本发明属于停车场车辆管理技术领域，尤其涉及一种室内停车场车辆引导及定位系统及方法。
背景技术：
停车场车辆管理系统是典型的信息管理系统，其开发的功能主要包括：通过计算机管理车辆和他人的联系信息，实现无纸化管理，通过查询分析，统计出各项数据，通过强大的查询和索检高效的索检出数据，提高办事效率。信息作为生产力中最活跃的因素，很早就在人类经济生活中发挥着不可替代的作用，但把信息纳入企业经营管理系统中高效处理和应用是在计算机发明以后的50年代末。目前人们所提到的管理信息系统，通常是指以计算机为工具，对管理信息进行收集、存贮、检索、加工和传递，使其应用于组织机构及企业管理领域的“人－机系统”，该系统是70年代初“后工业经济”时代的产物，在企业管理信息系统在其发展的初期，是单一的人—机系统，系统功能简单，效率低，对管理的作用有限。进入20世纪80年代末，随着计算机网络和通信技术的大力发展，企业管理信息系统进入网络化的发展时期。世界发达国家已建立起了完善的先进的管理信息系统体系，在其社会经济发展领域中发挥着巨大的作用。
综上所述，现有技术存在的问题是：不能通过计算机管理车辆和他人的联系信息，实现无纸化管理；不能通过查询分析，统计出各项数据；不能通过强大的查询和索检高效的索检出数据，提高办事效率；现有技术室内停车场车辆引导及定位系统中，不具备可维护性和可扩展性；现有引导及定位方法对信息处理、对停车的时间记录、对停车费用计算繁琐和效率低；
此外，无法对停车场内车辆进行实时跟踪定位，在引导的同时无法实现车位数量的检测，也无法实现交通管理，易在停车场内的十字路口或t字路口出现交通拥堵现象；引导系统的检测装置只安装在停车场内几个固定节点上，存在检测盲区；引导系统无法将车辆直接引导进入车位，车主还需要自已寻找车位，容易出现两车争一个车位的情况。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种室内停车场车辆引导及定位系统及方法。
本发明是这样实现的，一种室内停车场车辆引导及定位方法，所述室内停车场车辆引导及定位方法包括：
(1)车辆进入停车场后，至少有两到三个引导器可同时检测到车；主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息；主控计算机通过分析出某辆车的移动轨迹，从而实现车辆在停车场内的实时精确定位，可同时完成车辆跟踪，定位以及车位检测功能；
(2)引导器通过自身的指示灯引导车辆进入车位，主控计算机得到车辆信息后，利用已有的引导算法得出该车的行驶路径；
(3)主控计算机将引导信号传送到车辆前向第二个引导器上，通过指示灯指示出来，车主就跟着引导器的指示灯进入车位；指示灯控制停车场内的交通。
进一步，采用超声波传感器对车辆定位，并启动指示灯引导车辆行驶，当车辆进入十字路口后，如果没有其他车辆准备进入十字路口，则在车辆前进方向上的指示灯会提前点亮，如果有其他车辆在十字路口一定范围内且准备进入十字路口，则离开停车场且距离十字路口较近者权最高，离开停车场且距离十字路口较远者权较高，进入停车场且距离十字路口较近者权较低，进入停车场且距离十字路口较远者权较低；通过的方向上的指示灯是绿色，其他而是红灯，当进入车辆在向车位行驶过程中碰到其他车辆离开车位占用行车道时，如果离开车辆未进入行车道，则进入车辆优先占用行车道，如果离开车辆已占用行车道，则引导进入车辆的指示灯亮起红灯，离开车辆优先占用车道。
进一步，所述车辆定位方法包括：
停车场内部每一个超声波测点执行0或1的返回开关信号，测点下有车为1，无车为0；将这些测点近似看成图像的像素点，并且每个点都有一个单独且连续的标号(f(k))；
主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息，即为一帧；每个引导器下的超声波测点即为一个像素点；每个点都有一个单独且连续的标号(f(a))；对应停车场内的某一固定位置；每两个相邻像素点相距1.5米，因此，停车场内的每辆轿车占用两个或两个以上的像素点；而每帧信息间隔0.1秒，车速在54km/h以内的车辆都被正确检测到；
