基于RFID的停车场诱导系统设计与实现-硕士论文

论文题目： 基于R F I D 的 停车场诱导系统设计与实现 作者姓名：重宣拓入学时间： 专业名称：皇堕量丕统研究方向： 指导教师：莹鲎-职称： 论文提交日期： 论文答辩日期： 授予学位日期： 2 Q 堇生旦 2 Q 曼量生鱼旦 勤也 举一 D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fp a r k i n gg u i d a n c es y s t e m b a s e do nR F I D AD i s s e r t a t i o ns u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t so ft h ed e g r e eo f M A S T E Ro FP L O S o P H Y f r o m S h a n d o n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y b y F u t u oJ i a S u p e r v i s o r ：P r o f e s s o r J i nH a n C o l l e g eo fI n f o r m a t i o nC o m m u n i c a t i o na n dP h y s i c s M a y 2 0 1 5 声 本人呈交给山东科技大学的这篇学术硕士学位论文，除了所列参考文献和 世所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有 呈交于其它任何学术机关作鉴定。 硕士生签名：、睫当托 日 A F F I R M 【A T I o N 期：) oJ ! 、易 Id e c l a r et h a tt h i sd i s s e r t a t i o n ，s u b m i t t e di nf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s l b r t h ea w a r do fM a s t e ro fE n g i n e e r i n gi nS h a n d o n gU n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n d T e c h n 0 1 0 9 Y , i sw h o l l ym yo w nw o r ku n l e s sr e f e r e n c e do fa c k n o w l e d g e T h e d o c u m e n th a sn o tb e e ns u b m i t t e df o rq u a l i f i c a t i o n a ta n yo t h e ra c a d e m l c i n s t i t u t e S i g n a t u r e ： D a t e ：乃世、易 山东科技大学硕士学位论文 摘要 随着经济的发展和人民生活水平的提高，私家车保有量迅速增加，停车问题日渐突 出。传统停车场存在诸如停车难、管理难度大等问题，智能停车场成为未来停车场建设 发展的主要方向。智能停车场中的停车诱导系统( P a r k i n gG u i d a n c eS y s t e m ) 可以通过提 供停车场位置信息、车位使用情况及其相关路线的引导，能够使车主快速有效地找到停 车位，对充分发挥停车场的利用率具有重要意义。 通过对现有的停车诱导系统进行分析和研究，论文给出了一套基于R F I D 技术的停车 诱导方案。结合现有的停车场管理技术，将基于R F I D 技术的停车诱导系统分为信息采集、 信息处理和信息发布三部分进行研究。信息采集：研究无线射频R F I D 电子标签与读卡器 的通信，实现了车主信息的远距离识别；并利用超声波技术实现停车位的实时监测，通 过4 8 5 总线将采集到的信息上传给上位机控制系统；信息处理：分析了路径选择的影响 因素，结合智能泊位诱导系统的相关算法，上位机控制系统给出相应的诱导路线；信息 发布：停车场的车位信息通过门口的显示屏进行发布，并在车辆进入停车场之后进行灯 光导航直到车辆驶入指定停车位。 通过系统测试，验证了该系统设计方案的合理性，实现了停车场诱导系统的功能， 为停车场诱导系统的设计提供了一种可借鉴的方案。 