0 引 言

近年來，隨著汽車保有量的日益攀升，城市的交通狀況 變得越來越令人擔憂。由停車困難導致的出行受阻、交通擁 堵、道路占用、噪聲超標、尾氣污染加重等一系列問題變得日 益突出?！霸贫朔铡本褪蔷W(wǎng)絡服務，凡是借助網(wǎng)絡平臺實現(xiàn) 的計算機和智能設備之間的數(shù)據(jù)采集、存儲、計算、處理等 服務都屬于云服務的范疇?；谠品盏某鞘型＼囈龑到y(tǒng)， 綜合運用了計算機技術(shù)、嵌入式通信技術(shù)、移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、 基于位置服務（LBS）等技術(shù)，將停車場泊位信息的實時采集、 處理和發(fā)布功能集成于一體，通過多種途徑為駕駛員出行提 供停車場的分布與泊位的動態(tài)信息，并借助科學的規(guī)劃算法 為駕駛員提供有效的停車引導服務。城市停車引導系統(tǒng)的使用 將會有效地緩解城市日益突出的“停車難”問題，有效提高停 車場資源的利用率，改善城市交通生態(tài)環(huán)境，提高城市智能 交通管理水平。 

1 停車引導系統(tǒng)的組成原理 

停車引導系統(tǒng)的組成原理如圖 1 所示。系統(tǒng)中的停車場 控制終端是一個為了對停車場泊位信息實現(xiàn)動態(tài)采集而設計 的，能以多種方式接入 Internet 的嵌入式設備。停車引導服務 器是系統(tǒng)的核心，主要功能有：云數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲 服務，基于位置的查詢與引導服務，信息發(fā)布與第三方服務計 算機、智能手機是實現(xiàn)停車引導服務的終端操作設備，司機用 戶可借助其上安裝的瀏覽器、App 軟件來實現(xiàn)車位查詢、車位 預定、泊車路線引導等服務。停車引導系統(tǒng)的服務功能主要是 圍繞著兩條信息流實現(xiàn)的。一條信息流是安裝在各停車場的 控制終端，作為 C/S 結(jié)構(gòu)中的客戶端，以 Socket 通信方式實 時向停車引導服務器發(fā)送停車場的泊位信息。服務器對泊位信息數(shù)據(jù)進行處理、存儲、更新；另一條信息流是根據(jù)司機用戶 發(fā)來的位置請求，停車引導服務器經(jīng)過計算和處理向用戶計 算機、智能手機推送與停車位置有關(guān)的停車信息數(shù)據(jù)，從而實 現(xiàn)基于位置的查詢與引導服務。

2 停車場泊位信息的采集與傳輸 

2.1 停車場泊位信息采集方案 

目前，停車場基本可以分為封閉式停車場和開放式停車 場兩大類。封閉式停車場都有固定的場所和全天候的管理人 員，一般配備了門禁收費系統(tǒng)，有的配備了較為先進的信息 管理系統(tǒng)。這些停車場所用設備的廠商、型號、性能各不相 同。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，擬對這些停車場實現(xiàn)統(tǒng)一的技術(shù)改 造，無論從可行性還是經(jīng)濟性上分析這樣的方案都是不可取 的。一種經(jīng)濟實用的方案就是設計一款功能獨立、操作簡單， 對原系統(tǒng)硬件改動很小的專用設備，即停車場控制終端，來實 現(xiàn)對現(xiàn)有停車場的技術(shù)升級?？刂平K端只需與原停車場的出入 口車輛感知傳感器和場內(nèi)的車位傳感器相連就能獨立完成數(shù) 據(jù)采集工作。對于公路邊、街道邊、臨時區(qū)域這樣的開放式 停車場，由于不具有安裝固定設施的條件，因此，通過安裝 設備自動實現(xiàn)信息傳輸是不太可能的。但是，好在這些區(qū)域往 往有城市停車管理收費人員值守，通過為收費人員配置智能手機App 收費管理軟件，可實現(xiàn)對開放式停車場的數(shù)據(jù)采集。 其原理是利用具有移動接入功能的 App 軟件，每次完成收費 后就會把停車場的剩余泊位信息自動發(fā)送到停車引導服務器。 

2.2 停車場控制終端的硬件功能與實現(xiàn) 

停車場控制終端硬件組成原理如圖 2 所示。整個硬件系 統(tǒng)的功能是通過三條數(shù)據(jù)傳輸通道來實現(xiàn)的。這三條數(shù)據(jù)傳 輸通道分別是 ： 

（1）由以太網(wǎng)接口、無線 WiFi 接口、移動通信 GPRS 接 口組成的互聯(lián)網(wǎng)傳輸通道。這個通道保證了停車場控制終端能 以有線、無線等多種方式方便地接入互聯(lián)網(wǎng)，從而保證了停 車場泊位信息實時地傳輸?shù)酵＼囈龑Х掌鳌?/span>