若p(k)是主控计算机采集的第k帧信息，p(k+1)是主控计算机采集的第k+1帧，则d(k)＝p(k+1)-p(k)；p(k)＝{f(a0),......f(an)}；在d(k)中，有三种数据；0表示背景即测点下无车，1表示车辆进入测点，-1表示车辆离开测点；
另外，a(k)＝d(k)+d(k+1)，即递进式帧差法；所得出的a(k)数组的值只有1和0两种，即测点下有车及测点下无车；只有两个或两个以上的相邻测点显示有车的情况下才能确定该车的位置，即这几个结果为1测点的标号，而且同一辆车占有k或k+1个点；不论在车辆静止或运动情况下都得出车辆位置t(b)，b为当前停车场内车辆数；
车辆进入或离开车位时，会占用一个或两个不连续的像素点；当车辆的像素点由多变少到消失，定义为车辆进入停车位或离开停车场；
当像素点由少变多直到固定，定义为车辆离开停车位或进入停车场；
当几帧信息后某个像素点始终被占用，定义为障碍。
进一步，所述车辆跟踪方法包括：
进入停车场信号和离开停车场信号是发生在固定区域的像素点上，这两种信号分别作为车辆跟踪的起始信号和终止信号；
当起始信号出现，即认为停车场进入车辆，将该车的车牌号作为该车的编号，同时，停车场空余车位数减一；
当该车出现终止信号，即为车辆离开停车场，则空余车位加一，并释放车辆编号；
当车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐减少到消失，定义为进入车位；
当车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐增加到固定像素点数，定义为离开车位；
当车辆进入车位前系统会记录像素点消失前的最后坐标，该坐标即为车辆的停车位置，为车主寻车提供依据；
车辆跟踪以进入停车场为起始点，以进入停车位为终止点；以离开停车位为起始点，以离开停车场为终止点进行跟踪；跟踪以起始点作为坐标原点，在下一帧信息中以坐标原点为中心，前后三个像素点范围内寻找新的车辆位置t(b)，并将t(b)置为新的坐标原点，直至终止点。
本发明的另一目的在于提供一种所述室内停车场车辆引导及定位方法的室内停车场车辆引导及定位系统，所述室内停车场车辆引导及定位系统包括：
主控计算机，用于采集引导模块的引导信息，分析出某辆车的移动轨迹，实现车辆在停车场内的实时精确定位；利用引导算法得出车辆的行驶路径；
引导模块，与主控计算机无线通讯，用于采集车辆的移动信息。
进一步，所述引导模块包括：
指示模块，用于指示车主行进方向；
超声波传感器，用于检测引导模块下是否有车辆；
无线通信模块，用于各引导模块与主控计算机之间的通信；
控制器，用于引导模块的控制。
本发明的另一目的在于提供一种安装有所述室内停车场车辆引导及定位方法的停车场。
本发明提供的室内停车场车辆引导及定位系统及方法，通过计算机管理车辆和他人的联系信息，实现无纸化管理，通过查询分析，统计出各项数据，通过强大的查询和索检高效的索检出数据，提高办事效率；属于自动化管理系统，不仅可以向经营单位提供灵活、有效、可靠的管理方式，而且还具备可维护性和可扩展性，以使用添加新功能和处理故障的请求，向设备发送指令，并对信息进行处理；对停车的时间进行记录，对停车费用进行计算；提供停车场空闲车位，车辆图像等资料。
还可以实现对停车场内车辆进行实时跟踪定位，在引导的同时实现车位数量的检测，也可以实现交通管理，解决在停车场内的十字路口或t字路口出现交通拥堵现象；引导系统的检测装置安装方式不存在检测盲区；引导系统可以将车辆直接引导进入车位，车主不需要自已寻找车位，不会出现两车争一个车位的情况。
附图说明
图1是本发明实施例提供的室内停车场车辆引导及定位系统结构示意图；
图中：1、主控计算机；2、引导模块。
图2是本发明实施例提供的室内停车场车辆引导及定位方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的室内停车场车辆引导及定位系统包括：主控计算机1、引导模块2。
主控计算机1，用于采集引导模块2的引导信息，分析出某辆车的移动轨迹，实现车辆在停车场内的实时精确定位；利用引导算法得出车辆的行驶路径。
引导模块2，与主控计算机1无线通讯，用于采集车辆的移动信息。
引导模块2包括：指示模块、红外检测模块、无线通信模块和控制器。
