基于二维码的停车场反向寻车系统设计.pdf

第41卷第11期2023年11月文章编号：10 0 9-7 7 6 7（2 0 2 3)11-0 0 45-0 5Vol.41,No.11Journal of Municipal TechnologyNov.2023D0I:10.19922/j.1009-7767.2023.11.045基于二维码的停车场反向寻车系统设计冯星宇1,董子行2*，赵凯文？,周晨静2(1.北京首发投资控股集团有限公司，北京10 0 16 1；2.北京建筑大学通用航空北京实验室，北京10 2 6 16)摘要：由于不熟悉场所环境，大型停车场内寻找停放车辆（以下简称反向寻车”）难度大是车主常遇到的难题之一，尤其是在大型地下停车场停车，极易发生方向感迷失问题，寻车难度进一步加大。室内导航、视频探测等技术为反向寻车提供了技术解决方案，但由于成本较高，并没有得到普及应用。基于二维码信息匹配技术，提出了低成本、轻量化的反向寻车解决方案，即应用已普及的二维码作为媒介，记录车辆停放位置和用户所在位置，结合计算最短路径理论A*算法，生成静态寻车路径信息，并发送给用户，实现了停车场车辆寻找功能。应用微信小程序开发的反向寻车系统，证实了该技术路线的可行性。该系统通过部署微信小程序云函数，记录用户唯一识别码、车辆停放车位编号、用户所在位置编号，并与C+后台程序进行对接，实现了停车场信息的电子化和静态路径信息的产生与返还，有效地解决了大型地下停车场反向寻车难的问题，且应用成本较低。关键词：反向寻车；智能停车；智能交通；停车场；最短路径；规划中图分类号：TP399U121Design of Reverse VehicleTracking System in Parking Lots Based on QRCode2.General Aviation Technology Beijing Laboratory,Beijing University of Civil Engineering and Architecture,Bejing 102616,China)Abstract:“Reverse vehicle traccking is a common problem for drivers due to the difficulty in finding parking vehiclesin large parking lots,especially in large underground parking lots where drivers easily lose their sense of direction.Although indoor navigation and video detection technologies provide technical solutions for reverse vehical tracking,the high costs prevent widespread use.In this study,a low-cost and lightweight reverse vehicle tracking solution isproposed based on quick response(QR)code information matching technology.QR codes,which are widely used,are used as a medium to record the parking location of the vehicle and the location of the driver.The shortest paththeory and A*algorithm are used to generate static parking paths,which are then sent to the driver to assist infinding the vehicle.Additionally,a WeChat miniprogram is developed to verify the feasibility of the technical route.By deploying WeChat cloud functions to record the drivers unique identification code,the parking space numberwhere the vehicle is parked,and the location number of the driver,and docking with the C+backend program,theelectronification of parking lot information and the generation and return of static path information are effectivelyachieved,which effectively solve the difficulty of reverse vehicle tracking in large underground parking lots at alow cost.Key words:reverse vehicle tracking;intelligent parking;intelligent traffic;parking lot;shortest path;planning文献标志码：AFeng Xingyu,Dong Zihang*,Zhao Kaiwen,Zhou Chenjing?