錄在數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)傳輸時，發(fā)送至Android客戶端，便于進(jìn)行定位運(yùn)算。

本系統(tǒng)主要分為兩個工作流程，停車操作和找車操作。在停車過程中主要實現(xiàn)停車場信息展示和車位記錄的功能，在找車過程中主要實現(xiàn)室內(nèi)定位和路徑導(dǎo)航的功能。在停車過程中，客戶端會先展示數(shù)據(jù)庫中的停車場的基本信息，在用戶點擊選擇后，進(jìn)入查看該停車場的詳細(xì)信息，并顯示該停車場的具體樓層。在用戶選擇樓層后，即進(jìn)入相應(yīng)的停車場地圖，地圖上會顯示車位分布及狀態(tài)等，在車主停好車后，選擇相應(yīng)車位，經(jīng)系統(tǒng)驗證后，車位信息則被記錄在本地，完成停車過程。在找車過程中，系統(tǒng)會先檢查是否有停車位記錄，當(dāng)系統(tǒng)有停車位記錄時，跳轉(zhuǎn)至找車界面，用戶開啟定位后，系統(tǒng)根據(jù)接收到的WiFi熱點信息，計算出當(dāng)前位置，系統(tǒng)加載相應(yīng)樓層地圖并顯示出當(dāng)前位置，完成定位功能。之后，用戶點擊路徑顯示后，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前位置和車位記錄，使用廣度優(yōu)先遍歷計算出最短路徑，實現(xiàn)路徑導(dǎo)航的功能?？紤]到系統(tǒng)的實用性，添加了部分實用功能。在停車和找車時，都加入了常用地圖應(yīng)用（高德地圖，百度地圖）軟件的跳轉(zhuǎn)功能，便于車主找到停車場。同時，還加入了實時車位的功能，停車或找車操作完成后，相應(yīng)車位狀態(tài)發(fā)生改變。在找車過程還加入了路徑信息詳情的功能，根據(jù)路徑計算出相應(yīng)距離及方向，更加方便車主找車。

3地圖數(shù)據(jù)設(shè)計及定位導(dǎo)航原理

室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)需要進(jìn)行定位操作，所以需要繪制地圖，設(shè)計地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等相關(guān)操作，良好的地圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是完成定位導(dǎo)航功能的基礎(chǔ)。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，地圖在Eclipse中進(jìn)行繪制，使用Java語言，運(yùn)用Bufferedlmage和Graphics相關(guān)技術(shù)進(jìn)行地圖的繪制，繪制完成后再將內(nèi)容生成圖片，寫入文件即可。地圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計則相對于較為復(fù)雜，需要考慮到定位和導(dǎo)航功能等的實現(xiàn)。地圖設(shè)計中，需要對地圖建立坐標(biāo)系，即X（橫坐標(biāo)）和Y（縱坐標(biāo)），同時考慮到減少數(shù)據(jù)傳輸，建立Point類，有x，y和id 3個屬性，x，y分別表示橫縱坐標(biāo)，id則為坐標(biāo)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)傳輸過程中，只有id屬性，具體運(yùn)算時再還原為相應(yīng)坐標(biāo)，減少數(shù)據(jù)存儲和傳輸。通過Point類的建立，地圖中每個點則都有對應(yīng)的數(shù)據(jù)表示。之后，即可將具體車位位置，WiFi熱點位置，電梯位置等與相應(yīng)位點進(jìn)行對應(yīng)，也可將定位結(jié)果顯示在地圖上。

此時，雖然已經(jīng)完成定位功能，但路徑導(dǎo)航的實現(xiàn)，還需要其他規(guī)則。在系統(tǒng)中，定義roadpoint為路徑遍歷點，endpoint路徑遍歷端點，在進(jìn)行路徑導(dǎo)航時，先計算出起點和終點對應(yīng)的最近的路徑遍歷點，再以這兩個遍歷點為起點和終點，運(yùn)用廣度優(yōu)先遍歷算法即可找出最短路徑，遍歷結(jié)束后再進(jìn)行回溯，找出路徑的各個關(guān)鍵點（包括起點，起點對應(yīng)的遍歷點，遍歷過程中的路徑端點，終點對應(yīng)的遍歷點，終點），將各個關(guān)鍵點按順序連接，即可找出最短路徑，顯示在地圖上，實現(xiàn)路徑導(dǎo)航功能。圖示如下：

如圖2，圖中黑色點p1，p2，p3，p4，p5，p6即為endpoint路徑遍歷端點，藍(lán)色線上的點（包括黑色點）即為roadpoint為路徑遍歷點。如圖3，圖中黑色點即為路徑關(guān)鍵點，令pl為起點，p7為終點，則p2為起點對應(yīng)的路徑遍歷點，p6為終點對應(yīng)的路徑遍歷點，p3，p4，p5即為遍歷過程中的路徑端點。將路徑關(guān)鍵點依次連接，即可得到最短路徑（藍(lán)色直線）。

4停車流程設(shè)計

本系統(tǒng)的停車流程如圖4所示。首先，用戶在點擊停車后，跳轉(zhuǎn)至停車場選擇頁面，界面UI主要由一個ListView構(gòu)成，應(yīng)用從服務(wù)器獲得停車場名和實時車位信息，并顯示在界面上，供用戶選擇。待用戶點擊選擇停車場后，進(jìn)入樓層選擇頁面，此界面UI由TextView，ImageButton和ListView構(gòu)成，Text-View用于顯示停車場詳細(xì)信息，ImageButton用于提供按鈕跳轉(zhuǎn)第三方地圖應(yīng)用導(dǎo)航至該停車場，ListView則用于顯示樓層和各個樓層的車位數(shù)量。當(dāng)用戶點擊選擇樓層后，進(jìn)入停車位選擇頁面，此界面UI主要由ImageView，Spinner和Button構(gòu)成，ImageView用于顯示地圖，Spinner列表選擇框供用戶選擇停車位，Button進(jìn)行停車位確定記錄操作，車位記錄使用SharedPref-erences完成，同時為便于找車過程，還會將需要的停車場信息也記錄。停車流程的每個頁面都需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信，從服務(wù)端獲取停車場數(shù)據(jù)，同時還要完成地圖下載的功能。

5找車流程設(shè)計

本系統(tǒng)的找車流程如圖5所示。在用戶點擊找車后，系統(tǒng)會根據(jù)SharedPreferences中的信息先判斷是否有停車位記錄，如果沒有，則會顯示Toast提示信息。如果有車位記錄則會彈出一個PopupMenu，提供進(jìn)入停車場和導(dǎo)航至停車場兩個選擇。在用戶選擇點擊進(jìn)入停車場后，正式進(jìn)入找車流程。在此頁面中有查看車位信息，開始定位，顯示路徑和導(dǎo)航詳情四個功能，UI界面中主要使用了Button，ImageView和AlertDialog三個控件。在用戶點擊查看車位信息后，系統(tǒng)取出找車流程中用SharedPreferences記錄的停車位信息，并彈出一個AlertDialog顯示給用戶。

6小結(jié)

本室內(nèi)停車場車輛定位及導(dǎo)航系統(tǒng)對整個停車過程和找車過程涉及的功能都進(jìn)行了設(shè)計，且對系統(tǒng)的核心功能定位導(dǎo)航，也都較好的設(shè)計了。整個應(yīng)用界面簡潔、美觀、操作方便、意義明確，給用戶提供良好的人機(jī)交互體驗。同時，在用戶進(jìn)行誤操作或進(jìn)行敏感操作時，給予相應(yīng)的提示信息，給出相應(yīng)提示及確認(rèn)操作，確保系統(tǒng)安全性。