技术领域
[0001] 本
发明属停车引导反向寻车和出场引导的技术范畴；特别是指面向超市地下
停车场，引入转弯虚拟距离的、停车引导反向寻车出场引导的系统和方法。
背景技术
[0002] 2013年12月，我国
汽车保有量1.37亿辆，年增1651万辆；驾驶员2.19亿，年增1844万。2014年12月，汽车保有量1.54亿辆，年增1700万辆；驾驶员2.46亿，年增2700万。2015年12月，汽车保有量达1.72亿辆；持续递增的汽车保有量，导致城市交通拥挤不堪、石油对外依存度攀升及环境污染等一系列消极因素。汽车具有“行”与“停”两种状态。汽车的“行”即所谓的动态交通，需通行道路及交通管理的支持；汽车的“停”即所谓的静态交通，需停车场地及停车管理的
支撑；汽车的动静态交通相互影响、相辅相成，构成完整的汽车交通体系。
由于认识上的偏颇，相对静态交通而言人们更重视动态交通；相当一段时间内，动静态交通领域的研究和投入不成比例、严重失衡，造成了長期困扰全社会的停车难顽疾。静态交通的停车难使动态交通的汽车平均时速下降、无效巡泊流量剧增；“停车难”屡获动态交通拥堵倍增器称号--实至名归当之无愧。
[0003] 根据停车泊位是否占用道路，分为路侧(内)停车和路外停车；路外停车有停车楼、地面停车场和地下停车场三种形式，三者中的龙头老大非地下停车场莫属。如何摆脱或缓解静态交通的停车难困境，杭州市走过一段曲折之路：求解停车难，求助路侧(内)停车资源。2008年，历时半年市政府动员市民
力推“停车新政”，新政的深度广度达极致，可供开发的城区占道停车资源几近枯竭；2008年6月25日，颁布停车新政硕果：新增57564个停车泊位。杭州停车难一度得到某种程度的缓解，遗撼的是好景不長，停车难卷土重来---增量汽车分分钟占领了57564个停车泊位。同时，“停车新政”的
副作用日渐凸显。过度开发城区的占道停车资源，侵占了行人的行路权、非机动车的通行权；甚至妨碍了汽车自身的行驶和安全。痛定思痛，缓解静态交通停车难的方向应转向路外停车、尤其是地下停车场。宝贵的路侧(内)停车资源，
定位于大量的、短时的随机停车需求；众多的路外停车资源，则定向服务于長时间或较長时间的、固定停车需求。
[0004] 2013年1月16日，审议通过《杭州市机动车停车场(库)建设和管理办法》；2014年，杭州建成地下
停车位3.5万。超市建设地下停车场不仅是政府的行政命令，亦是超市经营的内生驱动使然。目前，超市地下停车场大多采用通行卡刷卡技术，统计车辆停车时间，关注点是收费。顾客的停车全流程按时间顺序有进场、停车引导、反向寻车、出场引导和离场五个步骤；通行卡刷卡仅仅涉及两个步骤，步骤1入场取卡、步骤5离场交卡。刷卡操作不便、丢失补办繁琐、顾客体验欠佳；此外，刷卡易堵出/入口、通行率受损；步骤2～4缺位则是通行卡刷卡解决方案的固有
缺陷。步骤2缺位，停车引导功能缺失，顾客入场后盲目寻找停车位；徒增停车时间和汽车尾气
排放量、以及场内通行压力。步骤3缺位，反向寻车的辅助功能缺失，顾客在场景和标志物类似的停车场中凭记忆和运气寻车，费时耗力，影响停车位周转率。步骤4缺位，顾客离场时可能找不到北，痛苦。针对超市地下停车场的不足，业内从不同的视
角给出诠释、提出各自的解决方案，较有代表性的相关知识产权成果综述如下：
[0005] ·发明
专利“室内停车场寻回车位的导航方法”(ZL201310042772.7)，提出停车位
电子标签标记停车位，停车
时移动终端扫描电子标签；取车时移动终端扫描电子标签，实施室内停车场寻回车位的导航。
[0006] ·发明专利“一种地下
车库自动定位与寻车系统”(
申请号201510214199.2)，提出在车内安装无线终端，地下停车场安装定位模