（2）由 RS 485 接口組成的現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通道。現(xiàn)場總 線用于連接停車場出入口車輛感知傳感器、場內(nèi)車位傳感器、 停車場其它監(jiān)控設備。現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)通道保證了控制終端對停 車場泊位信息的動態(tài)采集和對停車場工作狀態(tài)的實時監(jiān)控。 

（3）由觸摸屏接口組成的輸入輸出數(shù)據(jù)通道，該通道保 證了設備調(diào)試、參數(shù)設置、狀態(tài)監(jiān)控等人機接口功能的實現(xiàn)。

停車場控制終端硬件系統(tǒng)中微控制器采用了 Ubicom 公 司生產(chǎn)的 SX52 芯片。它是一款利用先進 CMOS 工藝制造 的、高速的 8 位通信控制芯片。利用廠商所提供的虛擬軟件 包代碼可以方便地實現(xiàn) TCP/IP 協(xié)議棧中常用的協(xié)議，從而使 系統(tǒng)能方便地實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入功能。以太網(wǎng)接口通過采用臺 灣 REALTEK 公司生產(chǎn)的高集成度、全雙工以太網(wǎng)控制器芯 片 RTL8019AS 來實現(xiàn)。該芯片支持 IEEE802.3 MAC 子層協(xié) 議，可以與很少的外圍電路一起實現(xiàn) 10 Mb/s 速率的數(shù)據(jù)收發(fā) 功能。WiFi 接口采用了 HI-LINK 公司生產(chǎn)的 HLK-WIFI-M03 模塊。它是一款基于 UART 接口的、符合 WiFi 無線網(wǎng)絡標準 的嵌入式通信接口模塊。芯片內(nèi)置了 IEEE802.11無線網(wǎng)絡協(xié) 議和 TCP/IP 協(xié)議棧，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶串口數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)絡 PDU 之間的轉(zhuǎn)換，支持基于 ASCII 格式的 AT 操作命令，支持包 括 Web 方式的多種參數(shù)配置方式，因此能方便地實現(xiàn)嵌入式 設備以無線的方式接入互聯(lián)網(wǎng)。GPRS 接口選用 SIMCOM 公 司生產(chǎn)的 SIM300 模塊。SIM300 是一款內(nèi)部集成了完整的射 頻電路和基帶處理器的、支持三頻段 GSM/GPRS 的、可實現(xiàn) 短信和數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)耐ㄐ拍K。模塊內(nèi)嵌了豐富的 TCP/IP 協(xié)議，提供了通用的 UART 接口和 AT 控制命令，因此使得嵌 入式設備通過移動通信網(wǎng)接入互聯(lián)網(wǎng)變得方便。 

2.3 協(xié)議與軟件的實現(xiàn) 

由 SX52 組成的嵌入式系統(tǒng)硬件資源有限，沒有實時多 任務操作系統(tǒng)，所以協(xié)議和應用軟件的實現(xiàn)必須通過面向硬件 底層的編程來完成?？刂平K端要通過互聯(lián)網(wǎng)與引導服務器進 行通訊，軟件上必須要實現(xiàn) TCP/IP 功能。為了能在系統(tǒng)資源 相對匱乏的嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn) TCP/IP 協(xié)議，必須對標準的、 龐大的 TCP/IP 協(xié)議棧進行裁剪和簡化處理，處理原理如下：

（1）ARP 協(xié)議，具體可分為請求和應答兩類，在本系統(tǒng) 中只需實現(xiàn)應答功能。 

（2）IP 協(xié)議，它是 TCP/IP 協(xié)議棧中最為核心的協(xié)議，本 系統(tǒng)中必須實現(xiàn)其基本的尋址、封裝、路由、解封裝、檢驗等 功能，但可以裁減掉 IP 的分片和重組功能。 

（3）ICMP 協(xié)議，它主要用來傳輸差錯報文和控制報文， 本系統(tǒng)中只保留最常用到的 ICMP 請求 / 應答報文對，其它功 能可被剪裁掉。 

（4）TCP 協(xié)議，本系統(tǒng)保留了諸如可靠地建立與關(guān)閉連接、 應答確認等最基本的功能，而簡化掉一些如窗口流量控制等復 雜的狀態(tài)機部分。

控制終端的軟件流程如圖 3 所示。軟件功能主要有 3 個 部分 ：對控制終端自身的監(jiān)控管理 ；對停車場泊位信息的數(shù) 據(jù)采集 ；與停車引導服務器的數(shù)據(jù)通信。系統(tǒng)軟件設計采用 順序執(zhí)行與中斷處理相結(jié)合的程序結(jié)構(gòu)，把實時性要求較低、 執(zhí)行起來較費時的應用層處理任務和 TCP/IP 協(xié)議處理任務放 在主程序順序循環(huán)結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)，而把實時性要求較高的按鍵 處理及定時處理等任務放在中斷處理程序中完成。

