开题报告-车位引导系统的设计

PAGEPAGE1毕业设计（论文）开题报告课题名称_车位引导系统的设计学院电子信息学院专业通信工程班级学号姓名指导教师定稿日期：2022年1月4日车位引导系统的设计摘要：现如今，人民生活水平提高，科技得到快速发展，汽车价格不断降低，私家车逐渐走进了老百姓家里，但是随之而来的大量私家车和有限停车场泊车位的矛盾变得越来越突出明显；大型停车场的出现，使快速寻找空闲停车位变得越来越困难。针对这个问题，本文将设计一个车位引导系统，主要利用ASP.NET语言搭建网站，显示相关的停车位的信息，并利用SQLServer数据库，将车位状态信息存储到数据库里，通过数据查询，在网页上显示出泊位状态，运用Dijkstra最短路径算法，为司机推荐最佳的停车位置，从而实现车位的有效管理。关键词：车位引导系统，ASP.NET语言，SQLServer数据库，Dijkstra算法1文献综述就目前而言，智能车位引导系统管理平台方面的发展比较缓慢，并且大大落后于智能动态交通的发展。在很多的学术研究中，很少关注静态交通的研究。静态交通的发展相对落后，停车场的车位信息没有得到充分的共享。智能车位引导管理平台最早起步于一九七一年的德国。德国的智能车位管理系统利用光电装置进行车位显示，以方便车位的引导。但是由于当时思想的限制，该项技术并没有得到相应的重视，而且技术上的实现也只是进行车位的显示，并不能给予驾驶员以具体车位的指引。由于当时技术的限制，数据封闭，无法实现共享[1]。日本在1973年，也逐步建立起相应的智能车位引导管理系统。当时，位于东京中心区域首先引进并建立起商业化区域化的系统。在日本最先使用的引导系统主要是通过在商务区的重要的大道设置显示器（显示的内容是三种状态：空闲，满，关闭）来向大众提供各种状态信息；该引导系统也会通过“文字信息显示记录板”来显示最近的停车场名称。但是，由于时代限制，互联网的发展才刚刚起步，其应用和普及很受限制[2]。2选题背景及其意义国外开始停车引导系统的研究的时间较早，并且发展稳定。德国博施集团早在1993年就研发出第一代PRS2100停车管理系统，将整个停车引导系统分为停车引导系统和公共关系系统两部分，包括停车空间、可变标志和数据采集并且为用户提供了3种不同类型的信息显示模式。无论是停车位的使用状态，还是信息显示器到停车位的距离，公共交通的转移以及可能在相邻区域中空闲的停车位信息都可以单独或组合发送[3]。1996年，美国利用静止标志和VMS将停车引导系统应用在商业区，利用中央计算机统计数据实时更新数据显示车位占用情况，数据通过VMS发布给车主，车主选定目标车位按照静态引导标志引导停车。目前，国外的智能停车引导系统在物联网的高速发展下，逐渐完善并且拥有很大发展市场。美国智能停车行业在引导车辆快速入库、在线预订、自主付费等领域已经有了较为成熟的应用[4]。在二十世纪末，相关的智能车位导航和引导的概念和技术才开始逐渐引入国内的相关研究领域。由于国内当时的关注点才刚刚开始转到智能车位方面，较之先进国家来说，关键技术上还是有所欠缺的。国内智能车位导航发展的第一个热点城市是北京。一九九九年，建立起“停车泊位管理信息系统”。该系统主要是通过计算机技术记录北京所有停车场信息，进而实现了停车场管理的网络化[5]。车位引导系统作为停车场这个大系统的最核心、最重要的组成部分，其利用电子控制技术，计算机信息技术等高新技术对停车场的停车方式进行管理[6]。该系统最大的，最直接的功效在于该系统能够在合适的时间内，以最直接的方式向驾驶员提供准确的停车场空泊位位置和最佳停放路线，最大程度的减少驾驶员寻找空闲泊位的时间，从而会很大的缓解城市道路的拥堵，同时减少乱停车的现象[7]。在市场竞争越来越激烈的21世纪，系统的人性化更能受到人们的喜欢，所以，车位引导系统在未来的市场竞争中有很大的竞争潜力。3研究内容3.1车位引导系统的功能（1）管理员可以随时监控停车场的车位情况，通过网页显示出停车场的车位地图，车位有车则有占用的提示，车位空闲则有空车位的提示。（2）通过最短路径算法，找到到达最近泊位的最佳路径；为了能够最大缩短司机的停车时间，利用计算机技术，通过数据库的数据计算出最短的停车路径，在网页上给司机显示出最佳路线。