块、对车内无线终端定位；用户携带无线导航模块，对自己的车定位并找到它。
[0007] ·发明专利“一种停车场车辆视频引导系统及方法”(ZL201210253227.8)，提出拍摄停车场入口车道车辆的图像或视频，自动分配车位，生成引导车辆到达分配车位的引导信息。
[0008] ·发明专利“基于全方位
计算机视觉的电子泊车诱导系统”(ZL200610050471.9)，提出待监测停车场的上部安装全方位视觉
传感器，检测车位是否被占用，为停车提供动态的场内诱导。
[0009] 上述知识产权，聚焦停车引导反向寻车的不足进行改进，有参考价值；但出场引导的缺失问题仍未列入议亊日程。第1、2件专利通过附加装置“电子标签”或“车内无线终端+定位模块”，实施停车场寻回车位的导航。“附加装置”隐含顾客的附加操作和超市的附加成本，顾客使用的体验较差、超市投资的意愿偏弱。变通方法是延拓通行卡功能，在增设的停车终端上刷卡定位，辅助寻车；其思路与“附加装置”如出一辙。第3、4件专利借助视频分析和车牌识别技术，检测和分配车位，生成到达分配车位的引导信息。视频分析对顾客透明，顾客体验上佳；但自动分配车位、引导车辆到达分配车位的策略有待商榷。不难得出，用户友好型停车引导反向寻车和出场引导系统的设计准则是：
[0010] ·系统对顾客尽可能透明，顾客的参与度尽可能低。显然，视频分析和车牌识别让顾客免去了多余的停车取/还卡操作。必须指出，並非所有顾客需要停车引导反向寻车和出场引导的服务；“一人生病、全家吃药”，“附加装置”给不需要引导的顾客增添了额外负担。考虑到停车引导反向寻车和出场引导系统的TOC(Total Ownership Cost)：出/入口配置高档视频设备和专用照明，而停车车位处可配置中档视频设备和常规照明。
[0011] ·按需动态调整停车区域。根据顾客客流的统计规律、停车位的实时占用数据，分区开放停车位资源；开放顺序按顾客步行距离min至max执行；按需动态调整停车区域，能削减停车场照明能耗和人工开销。
[0012] ·引入转弯虚拟距离的Dijkstra停车引导
算法。停车路径的顾客偏好与其说是最
短路径，不如说是转弯次数最少的路径；最少转弯数到达停车位的路径往往就是顾客心中的最佳路径。常用最短路径算法有Dijkstra、蚁群、遗传、粒子群、A*等，算法机理不同、功效大同小异；本文提出引入转弯虚拟距离的Dijkstra算法---用“一段虚拟距离”等价交叉转弯点，故最短路径包括入口至交叉转弯点的距离、交叉转弯点等价的虚拟距离、交叉转弯点至停车位的距离。
[0013] ·地面标线引导和空中标识引导的停车引导方式。市区道路交通有赖地面标线和悬挂式空中标识，顾客的认同感己成自身的条件反射。地下停车场的停车引导若沿袭道路交通的地面标线和悬挂式空中标识，顾客的体验最佳。鉴于地下停车场的特定结构，吊挂式替代悬挂式的空中标识是不二选择。
[0014] ·多种反向寻车方式。视频分析和车牌识别技术奠定了反向寻车的
基础，顾客手机扫超市二维码、下载反向寻车App、输入车牌号、获停车位的
位置；或者顾客在寻车
触摸屏上输入车牌号、获停车位的位置。
[0015] ·集成消防疏散逃生“流光器”的出场引导。消防疏散逃生“流光器”即导向光流型消防应急疏散照明指示系统，是地下停车场的标配，集成“流光器”实施顾客的出场引导是上上策。
[0016] 比对用户友好型停车引导反向寻车和出场引导系统的设计准则，现有研究成果存在局限；因此，有必要作进一步的创新设计。
发明内容
[0017] 本发明的目的是克服
现有技术的不足，提供一种面向超市地下停车场的、停车引导反向寻车出场引导的系统和方法。
[0018] 超市停车引导反向寻车和出场引导的系统，其特征在于系统由入口管控子系统、出口管控子系统、LD-2204型的地感线圈、地面标线和空中标识、DS-TCP135型的停车位摄像装置、停车位、停车场的通道、停车场的支路、停车引导反向寻车和出场引