关键词：停车场诱导系统；S T M 3 2 ；R F I D ；路径优化 山东科技大学硕士学位论文 A B S T R A C T W i t he c o n o m i cd e v e l o p m e n ta n dp e o p l e Sl i v i n gs t a n d a r d si m p r o v e ，t h er a p i di n c r e a s ei n p r i v a t ec a l o w n e r s h i p ，p a r k i n gp r o b l e m sh a v eb e c o m ei n c r e a s i n g l yp r o m i n e n t , p r o b l e m ss u c h a sp a r k i n gd i f f i c u l t , d i f f i c u l tt om a n a g ei s s u e ss u c ha st r a d i t i o n a lp a r k i n gI n t e l l i g e n tP a r k i n g b e c o m et h em a i nC a rp a r kc o n s t r u c t i o na n dd e v e l o p m e n to ff u t u r er e s e a r c hd i r e c t i o n I n t e l l i g e n tP a r k i n gi nt h ep a r k i n gg u i d a n c es y s t e m ( P a r k i n gG u i d a n c eS y s t e m ) i sb yp r o v i d i n g p a r k i n gl o c a t i o n ，p a r k i n ga n dr e l a t e du s a g er o u t eg u i d a n c es y s t e mw h i c hg u i d et h eo w n e r q u i c k l ya n de f f i c i e n t l yf i n dap a r k i n gs p a c ef o rt h ep u r p o s eo fg i v i n gf u l lp l a yt os t o p u t i l i z a t i o nf i e l d , h a sv e r yi m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e T h r o u g h t h ee x i s t i n gp a r k i n gg u i d a n c es y s t e mf o ra n a l y s i sa n dr e s e a r c h , t h ep a p e rg i v e sa p a r k i n gg u i d a n c es o l u t i o n sb a s e do nR F I Dt e c h n o l o g y C o m b i n e dw i t ht h ee x i s t i n gp a r k i n g m a n a g e m e n tt e c h n o l o g y , p a p e r - b a s e dR F I Dt e c h n o l o g yp a r k i n gg u i d a n c es y s t e mi sd i v i d e d i n t oi n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n , i n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n di n f o r m a t i o nr e l e a s et h r e e p a r ts t u d y I n f o r m a t i o ng a t h e r i n g ：t h eu s eo fr a d i of r e q u e n c yt e c h n o l o g yd e s i g n e dR F I Dt a ga n dr e a d e r , t o a c h i e v et h el o n g r a n g ei d e n t i f i c a t i o ni n f o r m a t i o no ft h eo w n e r A n dp a r k i n gs p a c eu s i n g u l t r a s o n i ct e c h n o l o g yt oa c h i e v er e a l - t i