(1.Beijing Shoufa Investment Holding Group Co.,Ltd.,Beijing 100161,China;收稿日期：2 0 2 3-0 6-30基金项目：北京建筑大学研究生创新项目（PG2023055)作者简介：冯星宇，男，工程师，硕士，主要研究方向为通行能力、智能交通。通讯作者：董子行，男，在读硕士研究生，主要研究方向为交通仿真、通行能力和交通流。引文格式：冯星宇，董子行，赵凯文，等.基于二维码的停车场反向寻车系统设计.市政技术，2 0 2 3,41(11)：45-49.（FENGXY,DONGZH,ZHAOKW,et al.Design ofreverse vehicle tracking system in parking lots based on QR codeJ.Journal of municipal technology,2023,41(11):45-49.)市放技术46Journal of Municipal Technology返回停车场后如何快速找到车辆停放位置是车主关心的出行问题之一。在大型停车场，尤其是大型地下停车场，车主通常处于陌生环境中，可能存在一定的方向感迷失，并出现难以寻找到自已停车位置的问题。德国Serva Transport System GmbH公司发第41卷服务器4G/5G/WIFIZGMIF4G/5G/WIFI布了一款名为Ray的自动泊车机器人和自动泊车系统，车主将车停放在车辆入口处，泊车系统扫描车辆后激活泊车机器人，由其驾驶车辆并分类存入中转站，车主取车时可在系统预约，系统会指派相应泊车机器人将车辆从中转站中取出并送达指定位置,同时会向车主反馈服务信息 。在国内,RFID技术是停车场反向寻车的常用技术，其方案实现需要感应记录车辆唯一RFID标识码。停车场通过内部感应终端感应车辆的停放位置并记录、存储于服务器内部，用户寻车时，可通过刷RFID卡调出车辆的具体位置信息2 。图像识别技术也被应用于停车场反向寻车开发中，通过识别车辆牌照信息定位车辆，用户取车时，可通过输人车辆牌照获得车辆具体的停放位置信息3。此外,室内导航4、WIFI探针5 和室内地图6-7 等多项物联网通信技术也被应用于停车场反向寻车系统中。虽然基于物联网等高新技术方法，现有的研究者提出了多种反向寻车的解决方案，但这些方案均需布设高成本的电子化设备，且后期仍需不断维护升级，导致停车场运营成本提高。由此可见，寻找低成本的反向寻车方法是解决该问题的主要方向。1技术方案思路反向寻车任务的本质是构建车主当前位置与车辆停放位置间的信息路径通道，其中车辆的停放位置、车主的当前位置和2 个位置点之间的路径通道是系统的必要信息点。为降低成本，笔者不借助其他硬件设备，仅应用普及程度较高的微信小程序8 作为反向寻车的解决工具。反向寻车系统的基本架构见图1,程序功能实现流程见图2。该系统以二维码作为系统与用户的接口媒介，包括停车二维码和寻车二维码。2 类二维码内容一致，均为微信小程序的进入端口，不同的是在寻车二维码旁边增加了1个辅助位置编号，用以明确用户扫码的位置，见图3。该系统的具体实现流程如下：智能手机1图1反向寻车系统的基础架构Fig.1 The basic architecture of reverse vehicle tracking system客户端登录记录驾驶员唯一标识ID停车输入停车位编号ID捆绑存储提取调用云端系统最短路径生成图2 程序功能实现流程图Fig.2 Flowchart of program function implementation停车二维码寻车二维码图3二维码媒介示意Fig.3 QR code medium illustration1)用户应用微信扫描二维码并点击登录后，自动生成1个唯一的用户身份标识信息；2）进入系统后，用户可选择“我要停车”和“我要寻车 2 个功能；智能手机2停车场2扫描二维码获取当前位置信息A1003智能手机K信息寻车返回第11期3如果点击“我要停车”，用户需手动输入车辆所停靠的车位编号信息，完成后系统将把“用户身份标识信息和车位编号信息”传递至云端系统进行存储；4如果点击“我要寻车”，系统将首先检索云端是否存有该用户的身份标识信息，如有则进入停车二维码编号输入界面，如没有则提示“您未有停车记录”；5)用户输人寻车二维码辅助位置编号后，系统将在云端依据用户身份标识信息进行配对，将存储的车位编号和寻车二维码的辅助位置编号进行匹配，生成通行路径，并反馈给用户。2系统总体设计2.1二工作流程当用户停车后，使用智能手机扫描车位地面上的二维码进入反向寻车系统，手动输人停车位编号记录停车位信息，即保存了车辆在停车场中的位置；用户寻车时，同样扫描墙上的二维码并输入二维码旁的辅助位置标识信息，通过服务器获得用户的当前位置；系统云端经过计算，以地图的方式直观地展示车辆与人在停车场中的具体位置，并规划出最优路径，为车主提供寻车路径导航。