指示模块，用于指示车主行进方向。
超声波传感器，用于检测引导模块2下是否有车辆。
无线通信模块，用于各引导模块2与主控计算机1之间的通信。
控制器，用于引导模块2的控制；采用plc控制器；plc控制器通过profibus总线与指示模块、超声波传感器通讯。
指示模块由三个绿灯和一个红灯组成；三个绿灯分别表示左转、直行和右转；其中直行有两个灯，一个绿灯和一个红灯。
如图2所示，本发明实施例提供的室内停车场车辆引导及定位方法包括：
s101：车辆进入停车场后，至少有两到三个引导器可同时检测到该车；主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息；主控计算机通过以上可分析出某辆车的移动轨迹，从而实现车辆在停车场内的实时精确定位，可同时完成车辆跟踪，定位以及车位检测功能。
s102：引导器还可以通过自身的指示灯引导车辆进入车位，主控计算机得到车辆信息后，可以利用已有的引导算法得出该车的行驶路径。
s103：主控计算机将引导信号传送到车辆前向第二个引导器上，通过指示灯指示出来，车主就可以跟着引导器的指示灯进入车位；指示灯还可以控制停车场内的交通。
本发明实施例提供的车辆定位方法包括：
停车场内部超声波测点较多，而且每一个测点都是返回的0或1的开关信号，测点下有车为1，无车为0。因此，将这些测点近似看成图像的像素点，并且每个点都有一个单独且连续的标号(f(k))。本发明采用递进式帧差法定位停车场内的车辆；采用目标搜索法跟踪该车辆。帧差法是基于摄像头的目标定位方法，是将摄像头采集的前一帧信号与后一帧信号做差，从而区别目标和背景。但该方法不适用于慢速或静止目标，更无法直接用于停车场的车辆定位。
主控计算机(pc机)每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息，即为一帧。每个引导器下的超声波测点即为一个像素点。每个点都有一个单独且连续的标号(f(a))。对应停车场内的某一固定位置。每两个相邻像素点相距1.5米，因此，停车场内的每辆轿车占用两个或两个以上的像素点。而每帧信息间隔0.1秒，因此，车速在54km/h以内的车辆都可以被正确检测到。
若p(k)是主控计算机(pc机)采集的第k帧信息，p(k+1)是主控计算机(pc机)采集的第k+1帧，则d(k)＝p(k+1)-p(k)。p(k)＝{f(a0),......f(an)}，在d(k)中，有三种数据。0表示背景即测点下无车，1表示车辆进入测点，-1表示车辆离开测点。此外与传统的帧差法有所区别。另外，a(k)＝d(k)+d(k+1)，即递进式帧差法。所得出的a(k)数组的值只有1和0两种，即测点下有车及测点下无车。只有两个或两个以上的相邻测点显示有车的情况下才能确定该车的位置，即这几个结果为1测点的标号，而且同一辆车占有k或k+1个点。比如，smart车长2.7米，一般占用两或三个像素点；福特f-350车长6.3米，一般占用三或四个像素点。因此，不论在车辆静止或运动情况下都可以得出车辆位置t(b)，b为当前停车场内车辆数。
在有些情况下，车辆进入或离开车位时，会占用一个或两个不连续的像素点。所以，车辆的像素点由多变少到消失的情况，系统定义为车辆进入停车位或离开停车场；像素点由少变多直到固定的情况，系统定义为车辆离开停车位或进入停车场；几帧信息后某个像素点始终被占用，系统定义为障碍。以上信息将作为车辆引导的依据。
本发明实施例提供的车辆跟踪方法包括：
由于进入停车场信号和离开停车场信号是发生在固定区域的像素点上，因此，以上两种信号分别作为车辆跟踪的起始信号和终止信号。
当起始信号出现，即认为停车场进入车辆，系统将该车的车牌号作为该车的编号，同时，停车场空余车位数减一；当该车出现终止信号，即为车辆离开停车场，则空余车位加一，并释放车辆编号。车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐减少到消失，系统定义为进入车位；车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐增加到固定像素点数，系统定义为离开车位。当车辆进入车位前系统会记录像素点消失前的最后坐标，该坐标即为车辆的停车位置，为车主寻车提供依据。