3 停車引導 App 功能的實現(xiàn) 

停車引導 App 設計為 Android 和 iOS 兩個版本。其主要 功能為 ： 

（1）個人信息管理主要包括賬戶信息管理、訂單與支付信 息管理 ； 

（2）停車場信息查詢功能包括附近搜索、指定目標搜索 ；

（3）車位預訂與支付； 

（4）停車引導與路線導航 ； 

（5）評價與分享 ； 

（6）第三方增值服務。 

App 工作原理如下：首先，App 軟件向停車引導服務器 發(fā)送請求建立連接。其次，App 通過手機定位組件或手機地 圖獲取要查詢停車位置的經(jīng)緯度，解析成可讀信息后通過互 聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到引導服務器。最后引導服務器處理用戶發(fā)來的位 置信息，為 App 提供 GIS（地理信息系統(tǒng)）服務，把相關(guān)停 車場服務信息通過移動互聯(lián)網(wǎng)推送到用戶的手機終端 App， 從而實現(xiàn)停車引導功能。App 軟件的核心技術(shù)是 LBS，其關(guān) 鍵是要實現(xiàn) GIS 服務和移動定位服務。GIS 服務是通過調(diào)用 谷歌、百度地圖等系統(tǒng)的 API 來實現(xiàn)。定位服務可分為 GPS （全球定位系統(tǒng)）定位技術(shù)和移動定位技術(shù)，移動定位技術(shù)又 可分為移動終端定位技術(shù)和移動網(wǎng)絡定位技術(shù)。以安卓應用為 例，定位服務是通過安卓平臺提供的地理位置服務類 android. location 來實現(xiàn)的。該類提供兩種服務，全球定位系統(tǒng)服務和 網(wǎng)絡定位服務。App 應用中使用的位置信息是由 Location 來 表示的，內(nèi)容包含有經(jīng)緯度、海拔、標準時間等。App 開發(fā)主 要使用的類為 ：

（1）LocationManager，它包含了一系列函數(shù)，這些函數(shù) 可以訪問定位服務，從而可實時獲取移動設備的位置信息 ； 

（2）LocationProvider，關(guān)于定位信息提供者的抽象類 ； 

（3）LocationListener，包含一個回調(diào)函數(shù)，這個函數(shù)在 位置信息內(nèi)容發(fā)生改變時被觸發(fā) ； 

（4）Criteria，使應用能夠通過 LocationProvider 中設置 的值來選擇恰當?shù)亩ㄎ恍畔⑻峁┱摺?nbsp;

4 停車引導服務器功能與實現(xiàn) 

停車引導系統(tǒng)服務器體系結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。主要由停車 場信息云計算服務平臺、運營服務平臺、LBS 服務平臺以及 第三方信息服務平臺等四部分組成。停車場信息云計算服務 平臺對停車場控制終端通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸來的數(shù)據(jù)進行接收分 發(fā)、格式轉(zhuǎn)化、加工處理，最后與地理信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合，并 對數(shù)據(jù)庫進行更新。該平臺還能接受其它三個平臺的服務請 求，為它們提供停車場信息數(shù)據(jù)服務。此外，該平臺還具有 對各停車場用戶的設備認證、系統(tǒng)監(jiān)控、車位預訂等管理功能。 運營服務平臺為用戶提供所有數(shù)據(jù)的接收、存儲、查詢、統(tǒng)計、 分析、發(fā)布功能。具體包括 ：停車場信息管理、司機用戶信息 管理、停車泊位信息查詢、停車泊位預訂與支付等功能。LBS 服務平臺為用戶提供地理信息服務，實現(xiàn)泊位信息的地圖化顯 示，以及對用戶駕車路線進行引導與實時導航。第三方服務平臺可提供多種服務接口，支持網(wǎng)站、手機應用、短信、微信等 第三方信息服務。提供如評價、分享、積分、促銷等多種功能。 停車引導服務器是基于云服務技術(shù)、LBS 技術(shù)、WebGIS 技 術(shù) ，通過 Jboss、Nginx、Netty 等多種 B/S 架構(gòu)實現(xiàn)的服務 平臺。實現(xiàn)的技術(shù)路線為 ：開發(fā)采用 MVC 框架模式，地理信 息系統(tǒng)采用 ESRI 公司的 ArcGIS 解決方案，數(shù)據(jù)庫平臺選用 MySQL，服務器開發(fā)采用 Java、ASP、HTML 等工具實現(xiàn)。

5 結(jié) 語

基于云服務的城市停車引導系統(tǒng)具有設計思路新、實現(xiàn) 成本低、實用性強、便于推廣的特點。因此可作為城市智能交 通系統(tǒng)的輔助系統(tǒng)，為緩解城市交通擁堵狀況，改善交通環(huán) 境起到積極作用。和傳統(tǒng)的城市停車誘導系統(tǒng)相比可帶來良好 的社會效益和經(jīng)濟效益。