导管控装置组成；通道/支路定义为与停车位不
接触/接触的停车场主/次干道；停车位分区编组，支路两侧的停车位参照通行的道路
门牌编码法：奇/偶数顺序分侧排列(一侧奇数，一侧偶数)；在通道与支路、通道与通道、支路与支路的毎个交叉点，埋设地感线圈并安装地面标线和空中标识；在毎两个相邻停车位中线与支路中线的交点处，设置停车位摄像装置；停车引导反向寻车和出场引导管控装置经交换机与入口管控子系统、出口管控子系统、消防疏散逃生“流光器”相连，交换机与超市主机相连；停车引导反向寻车和出场引导管控装置通过internet与地感线圈、地面标线和空中标识、停车位摄像装置相连；地下停车场配置顾客免费接入的WiFi网络，供顾客手机上网进行反向寻车；
[0019] 地面标线和空中标识包括地面标线、空中标识，地面标线和空中标识沿袭道路交通标志的基本
风格；丁/十字路口的地面标线对应一/二个方向的停车位状态标志，若该方向的停车位空闲，则用绿色标线呈现，反之采用红色，动态地面标线由停车场顶置的射灯产生、有别于
树脂漆喷塗的道路交通静态地面标线；丁/十字路口的空中标识对应一/二个方向的停车位状态标志，若该方向的停车位空闲，则用绿色标识呈现，反之采用红色，与道路交通的动态空中标识一致；入口管控子系统包括DS-TCGX25型的摄像头、DS-TMG6型的道闸、US-TPT322-XX-HK型的反向寻车查询终端、入口管控装置，摄像头、道闸、反向寻车查询终端、地感线圈与入口管控装置相连，入口管控装置接入交换机，摄像头采集的车辆图像
信号经iVMS-8700视频分析和车牌识别
软件包处理上传；出口管控子系统的组成、结构与入口管控子系统类同，出口管控子系统接收超市主机下发的、顾客购物金额绑定的免费停车时间，控制道闸、执行免/收费放行。
[0020] 所述的停车位摄像装置以DS-TC130型的全方位摄像头为核心，包括DS-TC130型的全方位摄像头、DS-TPM300型的视频处理和控
制模块、DS-3E0108-S型的通信网络模块，DS-TC130型的全方位摄像头视频技术参数：分辯率1280*720、
帧率30；全方位摄像头的输出端口1、2，分别与视频处理和
控制模块的TI6、TI7端口相连；视频处理和控制模块的TO8、TO9端口，分别与通信网络模块的EIA、EIB端口相连；通信网络模块的EOC、EOD端口经RJ45接入internet。
[0021] 所述的停车引导
节点路径包括丁字路口的交叉节点、十字路口的交叉节点、停车位的节点，以及连接上述节点的路径；图论将停车引导的节点路径映射为一幅
有向图，采用有序的三元组表征G＝(V，E，L)，节点集合V＝{V1,V2…,Vn}、边E集合＝{e1,e2…,en}、边E距离集合L＝{L1,L2…,Ln}；停车场有向图中毎个丁字路口的交叉节点提供一条转弯路径、十字路口的交叉节点提供二条转弯路径，转弯路径以交叉节点为中心点、以及中心点的
父节点和
子节点共3个节点界定；转弯路径的距离L＝L实距+LVirtual，換言之，从道路交叉点转弯就在经过路径的实际距离基础上附加一段“转弯虚拟距离”LVirtual＝30m；Dijkstra算法中引入转弯虚拟距离，需创建一張地下停车场的交叉转弯节点表，交叉转弯节点的数据结构采用关系
数据库的标准结构----二维表，转弯路径与交叉转弯节点数据结构的元组一一对应，一条转弯路径对应交叉转弯节点表中的一个元组或一条记录；毎个元组由3个字段组成，交叉转弯节点、父节点亦称起点、子节点亦称终点；
[0022] 引入转弯虚拟距离的Dijkstra算法如下：