车辆跟踪就是以进入停车场为起始点，以进入停车位为终止点；以离开停车位为起始点，以离开停车场为终止点进行跟踪。跟踪是以起始点作为坐标原点，在下一帧信息中以坐标原点为中心，前后三个像素点范围内寻找新的车辆位置t(b)，并将t(b)置为新的坐标原点，直至终止点。
本发明的工作原理：
超声波传感器对车辆定位，并启动指示灯引导车辆行驶，当车辆进入十字路口后，如果没有其他车辆准备进入十字路口，则在车辆前进方向上的指示灯会提前点亮，如果有其他车辆在十字路口一定范围内且准备进入十字路口，则几辆车按照以下的优先权通过十字路口，离开停车场且距离十字路口较近者权最高，离开停车场且距离十字路口较远者权较高，进入停车场且距离十字路口较近者权较低，进入停车场且距离十字路口较远者权较低；此时，只有允许通过的方向上的指示灯是绿色，其他组而是红灯，当进入车辆在向车位行驶过程中碰到其他车辆离开车位占用行车道时，如果离开车辆未进入行车道，则进入车辆优先占用行车道，如果离开车辆已占用行车道，则引导进入车辆的指示灯亮起红灯，离开车辆优先占用车道，开发出高效的室内提车长管理系统，通过管理系统，车主可以很方便的了解停车场车位占用情况，车主进入停车场后，利用诱导系统计算出最佳停车位以及最佳行车路线，车主可以按引导指示系统的指引将车开到停车位，管理系统可以自动对该车按时计费。
在停车场内每个车位前、十字(t字)路口以及出(入)口安装引导器。车辆按照固定的间隔时间进入停车场。由于引导器是安装较为密集，因此，车辆进入停车场后，至少有两到三个引导器可同时检测到该车。主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息。而车辆在0.1秒的时间内移动距离有限，因此，主控计算机通过以上可分析出某辆车的移动轨迹，从而实现车辆在停车场内的实时精确定位，可同时完成车辆跟踪，定位以及车位检测功能。而当前停车场内需要两到三套分立系统才能完成这几项功能。此外，引导器还可以通过自身的指示灯引导车辆进入车位。主控计算机得到车辆信息后，可以利用已有的引导算法得出该车的行驶路径。由于检测到该车的两或三个引导器在车辆的上方，车主看不到引导器。因此，主控计算机将引导信号传送到车辆前向第二个引导器上，通过指示灯指示出来，车主就可以跟着引导器的指示灯进入车位。指示灯还可以控制停车场内的交通。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种室内停车场车辆引导及定位方法，其特征在于，所述室内停车场车辆引导及定位方法包括：
(1)车辆进入停车场后，至少有两到三个引导器可同时检测到车；主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息；主控计算机通过分析出某辆车的移动轨迹，从而实现车辆在停车场内的实时精确定位，可同时完成车辆跟踪，定位以及车位检测功能；
(2)引导器通过自身的指示灯引导车辆进入车位，主控计算机得到车辆信息后，利用已有的引导算法得出该车的行驶路径；
(3)主控计算机将引导信号传送到车辆前向第二个引导器上，通过指示灯指示出来，车主就跟着引导器的指示灯进入车位；指示灯控制停车场内的交通；
所述车辆定位方法具体包括：
停车场内部每一个超声波测点执行0或1的返回开关信号，测点下有车为1，无车为0；将这些测点近似看成图像的像素点，并且每个点都有一个单独且连续的标号(f(k))；
主控计算机每隔0.1秒对所有引导器采集一次信息，即为一帧；每个引导器下的超声波测点即为一个像素点；每个点都有一个单独且连续的标号(f(a))；对应停车场内的某一固定位置；每两个相邻像素点相距1.5米，因此，停车场内的每辆轿车占用两个或两个以上的像素点；而每帧信息间隔0.1秒，车速在54km/h以内的车辆都被正确检测到；
若p(k)是主控计算机采集的第k帧信息，p(k+1)是主控计算机采集的第k+1帧，则d(k)＝p(k+1)-p(k)；p(k)＝{f(a0),......f(an)}；在d(k)中，有三种数据；0表示背景即测点下无车，1表示车辆进入测点，-1表示车辆离开测点；
