基于移动通信的城市停车诱导信息系统设计

1 引言
    停车诱导信息系统PGIS(Parting Guidance and Informa-tion System)是智能交通系统ITS(Intelligent Transport System)的重要组成部分，通过多种方式向驾驶员提供停车场的位置、使用情况、路线以及道路交通状况信息，诱导驾驶员最有效地找到停车场位置，均衡使用停车设施，减少路边停车现象和驾驶员寻找停车泊位所需时间，从而降低繁华路段的交通量。最新调查数据显示，西安市区机动车保有量与停车位之比为5． 75：1，随着轿车保有量的增加，停车难的问题将更为突出。因此开发停车场诱导信息系统是提高整个城市交通管理水平的重要措施。
    PGIS在国外已广泛使用，但国内PGIS研究和应用主要是单个停车场的智能停车控制，很少从整个城市的角度考虑停车诱导问题，尤其是出行者与停车诱导系统之间高速信息互动。因此，这里从实际城市交通情况出发，借鉴国外PGIS的成熟经验，提出基于移动通信技术的新型城市停车诱导信息系统设计方案。

2 停车诱导信息系统PGIS
    PGIS主要由停车场信息采集系统、信息管理(中心)系统、信息传输系统和信息服务系统4部分组成。如图1所示。该系统通过空车车位采集器采集停车场空车位并传递给信息管理系统，经信息管理控制中心计算机处理后，由传输系统即时将信息发送给驾驶员，引导驾驶员驶向停车空车位。

2．1 系统实现功能
    该系统设计要求能够有效地向驾驶员提供行前和行驶中动态的停车场位置、去停车场的路线以及停车场占用现状等信息，实现主要功能包括翻：(1)能够合理指导出行车辆出行前的停车，减少驾驶员出行停车的盲目性；(2)为出行中的驾驶员提供可选用的停车场名称、位置和实时状况等信息；(3)确定车辆的实际位置并利用GIS-T信息系管理系统为出行中的车辆寻找最近的停车场和停车位；(4)减少驾驶员寻找停车场的时间和步行距离，同时提高停车时的安全性和便利性；(5)提高停车场的交通服务周转量，使开发者在满足用户合理需求的情况下效益最大化； (6)增加停车场对紧急事件的响应能力，提高服务的可靠性；(7)提高停车场的利用率。
2．2 信息采集系统设计
    设计停车场采集系统时，既要考虑能收集到准确的停车场车位信息，又要最大限度利用现有设备，减少投入成本。信息采集系统包括车辆检测线圈、车辆检测器、本地管理器、电源系统、本地系统控制器。图2为信息采集系统结构框图。

    将采集系统安装在停车场出入口处，通过统计出入车辆数量确定剩余停车场的空车位，根据经过入口/出口检测线圈的先后顺序判断车辆的进出，并依次记录。本地系统控制器收集所有车辆检测器信息，并存储于本地数据库中，最后由通讯系统将数据上传到诱导数据采集中心。
2．3 信息管理(中心)系统设计
    信息管理系统是收集、存储、管理、综合分析和处理停车场地理信息、城市道路交通信息，并提供其他服务的综合信息系统，采用GIS与交通信息相融合的交通GIS-T(Geograph-ical Information System for Transportation)技术，包括网络逻辑设计和数据模块设计。
2．3．1 网络逻辑设计
    停车诱导信息系统采用两级网络逻辑设计，信息管理中心是整个诱导信息系统的核心，监控所有停车场车位，并管理停车场诱导屏显示内容。同时，信息管理中心还将通过Web服务器为社会公众提供网上查询服务，为驾驶员提供利用手机查询的移动通信网络服务。而作为基础层面的停车场信息管理计算机，则整合本停车场各部分数据。图3为网络逻辑结构设计。涉及到的接口有：(1)停车场管理系统数据读取接口，有3种模式：访问SQL数据接口，Socket客户端接收服务器数据接口，DTU模块直接接收串口的数据接口；(2)控制卡数据传输接口；(3)数据管理中心数据交互接口，包括：接收数据接口标准，发送数据接口标准，本地数据存储接口；(4)管理软件访问数据中心数据库接口；(5)GSM数据接口； (6)GIS-T数据访问接口；(7)Web数据交互接口。