m em o n i t o r i n g ，t h r o u g h4 8 5w i l lb ec o l l e c t e d i n f o r m a t i o ni su p l o a d e dt ot h eh o s tc o m p u t e rc o n t r o ls y s t e m ；i n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ：a n a l y z e t h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h ep a t hc h o s e n ，c o m b i n e d 谢mi n t e l l i g e n tb e r t hg u i d a n c es y s t e m sr e l a t e d a l g o r i t h m s ，P Cc o n t r o ls y s t e mi n d u c e dg i v e nt h ea p p r o p r i a t er o u t e ；P o s t ：P a r k i n gs p a c e si n f r o n to ft h ed i s p l a ys c r e e nb yt h er e l e a s e ，a n dt h el i g h tg u i d eu n t i lt h ev e h i c l ei n t ot h e d e s i g n a t e dp a r k i n gs p a c e sa f t e rt h ev e h i c l ei n t ot h eC a rp a r k T h r o u g ht h ea b o v es t u d y , t h ep a p e rf i n a l l ys u c c e e d e dt oa c h i e v eap r e c i s ei n d u c ei d l e p a r k i n g ，p a r k i n gf o rt h ep a r k i n gg u i d a n c ep r o v i d e sa l le x e c u t a b l ep r o g r a m K e y w o r d s ：- P a r k i n gG u i d a n c eS y s t e m ；S T M 3 2 ；R F I D ；P a t ho p t i m i z a t i o n 山东科技大学硕士学位论文 目录 目录 1 绪论。1 1 1 研究背景1 1 2R F I D 的国内外研究现状2 1 3R F I D 技术的优势3 1 4 课题的研究意义5 1 5 本文的主要工作和章节安排6 2 系统整体方案设计8 2 1 功能需求分析8 2 2 系统总体方案9 2 3 本章小结1 5 3 系统硬件设计1 6 3 1 信息采集1 7 3 2 信息处理2 0 3 3 信息发布2 6 3 4 以太网接口模块设计2 7 3 5 本章小结3 3 4 系统软件设计与实现。3 4 4 1 路径选择的影响因素一3 4 4 2 路径优化算法研究3 5 4 3 系统软件设计4 6 4 4 系统测试4 8 4 5 本章小结5 1 5 总结与展望5 3 5 1 总结5 3 5 2 展望5 3 致谢。5 5 山东科技火学硕士学位论文 目录 发表论文5 6 参考文献5 7 山东科技盔学堡主堂垡兰奎壁兰堕! 坐 _ _ _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ - - - _ _ _ - _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ - _ _ _ _ - - _ - _ _ _ 一 一 C o n t e n t s 1I n t r o d u c t i o n 1 1 1B a c k g r o u n do f t h er e s e a r c h 。1 1 2R F I Dd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c hs t a t u sq u o ：一2 1 3A d v a n t a g e so f R F I Dt e c h n o l o g y 3 1 4R e s e a r c hs i g n i f i c a n c eo f t h es u b j e c t 5 1 5T h em a i nw o r ka n dc h a p t e ra r r a n g e m e n to f t h i sp a p e r 6 2O v e r a l ls y s t e md e s i g n 2 1F u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n a l y s i s 。