该系统布设见图4。冯星宇等：基于二维码的停车场反向寻车系统设计2.2关键技术模块该系统设计中的关键技术模块包括建筑分层静态地图绘制与建模、微信小程序开发、寻车路径生成和寻车路径信息发布。1)建筑分层静态地图绘制与建模的目的是构建一个具有空间位置属性的建筑空间信息集，不仅赋予了车位具体的位置信息，与车位编号进行了关联，而且也赋予了墙面二维码具体的位置信息，且与二维码辅助位置编号进行关联。由此，构建了一个空间信息集合体，便于生成计算路径。该系统以北京建筑大学基础教学楼为模拟场景，构建的具体空间信息见图5。47可当前位置图4系统布设示意图Fig.4 System layout diagram图5 系统模拟场景图Fig.5 The scene diagram of system simulation2)微信小程序开发的目的是构建一个寻车系统使用中介。微信小程序是腾讯公司提供的手机应用开发平台，其云端系统提供了存储、函数计算和信息传输等功能模块，为笔者的研究提供了十分有效的实现工具。每一个微信小程序均有1个对应二维码作为接入端口。反向寻车系统的微信小程序登录界面见图6。微信小程序是反向寻车系统设计技术路线实市放技术48Journal of Municipal TechnologyoccooWeChat19:26A*反向寻车微信用户点击退出登录点击开始停车点击开始寻车图6 反向寻车系统的微信小程序登录界面Fig.6 The login interface of reverse vehicle tracking system byWeChat mini program现的载体，其具体任务包括：用户完成停车行为后，通过微信小程序扫描车位附近静态二维码，系统可将二维码中包含的位置信息与用户的唯一标识ID信息发送至服务器；用户寻车时，使用微信小程序扫描周边二维码，系统将二维码中位置信息与用户唯一标识ID信息发送至服务器；微信小程序将2 个信息进行匹配，从服务器获得停车场地图、用户和车在停车场的位置，并将上述位置信息通过地图可视化地展示给用户微信小程序反向寻车工作流程见图7。3)寻车路径生成模块是在收集到用户停车位置和寻车位置2 个信息之后进行的路径生成。首先在该系统中将建筑分层空间位置信息集进行数字化处理，能够通行的位置用“1 表示，每一步长为0.5 m，不能通行的位置用“0”表示；接着使用A*算法9 来计算2 点之间的最短路径。估价函数是A*启发式搜索的核心部分，在进行路径搜索时选择合适的估价函数会减少搜索节点数，节省搜索时间，加快获得最优路径。A*算法在每次主循环迭代中都需要选择1个节点进行拓展，该做法是建立在对节点代价第41卷100%开始我要停车我要寻车扫描地面二维码扫描墙上二维码二维码内容上传二维码内容上传至至服务器，服务服务器，服务器返器记录停车位置回用户的位置调用在APP上同时显示车和用户的位置并导航结束图7 微信小程序反向寻车工作流程Fig.7 Reverse vehicle tracking workflow by WeChat mini program的评估上，直到找到目标节点。该系统程序采用C+程序实现算法运算,其算法逻辑为：Algorithm1ClassicA*algorithm1：/Search for a path from nisanr to ngal and return the result/2：function Evaluation(n)3：f(n)=g(n)+h(n,ngxl)4:returnf(n)5：endfunction6:function updateState(n,n)7：c(n,n)=abs(n.x-n.x)+abs(n.y-n.y)8:if n is an obstacle OR n CLOSED then9：ignore this n10:else11:if n E OPEN then12:ifg(n)g(n)+c(n,n)then13:parent(n)=n14:g(n)=g(n)+c(n,n)15：Evaluation(n)16:else17:ignore this n18:end if19:else20:OPEN.Insert(n,Evaluation(n)21:parent(n)=n22:g(n)=g(n)+c(n,n)23：end if24:end if25:end fuction26:function Main()27：g(nalan)=0第11期28:OPEN=O29:CLOSED=O30:OPEN.Insert(nsar,Evaluation(nsan)31:whileOPEN1Odo32:n=OPEN.minEvaluation(n)33：CLOSED=CLOSED Un34:if n=ngaithen35:return Find the path36：else37:n are neighbors of n38:for allndo39:updateState(n,n)40:end if41:end while42：return Path planning failed43:end function将A*算法应用于二维数组地图，其中1表示不可通行，0 表示可通行。