2．3．2 信息管理系统模块设计
    信息管理系统作为停车诱导信息系统的核心，软件采用模块化结构设计，提供网址显示、GSM消息回复、LED诱导屏信息实时更新等接口，具备较强的扩展性和移植性。信息管理系统模块如图4所示。

    停车场管理中心客户端从本地管理数据库中读取相应数据，通过本地CDMA或GSM模块传输至移动数据中心，由移动数据中心统一将前端的采集数据转发至数据管理中心(机房中心)，存储至数据管理中心的数据库。
    数据中心的数据经编码，通过专用线路(VPN)传输到移动数据中心，由移动数据中心发送数据到前端的诱导屏控制卡，控制卡做相应的数据解码，并显示于屏幕。另外，用户可通过GSM数据中心查询某区域内的停车场空车位情况以及具体停车场位置信息、收费情况。
    停车场信息管理系统软件可提供以下主要查询功能：查询并显示当前停车场的运行状况、总停车数、名称、剩余停车数量、停车场位置、停车场编号等；查询某区域内当前的停车场数量、位置、当前空车位数量和名称等。
2．4 移动通信传输系统设计
    信息传输系统是整个系统设计和功能实现的关键，传输信息采集系统、用户服务请求、数据传输和发布诱导指令等大量实时信息。
    考虑网络接入的容量、数据交互的可靠性、建设投资、系统的运行费用等因素，采用中国移动的GPRS网络或中国联通的CDMA网络实现数据通讯，随着3G移动技术的推广和其在速度和容量方面的优势．系统在兼容GSM和CDMA模块的同时，正逐步向3G通信技术平滑过渡。
    停车场信息采集系统获取城市各停车场的车位信息，也可通过移动通信系统将数据发送到信息管理数据中心，同时，考虑到目前停车场管理系统的发展现状，采集系统也接收停车场管理系统发送的信息，进行相应操作。
    对于已实现车辆信息采集的停车场，在配备车辆数据采集模块同时，可配置车辆数据传输模块，通过串口发送至停车场的信息管理系统，再由移动通信模块传送至该城市的停车场诱导数据采集中心。图5为移动通信传输系统。

3 停车诱导信息系统算法设计
    该系统中的另一个核心是诱导系统的处理算法。系统根据用户的请求信息、车载定位系统和GIS-T得到车辆位置信息及停车场的动态车位信息，综合计算出最佳诱导路线。图6为停车诱导信息系统算法流程。

    用户通过手机和车载电话语音或短信平台访问诱导系统的WAB网站或短信中心，提交停车目的地请求，对于多次提出相同请求的用户判断为不宦诱导，并给予提示，3次为宜。如果小于3，则系统根据各种信息给出最有停车位诱导路线，然后，向用户发出导航信息，并给出预约账号。同时向停车场发送预约停车位和相应的预约账号与临界时间。在临界时间内，如果用户不能到达制定停车位，系统及时返回用户相应的取消预约信息，并取消预约停车位。

4 实例验证
    针对以上系统设计要求，开发相应的应用软件，以某区域停车场为例，通过该软件模拟计算得到对应的结果数据，均能满足设计要求。表1为模拟测试主要参数，表2为测试结果。

5 结论
    分析停车诱导信息系统功能，借鉴国外PGIS建设经验，采用GIS-T技术，结合实际城市道路情况，提出基于移动通信技术的停车诱导信息系统设计方案。仿真测试证明该系统的有效性。该系统设计将城市大型停车场，特别是超大型多区域、多层次的大面积多车位、路线复杂的停车场构成一个实时的停车诱导信息系统，引导进入车辆的停放，不仅解决了驾驶员寻找车位的盲目性，节省了时间和燃油，而且有利于停车场的内部管理。因此，无论从节约能源，环境保护和提高停车场的利用率等方面，该系统设计都具有重要意义，同时为城市交通管理控制、驾驶员出行提供更准确和有效的诱导决策辅助信息。