8 2 2T h eo v e r a l ls y s t e mp l a n 9 2 3S u m m a r y j 1 5 3H a r d w a r ed e s i g no ft h es y s t e m ：1 6 3 1I n f o r m a t i o nC o l l e c t i o n ：17 3 2I n f o r m a t i o nP r o c e s s i n g 2 1 3 3I n f o r m a t i o nR e l e a s e j 2 6 3 4E _ 山e m e tI n t e r f a c eM o d u l eD e s i g n 2 7 3 5S u m m a r y ! 3 3 4D e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fs y s t e ms o f t w a r e 3 4 4 1T h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so f r o u t ec h o i c e 3 4 4 2S e c u r i t ya n a l y s i so f L ie ta 1 Sp r o t o c o l ：3 5 4 3S y s t e ms o t t w a r ed e s i g n 2 1 7 4 5S y s t e mt e s t 4 9 4 6S u m m a r y 51 5C o n c l u s i o na n dp r o s p e c t 5 3 5 1C o n c l u s i o n 。5 3 5 2P r o s p e c t 5 3 A c k n o w l e d g e m e n t 5 5 P u b l i s h e dp a p e r s 5 6 R t ! f e r e n c e s 5 7 山东科技大学硕士学位论文绪论 1 绪论 射频识别( R F D ) 是一种无线通信识别技术，可以通过追踪无线电讯号，来达到识 别特定目标的目的。射频识别在读写相关信息时，不需要与被识别目标之间有物理或者 光学接触。作为无源标签有是在在识别时从读卡器发出的电磁场中获得能量，并不需要 电池供电的一种标签；作为有源标签内部有电池提供能量，可以主动发出无线电波，但 是使用年限有限【1 】。电子标签内包含了用户的基本信息，在空旷的环境下传输距离可达 上百米。标签也可以嵌入到需要被追踪物体之内，射频识别不需要出现在识别装置视线 范围之内，就可以达到识别信息的目的。射频识别技术可同时识别多个移动目标，对高 速移动的物体也可以准确识别。有抗恶劣环境，保密性强等诸多优点。因此该项技术有 广泛的应用前景。 1 1 研究背景 现阶段我国汽车拥有量的不断增加，对停车位的需求也越来越多。到目前为止，中 国私有汽车总量早已上亿辆( 包括三轮汽车和低速货车九百余万辆) 2 1 。中国将进入汽 车时代，我国交通网络四通八达，方便的出行线路和物流为我国经济的迅猛发展提供了 良好的物质基础【3 1 。但与此同时，车辆的增多给我国城市交通建设和管理提出了新的挑 战，并且由此产生了一系列相关的问题。例如：停车位的不易寻找已经影响到人们的正 常生活秩序。买车容易，停车难，私家车车主经常将车辆停放在马路的两侧，马路被当 做露天的停车场。如果要解决这类问题必须建立现代化的停车场所，同时配套建立现代 化、低成本的停车引导系统。这既能缓解城市的交通问题，又能规范化停车秩序，还能 提高车主的工作效率，节约出行时间。 车辆的迅速增加产生了许多交通问题，像北上广深等大型城市，交通拥堵制约城市 发展的因素之一。其中主要原因停车场数量不够，还有些停车场得不到有效利用，私家 车被停放在马路两边，堵塞了交通。这就迫切需要人们去寻找更有效的技术手段去攻克 这一难题。建设智能化的停车场就是我们需要寻找的解决方案，它不仅可以解决车辆乱 停乱放，还能产生一定的经济效益。城市决策者可以建设大量智能地下停车场，节省了 土地成本，规范车辆的管理【4 】。另外，在技术方面，R F I D 射频识别是一种比较成熟技术， 可以完美嵌入到其他的智能化系统，很容易与其它智能化系统组合，构成更强大的综合 系统，有利于高级管理的应用。 