[0023] 0)创建两个表，OPEN和CLOSE，OPEN表保存所有已生成而未考察的节点，CLOSE表保存已
访问过的节点；
[0024] 1)访问路网中离起始点最近且没有被访问过的点，把这个点放入OPEN组中等待检查；
[0025] 2)从OPEN表中找出距起始点最近的点P，找出点P的所有子节点，把点P放到CLOSE表中；
[0026] 3)遍历考察点P的子节点，求出这些子节点距起始点的距离值，放子节点到OPEN表中；
[0027] 3-1)读交叉转弯节点表、考察点P是否属于交叉转弯点
[0028] 若为否，则转4)
[0029] 3-2)回溯点P的父节点、结合点P的子节点
[0030] 点P+父节点+子节点、与交叉转弯节点表的记录逐一比对，
[0031] 若比对不匹配，则转4)
[0032] 若比对匹配，则点P与子节点的距离附加“转弯虚拟距离”LVirtual，重放子节点到OPEN表中；
[0033] 4)重复2)，3)步，直到OPEN表为空，或找到目标点。
[0034] 所述超市停车引导反向寻车和出场引导系统的方法，其特征在于：方法的流程包括停车引导方法的流程、反向寻车方法的流程、出场引导方法的流程；反向寻车方法的流程：顾客按偏好选择，手机扫超市二维码、下载反向寻车App、输入车牌号、获停车位的位置，或寻找出口或入口的反向寻车查询终端、输入车牌号、获停车位的位置；出场引导方法的流程：启动消防疏散逃生“流光器”，“流光器”引导顾客实施出场；停车引导方法的流程：离线建立停车引导的节点路径有向图G、三元组(V，E，L)表征G、设定“转弯虚拟距离”LVirtual＝30m，创建交叉转弯节点表、转弯虚拟距离LVirtual修正Dijkstra的路径距离、存储修正路径距离，在线根据客流规律、停车位占用数据、按步行min至max分区开放停车位，入口车牌识别、记录车牌的入口时间，调用转弯虚拟距离修正的路径距离、引导停车，停车位摄像装置识别车牌、车牌与停车位位置关联、关联供反向寻车，出口车牌识别、读车牌的入口时间、获车牌的停车时间、读超市主机下发的车牌购物金额、金额绑定免费停车时间，控制道闸、执行免/收费放行。
[0035] 本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：
[0036] 停车引导和反向寻车系统基于视频分析和车牌识别技术，系统对顾客透明、用户体验上佳；出/入口配高档视频设备、停车位处配中档视频设备，系统的TOC适中。按需动态调整停车区域，节约照明能耗和人工开销；引入转弯虚拟距离的Dijkstra停车引导算法，迎合了顾客偏好转弯次数最少的停车路径；地面标线和空中标识引导的停车引导方式，沿袭道路交通标志的简洁风格，顾客获最佳体验；手机App反向寻车或查询终端反向寻车，辅助寻车方式多样有效；集成消防疏散逃生“流光器”的出场引导，简单实用。
附图说明
[0037] 图1(a)是超市地下停车场的结构图；
[0038] 图1(b)是地面标线和空中标识的引导示意图；
[0039] 图1(c)是停车引导反向寻车和出场引导系统的原理
框图；
[0040] 图1(d)是入口管控子系统的原理框图；
[0041] 图2(a)是停车位摄像装置的原理框图；
[0042] 图2(b)是停车位摄像装置的
电路图；
[0043] 图3(a)是停车场停车引导的节点路径图；
[0044] 图3(b)是引入转弯虚拟距离的节点路径有序三元组原理图；
[0045] 图3(c)是交叉转弯节点的数据结构图；
[0046] 图4(a)是停车引导反向寻车和出场引导方法的
流程图；
[0047] 图4(b)是反向寻车方法的流程图；
[0048] 图4(c)是出场引导方法的流程图；
[0049] 图4(d)是停车引导方法的流程图。
具体实施方式