另外，a(k)＝d(k)+d(k+1)，即递进式帧差法；所得出的a(k)数组的值只有1和0两种，即测点下有车及测点下无车；只有两个或两个以上的相邻测点显示有车的情况下才能确定该车的位置，即这几个结果为1测点的标号，而且同一辆车占有k或k+1个点；不论在车辆静止或运动情况下都得出车辆位置t(b)，b为当前停车场内车辆数；
车辆进入或离开车位时，会占用一个或两个不连续的像素点；当车辆的像素点由多变少到消失，定义为车辆进入停车位或离开停车场；
当像素点由少变多直到固定，定义为车辆离开停车位或进入停车场；
当几帧信息后某个像素点始终被占用，定义为障碍。
2.如权利要求1所述的室内停车场车辆引导及定位方法，其特征在于，采用超声波传感器对车辆定位，并启动指示灯引导车辆行驶，当车辆进入十字路口后，如果没有其他车辆准备进入十字路口，则在车辆前进方向上的指示灯会提前点亮，如果有其他车辆在十字路口一定范围内且准备进入十字路口，则离开停车场且距离十字路口较近者权最高，离开停车场且距离十字路口较远者权较高，进入停车场且距离十字路口较近者权较低，进入停车场且距离十字路口较远者权较低；通过的方向上的指示灯是绿色，其他而是红灯，当进入车辆在向车位行驶过程中碰到其他车辆离开车位占用行车道时，如果离开车辆未进入行车道，则进入车辆优先占用行车道，如果离开车辆已占用行车道，则引导进入车辆的指示灯亮起红灯，离开车辆优先占用车道。
3.如权利要求1所述的室内停车场车辆引导及定位方法，其特征在于，所述车辆跟踪方法包括：
进入停车场信号和离开停车场信号是发生在固定区域的像素点上，这两种信号分别作为车辆跟踪的起始信号和终止信号；
当起始信号出现，即认为停车场进入车辆，将该车的车牌号作为该车的编号，同时，停车场空余车位数减一；
当该车出现终止信号，即为车辆离开停车场，则空余车位加一，并释放车辆编号；
当车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐减少到消失，定义为进入车位；
当车辆在非出口区域和入口区域像素点逐渐增加到固定像素点数，定义为离开车位；
当车辆进入车位前系统会记录像素点消失前的最后坐标，该坐标即为车辆的停车位置，为车主寻车提供依据；
车辆跟踪以进入停车场为起始点，以进入停车位为终止点；以离开停车位为起始点，以离开停车场为终止点进行跟踪；跟踪以起始点作为坐标原点，在下一帧信息中以坐标原点为中心，前后三个像素点范围内寻找新的车辆位置t(b)，并将t(b)置为新的坐标原点，直至终止点。
4.一种如权利要求1所述室内停车场车辆引导及定位方法的室内停车场车辆引导及定位系统，其特征在于，所述室内停车场车辆引导及定位系统包括：
主控计算机，用于采集引导模块的引导信息，分析出某辆车的移动轨迹，实现车辆在停车场内的实时精确定位；利用引导算法得出车辆的行驶路径；
引导模块，与主控计算机无线通讯，用于采集车辆的移动信息。
5.如权利要求4所述的室内停车场车辆引导及定位系统，其特征在于，所述引导模块包括：
指示模块，用于指示车主行进方向；
超声波传感器，用于检测引导模块下是否有车辆；
无线通信模块，用于各引导模块与主控计算机之间的通信；
控制器，用于引导模块的控制。
6.一种安装有权利要求1～3任意一项所述室内停车场车辆引导及定位方法的停车场。
技术总结
本发明停车场车辆管理技术领域，公开了一种室内停车场车辆引导及定位系统及方法，包括：主控计算机，用于采集引导模块的引导信息，分析出某辆车的移动轨迹，实现车辆在停车场内的实时精确定位；利用引导算法得出车辆的行驶路径；引导模块，与主控计算机无线通讯，用于采集车辆的移动信息。本发明通过计算机管理车辆和他人的联系信息，实现无纸化管理，通过查询分析，统计出各项数据，通过强大的查询和索检高效的索检出数据，提高办事效率；不仅可以向经营单位提供有效的管理方式，还具备可维护性和可扩展性，以使用添加新功能和处理故障的请求，向设备发送指令，对信息进行处理；对停车的时间进行记录，对停车费用进行计算。
技术研发人员：程艳明;柳成;苑广军;孙继元;李镇;陈栋;马文丽;何焰兵
受保护的技术使用者：北华大学
技术研发日：.02.22
技术公布日：.12.06