1 山东科技大学硕士学位论文绪论 1 2R F l D 的国内外研究现状 纵观全球，美国政府是R F D 的研究强国，也是R F I D 标准的积极推动割5 1 。在R F I D 应用开发和应用领域，美国的软件和硬件R F I D 技术一直走在世界的前列。欧洲R F I D 标准遵循美国主导的E P C g l o b a l 标准【6 1 。在封闭系统应用方面，欧洲与美国的研究处在 同一阶段。尽管日本已经提出新的标准，但主要的支持群体是国内的厂商，如果想要成 为一个国际标准还有很大的困难。虽然韩国政府政府对R F I D 技术给予了高度重视，但 韩国在R F I D 标准还没有确定。目前，美国、欧洲、南非、日本等国家都已经有了相对 成熟而且先进的R F I D 技术。 从全球来看，在欧洲和美国市场拥有更加成熟且先进的R F I D 产业1 7 1 。R F I D 芯片市 场主要被半导体制造商如飞利浦、西门子、圣、T I 所垄断。R F I D 中间件、系统集成研 究则被m M 、S A P 、惠普、微软、S y b a s e 、甲骨文等国际巨头所包揽。T r a n s c o r e 、A l i e n 、 I m p i n j 、I n t e r m e c 、S y m b o l 、M a t r i c s 等公司则提供R F I D 标签、天线、读写器等产品及 设备。 1 美国 在产业方面来看，T I 、I n t e l 等美国集成电路厂商目前都加大了在R F I D 领域投资力 度。S y m b o l 等公司开发的扫描器可以同时阅读条形码和R F I D ，已经走在了R F I D 技术 研究的前列。在R F I D 的应用方面，I B M 、微软和惠普也在积极开发相应的软件和硬件 来支持。目前在美国交通、车辆管理、身份识别、生产线、自动控制、仓库管理和材料 跟踪和其他领域方面，R F I D 技术的应用已经相对比较成熟了。在物流方面，美国已有超 过1 0 家企业可以支持R F I D 应用。2 0 0 2 年1 月由美国海关基于R F I D 技术出台了“集 装箱安全协议( c s o 以提升贸易中的全球海运货物集装箱运输安全性，当货柜受到损 坏、运输线路变更或延迟等意外情况发生时，接收系统的自动报警，货柜到岸后，通关、 检验非常快，极大地缩减了货物周转时间，节约了运输成本【3 1 。自2 0 0 6 年起，美国食品 和药物管理局F D A 则要求制药商对容易造假的药品使用R F I D 技术追踪。 2欧洲 近年来，欧洲许多大公司都在纷纷进行R F I D 技术的应用研究。在产业方面，欧洲 的科技公司如P h i l i p s 、S T 、M i c r o e l e c t r o n i c s 等在积极开发廉价R F I D 芯片取得了巨大成 就【9 】。欧洲最大的超市麦德龙要求其他们的供应商在向其配送中心发送货盘和包装箱时 使用R F I D 技术，2 0 0 6 年初，该超市已经在德国最大的配送中心完成了R F I D 阅读器和 山东科技大学硕士学位论文绪论 标签的安装工作。在其他方面，诸如交通、身份识别、生产线自动化控制、物资跟踪等 封闭系统方面欧洲与美国的研究已经并驾齐驱。 3 日本 日本国内有非常强大的制造业，但它研究电子标签的时间较短，日本也将R F I D 技 术作为一个亟待开发的关键技术。日本政府出台了相应的政策，并着重推广R F I D 技术 在日本的应用和推广。例如在由索尼公司推出的F e l i c a 卡就是其无线射频技术的重要研 究成果【1 0 1 。 4 国内现状 与欧美等发达国家相比，中国的R F I D 产业发展正处于追赶阶段。目前，虽然我国 从事R F I D 技术研究和开发的企业超过1 0 0 家，但是中国企业缺乏关键核心技术，特别 是在超高频R F I D 领域【1 1 】。在硬件产品的研发方面如包括芯片、天线、标签和读写器等， 国内企业技术较为成熟。原因是低频、高频R F I D 技术门槛较低，国内企业发展比较早， 射频技术较为成熟，已经培养了广泛用户和受众，目前该市场处于完全竞争状态。中国 已经在铁路车号识别、身份证和票证管理，动物标识、特种设备与危险品管理、公共交 通以及生产过程管理等多个领域成功应用R F I D 技术1 2 】。 1 3R F ID 技术的优势 现阶段，应用于停车场的识别技术主要有下面几种： 1 应用光学或红外技术 该类停车场识别车辆的工作原理是把装在车辆外面条形码形状的代码标签( 由一系 列不同的宽度或颜色各异的线条组成组成特殊的代码标签) 作为车辆识别的标志【1 3 l 。当 车辆进入停车场时，由于每辆车所携带的识别标签线条数量和颜色变化不同，这些信息 被反射到接收单元上，接收单元分析这些反射光的光谱信息，车辆的身份信息就会被分 析出来出来。