（3）将车位情况上传到服务器数据库，并加以存储，实现数据的在线共享；将检测到的车位情况（有车和空闲两种情况）上传到网络服务器上，供拥有使用权限的用户访问，查询车位信息，实现数据在网络上的共享。3.2车位引导系统总体设计流程车位数据车位数据车位状态表车位状态表当前车位状态总览图网站显示网站显示数据库数据库推荐路线路线距离表推荐路线路线距离表数据处理算法路径算法路径图1系统总体设计流程在本课题中，系统分为数据接收，数据处理和数据显示三部分。如图1所示，整个系统流程大致如下：首先接收数据并储存，接着通过数据处理以及Dijkstra算法计算出最佳路线，最后在Web网页上显示出车位使用情况并推荐出最佳泊车路线。具体而言，包括以下部分：（1）网站为互联网用户提供停车场信息；利用ASP.NET语言，建立停车场网站，将停车场的可用的车位信息放到网络上供用户查询；在进行网站搭建的时候使用的是MVC的编程规范[8]，将视图层，模型层，控制层完全分离开来，采用模块化编程的方式，提高系统开发效率，为后期的检错，修改，优化提供便利。网站搭建的总体设计方案如图2所示：人机交互人机交互用户进行下一步操作用户进行下一步操作起点控制器视图控制器视图模型模型 数据库数据库图2网站搭建方案图（2）将Dijkstra算法应用在停车场的最短路径寻找中。总流程如图3所示，可表示为：集合、初始化，提取中最小路径节点放入中更新集合节点的当前最小路径，直到集合为空，算法结束[9]。具体流程如下：①该算法要包含两个重要的数据集合，分别为、，首先要将已经计算出的最短路径的节点存储于中，那么，便是还未找到最短路径的节点集合。②算法最开始时将定义的起始点放入中，同时要把各个点到起始点的最短路径初始化；如果路径连通，节点之间的距离就设置为当前连接路径的长度，否则，设置为无穷大。③该算法在执行的过程中，不断的寻找集合里面的最短的路径，将内的路径逐个转移到中，当为空集的时候，算法结束。④在从集合中找到了最短路径节点和最短路径之后，就要对集合进行更新，具体的做法是：获得中每个节点，然后依次找到中的各个节点，取出起点到的最短路径长度并且叠加上到的距离和直接到达原点的距离做比较。如果它们之间的距离和更小，则对的当前最短路径更新[10]。选取不在S中的但是具有最小距离的顶点U选取不在S中的但是具有最小距离的顶点U修改不在S中的顶点的距离顶点U加入到S中结束开始原点编号O放入到S中NYNY所有顶点最短路径未求出？未找到最短路径？图3Dijkstra算法流程图（3）服务器数据采集，并且在网站上显示空余车位和推荐抵达路线。车位引导示意如图4所示。图4车位引导系统网页显示3.3相关技术算法介绍（1）ASP.NET语言、VisualStudioASP.NET是属于微软的一项技术，是.NETFramework重要的组成部分，是一种服务器端的脚本技术，该脚本技术是一种可以使得嵌入网页的脚本可由Internet服务器执行，它可以在进行HTTP请求文档的时候再在WEB服务器上进行动态的创建。ASP实质上是指ActiveServerPage（动态服务器页面），运行于IIS（InternetInformationServer）之中的程序[11]。由于ASP.NET是一种基于通用语言的编译运行的程序，其功能的实现完全的依赖于相应的虚拟机，所以它拥有很好的跨平台性，由ASP.NET语言构建出的应用程序可以运行在近乎所有的平台上。进行ASP.NET语言编写的一般集成编程工具便是VisualStudio，功能强大，而且方便进行代码的调试纠错，对于网站搭建十分方便[12]。（2）SQLServer数据库在此处所说的SQLServer是指由Microsoft公司开发的可在多平台上运行的数据库管理系统。其具有使用便捷，集成度高，伸缩性好等优点，安全性高，可跨平台运行。该系统是一种不是真正的去关心客户机程序所正在运行的位置的系统。事实上，就SQLServer而言，即使在同一台电脑上既运行应用程序，又运行数据库，其运行模式仍旧是C/S模型。在使用的时候，一般不需要进行数据库服务的设置，也就是说，不需要直接在数据库里面进行编程，所需要做的是利用数据库的连接字符串，配合相应的编程语言，引入适当的动态链接库就可以进行数据的存储和访问[13]。