[0050] 如图1(a)、图1(b)、图1(c)、图1(d)所示，超市停车引导反向寻车和出场引导的系统由入口管控子系统100、出口管控子系统200、LD-2204型的地感线圈300、地面标线和空中标识400、DS-TCP135型的停车位摄像装置500、停车位600、停车场的通道700、停车场的支路800、停车引导反向寻车和出场引导管控装置900组成；通道定义为驶入支路的停车场主干道、通道与停车位不接触，支路定义为驶入停车位的停车场次干道、支路与停车位接触；停车位分区编组，支路两侧的停车位参照通行的道路门牌编码法：奇/偶数顺序分侧排列；在通道与支路、通道与通道、支路与支路的毎个交叉点，埋设地感线圈300并安装地面标线和空中标识400；在毎两个相邻停车位中线、与支路中线的交点处，设置停车位摄像装置500；
停车引导反向寻车和出场引导管控装置900经交换机与入口管控子系统100、出口管控子系统200、消防疏散逃生“流光器”相连，交换机与超市主机相连；停车引导反向寻车和出场引导管控装置900通过internet与地感线圈300、地面标线和空中标识400、停车位摄像装置
500相连；地下停车场配置顾客免费接入的WiFi网络，供顾客手机上网进行反向寻车；
[0051] 地面标线和空中标识400包括地面标线410、空中标识420，地面标线和空中标识400沿袭道路交通标志的基本风格；丁/十字路口的地面标线410对应一/二个方向的停车位状态标志，若该方向的停车位空闲，则用绿色标线呈现，反之采用红色，动态地面标线由停车场顶置的射灯产生，有别于树脂漆喷塗的道路交通静态地面标线；丁/十字路口的空中标识420对应一/二个方向的停车位状态标志，若该方向的停车位空闲，则用绿色标识呈现，反之采用红色，与道路交通的动态空中标识一致；入口管控子系统100包括DS-TCGX25型的摄像头110、DS-TMG6型的道闸120、US-TPT322-XX-HK型的反向寻车查询终端130、入口管控装置140，摄像头110、道闸120、反向寻车查询终端130、地感线圈300与入口管控装置140相连，入口管控装置140接入交换机，摄像头110采集的车辆图像信号经iVMS-8700视频分析和车牌识别
软件包处理上传；出口管控子系统200的组成、结构与入口管控子系统100类同，出口管控子系统200接收超市主机下发的、顾客购物金额绑定的免费停车时间，控制道闸、执行免/收费放行。
[0052] 说明1：道闸收费装置技术成熟，属公知知识范畴，故不展开详细论述；反向寻车
请求时，停车引导反向寻车和出场引导系统允许顾客模糊查询。
[0053] 如图2(a)、图2(b)所示，DS-TCP135型的停车位摄像装置500以DS-TC130型的全方位摄像头为核心，包括DS-TC130型的全方位摄像头510、DS-TPM300型的视频处理和控制模块520、DS-3E0108-S型的通信网络模块530，DS-TC130型的全方位摄像头510视频技术参数：1280*720分辯率、帧率30；全方位摄像头510的输出端口1、2，分别与视频处理和控制模块
520的TI6、TI7端口相连；视频处理和控制模块520的TO8、TO9端口，分别与通信网络模块530的EIA、EIB端口相连；通信网络模块530的EOC、EOD端口经RJ45接入internet。
[0054] 说明2：不失一般性，停车位摄像装置直接接入停车引导反向寻车和出场引导管控装置；停车场规模较大时，停车引导反向寻车和出场引导管控装置宜按分层架构设计。