但是这种方法可靠性比较差，受环境干扰影响较大，数据传输率较低。 2 应用图像处理技术 应用图像处理技术的停车场管理系统一般是由视频摄像机、图像采集设备以及计算 机处理系统组成。该类停车场通过视频摄像机摄取图像，输出给计算机系统，计算机内 部有专门的软件进行图像的处理和及识别，提取出重要的车辆信息包括：车辆颜色、车 牌号码、外观和型号等。该技术的缺点是可靠性差、受环境( 刮风下雨) 干扰影响大、 数据传输率不高。 3 山东科技大学硕士学位论文绪论 3 应用磁卡技术 现在社会中磁卡和I C 卡的使用率越来越高。在智能停车场管理系统中磁卡或I C 卡 识别技术的使用已经很成熟了，一般露天停车场使用自动取卡方式停车，已经实现了智 能停车的半自动化。但是由于磁卡或I C 卡的芯片限制，可以存储的信息较少，无法对车 主的磁卡进行核实，而且卡片比较容易受到物理的损伤，对车主信息不能完成有效识别， 需要定期更换磁卡，增加成本【1 4 1 。 R F I D 射频识别技术与传统的识别技术相比，它具有以下优势： ( 1 ) 快速扫描 R F I D 射频识别技术支持批量处理、快速扫描，可同时处理2 0 0 个标签。在停车场 引导系统中，可以有效识别存储车主信息的电子标签。 ( 2 ) 体积小、形状多样 R F I D 射频识别技术不受大小和形状的影响，电子标签越来越小和形状也可以多种 多样，可以用于不同类型的产品。 ( 3 ) 抗污染能力和耐久性 R F I D 射频识别对化学药品、水和油等物质有很强的免疫力。一般信息存储在芯片 中，有塑料外壳保护，也可以有效避免芯片的损伤。 ( 4 ) 可重使用 R F I D 标签可以重复写入、删除或者修改信息，而不用担心标签的损坏，可以很方 便的进行R F I D 的信息更新。 ( 5 ) 穿透性和无屏障阅读 R F I D 射频识别可以穿透塑料、水和玻璃等物质，大部分的非金属材料或非透明材 质的物质也可以穿透，完成通信。而其他射频识别技术，如超市内的条形码扫描必须在 近距离且没有物体遮挡的情况下，才能识别信息。 ( 6 ) 大容量记忆存储 R F I D 电子标签的最大的容量可达几十M B ，随着芯片技术的不断发展，电子标签所 承载的数据容量也越来越大。 ( 7 ) 安全性 R F I D 电子标签是要传输信息的载体，为了保证信息的安全性，一般要写入加密算法 保护其数据内容不被泄露。近年来，由于R F I D 电子标签具有远程阅读，存储容量高等 4 坐奎燮奎堂堡主茎竺丝茎堑望 特点。R F I D 技术可以有效帮助企业提高产品的管理效率和产品输出，还可以优化整个销 售网络，并且通过准确地接收市场反馈信息，调整企业的下一步的发展方向，为企业的 发展提供准确的市场参考。 1 4 课题的研究意义 随着经济的不断发展，国内汽车保有量不断增加，私家车的增长速度保持增长最快， 国家统计局网站今日公布 2 0 1 4 年国民经济和社会发展统计公报。调查结果显示，直 到2 0 1 4 年年末，全国民用汽车保有量已经达到1 5 4 4 7 万辆( 包括三轮汽车和低速货车 9 7 2 万辆) ，同比增长1 2 4 。其中私人汽车保有量1 2 5 8 4 万辆，同比增长1 5 5 。民用 轿车保有量8 3 0 7 万辆，同比增长1 6 6 。其中私人轿车7 5 9 0 万辆，同比增长1 8 4 。 汽车的大量增加，对于建设新型停车场和管理现有车辆产生了新的压力和挑战【1 5 】。车辆 的剧增容易导致停车无序、交通混乱、交通事故、环境污染等一系列社会问题和环境问 题，因此必须妥善解决停车管理问题。由于停车设施是有限的，停车设施利用率低、停 车管理设备落后等原因，就会容易造成停车管理混乱。并且土地资源越来越紧俏，大量 土地被用于商业开发，配套设施不完善，传统的停车场己经满足不了人们对于停车效率 和安全出行的要求。建设基于R F I D 技术的智能停车场，通过引进先进的技术来提高效 率，简化能停车场管理的步骤，以满足车辆进出、引导、停放等快节奏的需求。智能停 车场诱导系统有效率高、能耗低等诸多优点，是未来城市建设的发展方向。 R F I D 技术利用射频信号作为介质完成信息的无接触交换，并通过传输的信息进行 验证和识别。利用R F I D 技术可以通过编码将相关的信息写入电子标签或者制作成为识 别卡。、R F I D 的电子标签具有防水、防磁、耐高温、识别距离远，具有一定的穿透性、使 用寿命长、能在恶劣环境下工作等特点；并且不同大小形状的物体都可以轻易地嵌入其 中。在遇到多个标签的情况下可以实时处理，而且能够将数据高速写入或者读取。标签 的数据存通过加密算法进行保护，安全性能更高。