（3）Dijkstra最短路径算法Dijkstra算法是单源最短路径算法，该算法主要用来计算从图上的某一个顶点开始向其余各个点的最短路径的算法，最开始该算法的主要目的是为了解决有向图中的最短路径的问题[14]。该算法的最大特点是以起始点为中心由内向外一层一层的拓展，直到拓展至终点为止。从本质上看，这个算法就是一种“贪心”算法，计算好每个状态下的路径长度，然后找到这些状态下的最小的值，最终确定在该最小值的情况下，所使用的最短的路径。当然还有其他的最短路径算法，A*算法，SPFA算法，Bellman-Ford算法[15]，以及Floyd-Warshall等，这些算法应用的情况更加的一般，而且算法编写上也相对复杂，但是本课题的Dijkstra算法编写上相对方便，而且针对本课题，其余的算法使用起来相对复杂，因此Dijkstra算法更加合适本课题的研究。4工作特色及其难点，拟采取的解决措施4.1工作特色及难点目前车位引导系统只是部分的智能化，将数据存储到服务器的数据库上，利用互联网实现车位信息的共享，使得用户可以利用可互联网终端，登陆已经建立起来的网站，进行车位信息查询，通过车位引导泊车。难点是如何对于网页显示界面进行设计。4.2拟采取的解决措施网页设计的时候，可以采用网页前端设计模式CSS+DIV。也就是说通过CSS的样式设计，控制每个DIV的样式，也可以在DIV的内部通过自定义控件或者样式的id或者class类来实现CSS的样式的控制。这样可以更好的进行网页图片，字体的动态显示及更新。5论文工作量及预期进度2022年11月2022年12月：查阅文献资料和相关技术，完成开题报告。2023年1月2023年2月：熟悉ASP.NET语言，构建网站2023年2月2023年3月：熟悉SQLServer数据库，搭建数据库2023年3月2023年4月：熟悉Dijkstra算法，设计车位引导系统2023年4月2023年5月：毕业设计论文撰写和毕业答辩。6预期成果及其可能的创新点预期成果：实现车位检测和车位引导功能可能的创新点：根据车辆型号推荐不同类型车位，由一层地下停车场扩展到多层，对车流量进行统计分析。参考文献：[1]祝付玲.智能道路交通拥堵评价指标体系研究[D].东南大学硕士论文，2006[2]张锦.城市停车场规划方法及其应用研究[J].城市交通，2003[3]邓应伟.停车场智能管理系统[D].湖南大学硕士论文，2006[4]李坤.智能停车场车位检测与泊位诱导系统研究与设计[D].中国科学院大学，2013[5]王玉善.基于Web的小区动态车位管理系统的设计[J].电脑知识与技术，2011.Vol.7[6]吴霜.基于3G的家庭智能网关软件设计[D].南京邮电大学，2011[7]张秀媛.城市停车场规划与管理[M].北京：中国建筑工业出版社，2006[8]明日科技.ASP.NET从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2012[9]明日科技.SQlServer从入门到精通[M].北京：清华大学版社，2012[10]omaH.Cormen.算法导论[M].北京：机械工业出版社，2011[11]海区智能交通管理系统的研究[D].天津：天津大学.2006[12]停车场智能管理系统设计[J].中国人民公安大学学报.2008[13]明日科技.C#从入门到精通（第三版）[M].北京：清华大学版社，2012[14]H.Ichihashi.VacantParkingSpaceDetectorforOutdoorParkingLotbyUsingSurveillanceCameraandFCMClassifierFuzzySystems[C],FUZZ-IEEEInternationalConferenceonFuzzySystem,2009[15]M.Y.I.Idris,Y.Y.Leng.CarParkSystem:AReviewofSmartParkingSystemanditsTechnology[J].InformationTechnologyJournal,2009指导教师意见