首先读取图片并缓存，然后通过图像处理API读取地图图片中每个像素点的颜色，用0 表示白色像素点，用1表示其他颜色的像素点,并将它们存储在二维数组中。此时的二维数组类似于一个XY矩阵，元素由0/1填充。用户在地图上点击设置起始点，APP通过触摸API获取用户点击的图片中的像素点坐标，从而获得表示起始点的2个坐标。用户设置好起始点后，点击查询按钮，调用A*算法，传入二维数组地图以及起始点在二维数组中的坐标。此时，A*算法开始执行并寻找最佳路径。4)寻车路径信息发布模块在微信小程序中实现。为了降低成本，信息发布采用静态指引信息发布方式返回到用户终端，例如“建议您从5 号楼梯到地下二层，然后向右走5 0 步即可找到您的车辆。您也可以到地下二层后，重新查询”。在该模块功能实现过程中，关键技术为C+后台程序与微信小程序接口的实现和信息传递。该路径生成模块更多地是在后台系统中实现，并将路径信息传递给前端小程序，由此形成了类似“电子保安的寻车问询”功能。3结语低成本是该反向寻车系统开发的主要目标。该系统利用微信小程序和二维码记录用户车辆停放位置和寻车位置信息，并应用建筑的静态位置空间冯星宇等：基于二维码的停车场反向寻车系统设计P.2010-06-09.)【3王扬，薛娟.智能停车场反向寻车系统设计与实现J.无线互联科技,2 0 12(11):97-99.(WANG Y,XUE J.Design and im-plementation of intelligent parking lot reverse car search systemJ.Wireless internet technology,2012(11):97-99.)4】余炯，张，王强，等.室内停车场找车位系统：CN106571057APJ.2017-04-19.(YU J,ZHANG L L,WANG Q,et al.Car parkingsystem for indoor parking lot:CN106571057AP.2017-04-19.【5 王光雷.基于Wi-Fi 的停车场智能寻车系统设计D.济南：山东大学,2 0 14.(WANG G L.The design of automatic vehiclelookup system based on Wi-fi technology D.Jinan:ShandongUniversity,2014.)【6 冯小刚，杜军威.适用于反向寻车的停车场地图设计J.电脑知识与技术,2 0 14(36):8 6 92-8 6 94.（FENGXG,DUJW.Designof parking lot maps for reverse car searchJ.Computer knowledgeand technology,2014(36):8692-8694.)【7 樊勇，任燕，司博章，一种新型停车场反向寻车系统J.物联网技术,2 0 13,3(2):35-36.(FANY,REN Y,SIBZ.A newtypeof reverse car search system for parking lotsJJ.Internet of thingstechnologies,2013,3(2):35-36.)8司典浩，林伊欣，赵云辉，等.基于微信小程序开发的市政工程施工质量管理系统研究J.市政技术，2 0 2 2,40（6)：2 0 8-2 12.(SI D H,LIN Y X,ZHAO Y H,et al.Research on municipal en-gineering quality management system based on WeChat appletJ.Journal of municipal technology,2022,40(6):208-212.)9 HART P E,NILSSON N J,RAPHAEL B.A formal basis for theheuristic determination of minimum cost pathsJ.IEEE transac-tions on systems science&cybernetics,1968,4(2):100-107.其他作者：赵凯文，男，在读硕士研究生，主要研究方向为交通仿真、通行能力和交通流。周晨静，男，副教授，博士，主要研究方向为交通仿真、通行能力和交通流。49信息在后台开展点对点的路径匹配工作，最后将信息传递给用户。该反向寻车系统的实现过程无需借助其他外设装备，能够很大程度上降低停车企业运营成本。但在该系统使用中，用户需手动输入相应的停车位置信息，操作起来较为繁琐，且相比于动态路径引导，其静态信息引导的便利性相对较差，这些方面可作为系统研究开发的下一发展方向。参考文献 1 CARRERA JL V,ZHAO ZL,BRAUN T,et al.A real-time ro-bust indoor tracking system in smartphones J.Computer com-munications,2018,117:104-115.2 杨沁沁.车库寻车查询系统：CN101727755AP.2010-06-09.(YANG Q Q.Parking garage car search system:CN101727755A