R F I D 技术能够妥善解决现有停车场管 理系统中所出现的大部分难题，解决停车难、停车效率低等问题。因此，本文将重点分 析基于R F I D 技术在智能停车诱导市场领域中的应用，以及完成停车诱导系统软硬件设 计与实现。 建设智能停车诱导系统是建设安全文明小区的迫切需要，物业的重点服务对象以小 区内购买月租、月卡的固定停车用户为主，临时停车卡为辅。把物业小区内的停车场智 能化管理作为主要实现目标，以达到司机停车的进出方便、快捷和安全，物业公司管理 5 坐奎型奎堂堡主堂垡垒奎丝笙 科学高效、服务优质文明的目的，提高了物业管理公司的管理层次和综合服务水平。本 系统设计的智能停车诱导系统是一种方便车主找到停车位，从而节省人力物力的智能便 捷系统。 基于R F I D 的智能引导系统主要适用于大、中型地下停车场，也可适用于各种中高 端停车场所1 6 1 。特别是人流密集的地方，其配套设施比较完善，但是由于车辆的大量驶 入，使得该区域，空间更加的拥挤，所以很适合使用基于R F I D 技术的智能停车场。基 于R F I D 技术的智能引导系统还有以下优点：该系统可以有效提高停车场的利用率，充 分使用每一个停车位，则大中型停车场的收入就会增加，从而大大增加了管理公司的社 会效益和经济效益。 该系统可以为顾客提供轻松便捷的服务质量，享受轻松停车，轻松取车。节省了大 量时间，提高了出行效率，是将来建设智能停车场的主流系统之一。智能停车场管理系 统可以采用各种网络拓扑结构，简洁、高效，投入使用快，系统稳定性好，投资回报率 最高。 1 5 本文的主要工作和章节安排 本论文从停车场地面灯光引导和路径优化方面开展研究。充分研究分析了智能停车 场发展的现状及趋势，并结合国内停车难，停车效率低的现状，本文提出一套基于R F I D 技术的智能停车场诱导的方案。 1 5 1 主要内容 目前的停车场管理系统是比较粗放的停车管理系统，大型的小区停车场只在门口显 示剩余停车位，车主进入停车场后一般不知道空闲停车位的位置，少部分的智能停车场 会在停车场内安装诱导屏，也只适用构造较为简单的智能停车场。基于R F I D 技术诱导 方案比传统的智能停车场更加的智能和先进。该方案在现有停车诱导技术的基础上，通 过将射频识别技术、以太网技术以及智能I C 卡技术相结合起来，来实现的空闲停车位的 快速诱导，从而大大提高了停车位的利用率，缓解用户们的停车压力，并且提高系统的 运行效率【1 7 】。通过明确的地埋指示灯的指引，实现车主快速找到停车位。并且针对停车 场单独运营，无法接入网络的现象，本系统运用嵌入式以太网技术，设备之间的连接通 过网线进行通信，而不需要重新构建新的网络，利用现有以太网通信网络进行通信，不 仅降低了施工的复杂程度，更加容易维护和管理。 6 坐奎燮奎兰堡主兰垡丝塞 丝望 1 5 2 章节安排 本文从停车难、找车位难的问题为研究内容，调查研究了目前的停车引导系统。在 分析研究目前智能停车场基础上，提出了用R F I D 技术引导车辆的智能引导方案 第一章在论文中介绍了R F I D 技术的优势、国内外研究现状，本论文的研究目的和 意义，并由此确定论文的研究方向和研究内容。 第二章通过对建造智能停车场进行需求性分析，介绍了提出了停车诱导系统的整体 设计方案。该方案主要设计思路是利用R F I D 技术，通过地埋指示灯实现对车辆的快速 诱导诱导。 第三章主要介绍了系统硬件设计；系统分为三个部分，分别是信息采集、信息处理、 信息发布来进行硬件实现。由于本系统各个模块之间用网线连接的，因此介绍了以太网 技术和相关的协议标准。论文采用的下位机控制器S T M 3 2 F 1 0 7 芯片，探讨了该芯片与 以太网的接入方案，同时研究了在物理层的接口设计。 第四章介绍了控制中心的工作逻辑，指出路径算法的实现，要综合各方面的因素如 车位的安全性、步行距离、开车时间等。将现有的智能停车场和采用R F I D 技术的智能 停车场进行对比测试，最后用软件实现了R F I D 技术在停车场管理诱导方面的应用。 第五章主要总结了本论文的研究内容和成果，并对R F I D 智能停车场未来的发展和 研究方向进行了展望。 7 山东科技大学硕士学位论文系统整体方案设计 2 系统整体方案设计 本系统的思路和方法是利用R F I D 技术实现空闲停车位的精确诱导，解决目前停车 场找停车位难的问题。系统采集或汇集停车场停车信息和道路状况信息等，通过地埋指 示灯指示诱导车辆到达指定停车位，并通过多种发布方式对外提供车库停车信息，有利 于停车场的信息化、标准化的推广，缓解排队停车造成的交通拥堵问题。因此，该系统 的建设和推广具有很高的社会效益。 2 1 功能需求分析 客户需求性分析是系统开发中一个非常重要步骤，是系统开发的首要前提。系统分 析是在顾客需求的基础上进行系统分析，包括对顾客需求的分析和系统开发的可行性研 究两方面【1 8 】。 停车场诱导系统需求性分析主要从物业，用户和交通管理三个方面进行分析。在交 通管理方面，停车场需要确保能够为交通管理部门提供实时的车位信息，并能够接受交 通管理部门的统一协同调度管理。所以停车场在交通管理方面的功能需求主要是方便停 车和提供停车场车位管理信息等，避免出现滞留在道路上的车辆，确保道路交通的有序 运行。从用户的角度来看，首先要保证车辆的停放安全，其次是停车收费的标准，最后 是车辆停放和提取所花费的时间以及方便程度。而至于物业，作为停车场的直接管理者， 必须具有确保停放车辆安全，同时保证方便用户车辆的停放和随时取车。 目前的大型停车场普遍采用L E D 诱导屏来进行车辆诱导，屏幕可以显示停车场内的 空闲停车位，但是种方式存在以下几种弊端： 1 、车主只知道有剩余停车位，但是不知道停车位的具体位置。 2 、车主停车后，如果忘记了当时的停放位置，找车就会很麻烦。 3 、高峰时段，车主在停车场内找停车位时，容易造成堵车 4 、如果两位车主争抢同一个车位，就会产生不必要的纠纷。 R F I D 引导系统是以一套以地埋指示灯为引导媒介，通过业主卡或者进出口发的临 客卡作为电子标签与读卡器来通信，从而引导车辆进入指定停车位的一种方法。该R F I D 停车诱导系统具有以下几种优势： 1 、更加智能，有效避免高峰时期的道路拥堵。 坐奎鲨奎兰堡主兰垡望奎至竺鍪箜查塞望生 2 、低功耗、可扩展性强。 3 、准确率高，车辆自动识别准确率接近百分之百。通过R F I D 电子标签自动识别车 主有效身份，通过严密的核算机制，可以避免漏洞的产生。 4 、更加智能，当业主卡行驶到道闸附近时，道闸会自动升起。 5 、无线节点控制器控制的指示灯，能实时引导车主进入指定停车位，容易检查系统 运行和故障情况，维护简单。 该新型智能停车场引导方案无论从技术可行性还是经济成本可行性方面来分析，都 是可以实现的。 2 2 系统总体方案 基于R F I D 停车场诱导系统是由电子标签作为信息传递的媒介，通过读卡器进行远距 离识别，上位机控制系统自动分配停车位，车主根据诱导信息进入指定停车位的多功能 的诱导系统。将电磁场、电子学、计算机以及自动化多门学科相互结合，形成了智能的 停车场诱导系统，实现对车辆进出场、车辆信息采集、车辆自动导航，进而实现对整个 停车场系统的智能控制【1 9 】 2 0 】。 论文的主要设计思路是通过地埋指示灯对车辆进行诱导。该系统主要分三部分，分 别是信息采集，信息处理和信息发布。本系统通过信息采集处理包括，车位检测、R F I D 引导、人工信息等这都属于信息的前端处理，信息的后台处理是信息在P C 机上的归纳 和处理，通过诱导软件实现。信息处理完毕，就会把信息发布出去，如L E D 显示屏和地 埋指示灯等或者其他途径。在停车场门口的L E D 显示屏实时显示该停车上剩余的空停车 。 位，由于本文采用R F I D 技术的智能停车引导系统，所以才路面时铺有指示灯，用灯光 的亮灭来进行车位引导。系统结构框图如图2 1 所示 9 山东科技大学硕士学位论文 系统整体方案设计 图2 1 停车场引导框图 F i g2 1P a r k i n gg u i d eb l o c kd i a g r a m 在停车场的入口位置一般有一块信息引导屏，用来显示停车场的剩余车位信息，也 可以在节假日显示一些祝福语和提醒行车安全的文字，车主可以很清晰的知道该停车场 的车位信息，方便车主寻找满意的停车位。 在停车场内部安装有分区引导屏，用来显示该区域范围内的停车情况。当停车场为 多层的停车场时安装有分层引导屏，就是每一层都有一个显示屏，用来显示每一层的车 位情况。 停车场诱导系统工作原理是每位业主都会分配一个有源R F I D 电子标签，标签上有唯 一的地址码( 业主卡) ，该地址码绑定的是自家停车位。在休眠状态时，电子标签的频率 间隔为每一秒发射一次信号。当汽车通过道闸，电子标签所发的信息会被同频率的R F I D 读卡器接收，电子标签就会变换工作模式，电子标签变为每0 5 s 向外发射一次信息，R F I D 读卡器接收到信息，通过R S 4 8 5 总线将信息向上传递，通过数据转换模块，将4 8 5 信号 转换为上位机可识别的信号，上位机通过对数据库的查询、验证，分配给电子标签一个 空闲的停车位，中心控制系统通过一系列优化算法，控制S T M 3 2 模块相应引脚的高低电 平，S T M 3 2 控制地埋指示灯的亮灭，微控制器S T M 3 2 可以通过与R S 4 8 5 总线相连的接口 发送指令或者接收R S 4 8 5 总线上各个节点的信息，数据转换模块是串口服务器模块，可 以将读卡器接收到的信号可以转成网络信号进行传递，上位机和设备之间可以直接通过 网线连接。