[0055] 如图3(a)、图3(b)、图3(c)所示，停车引导的节点路径包括丁字路口的交叉节点10、十字路口的交叉节点20、停车位的节点30，以及连接上述节点的路径40；图论将停车引导的节点路径映射为一幅有向图，采用有序的三元组表征G＝(V，E，L)，节点集合V＝{V1,V2…,Vn}、边E集合＝{e1,e2…,en}、边E距离集合L＝{L1,L2…,Ln}；停车场有向图中毎个丁字路口的交叉节点提供一条转弯路径、十字路口的交叉节点提供二条转弯路径，转弯路径以交叉节点为中心点、以及中心点的父节点和子节点共3个节点界定；转弯路径的距离L＝L实距+LVirtual，换言之，从道路交叉点转弯就在经过路径的实际距离基础上附加一段“转弯虚拟距离”LVirtual＝30m；Dijkstra算法中引入转弯虚拟距离，需创建一張地下停车场的交叉转弯节点表，交叉转弯节点的数据结构采用关系数据库的标准结构----二维表，转弯路径与交叉转弯节点数据结构的元组一一对应，一条转弯路径对应交叉转弯节点表中的一个元组或一条记录；毎个元组由3个字段组成，交叉转弯节点、父节点亦称起点、子节点亦称终点；
[0056] 引入转弯虚拟距离的Dijkstra算法如下：
[0057] 0)创建两个表，OPEN和CLOSE，OPEN表保存所有已生成而未考察的节点，CLOSE表保存已访问过的节点；
[0058] 1)访问路网中离起始点最近且没有被访问过的点，把这个点放入OPEN组中等待检查；
[0059] 2)从OPEN表中找出距起始点最近的点P，找出点P的所有子节点，把点P放到CLOSE表中；
[0060] 3)遍历考察点P的子节点，求出这些子节点距起始点的距离值，放子节点到OPEN表中；
[0061] 3-1)读交叉转弯节点表、考察点P是否属于交叉转弯点
[0062] 若为否，则转4)
[0063] 3-2)回溯点P的父节点、结合点P的子节点
[0064] 点P+父节点+子节点、与交叉转弯节点表的记录逐一比对，
[0065] 如比对不匹配，则转4)
[0066] 若比对匹配，则点P与子节点的距离附加“转弯虚拟距离”LVirtual，重放子节点到OPEN表中；
[0067] 4)重复2)，3)步，直到OPEN表为空，或找到目标点。
[0068] 说明3：Dijkstra算法中的“3-1)和3-2)”是引入转弯虚拟距离的操作，注意，交叉节点是该节点成为交叉转弯节点的必要条件，非充分必要条件。交叉节点与特定的父节点、子节点关联时，才具备交叉转弯节点的充分条件，交叉节点才能成为交叉转弯节点；而交叉节点与另一特定的父节点、子节点关联时，则可能丧失交叉转弯节点的充分条件(交叉节点+另一特定的父节点+另一特定的子节点＝直行通道)。边E或路径的距离L下标约定，Li-j表示从节点i至节点j的路径距离；LVirtual-Vk表示交叉节点成为交叉转弯节点的父节点是Vk。停车位使用率＜80％时，可考虑粗粒度的停车引导--Dijkstra算法至支路，保留顾客选择停车位某种的权力。
[0069] 如图4(a)、图4(b)、图4(c)、图4(d)所示，停车引导反向寻车和出场引导方法流程包括停车引导方法的流程、反向寻车方法的流程、出场引导方法的流程；反向寻车方法的流程：顾客按偏好选择，手机扫超市二维码、下载反向寻车App、输入车牌号、获停车位的位置，或寻找出口或入口的反向寻车查询终端、输入车牌号、获停车位的位置；出场引导方法的流程：启动消防疏散逃生“流光器”，“流光器”引导顾客实施出场；停车引导方法的流程：离线建立停车引导的节点路径有向图G、三元组(V，E，L)表征G、设定“转弯虚拟距离”LVirtual＝30m，创建交叉转弯节点表、转弯虚拟距离LVirtual修正Dijkstra的路径距离、存储修正路径距离，在线根据客流规律、停车位占用数据、按步行min至max分区开放停车位，入口车牌识别、记录车牌的入口时间，调用转弯虚拟距离修正的路径距离、引导停车，停车位摄像装置识别车牌、车牌与停车位位置关联、关联供反向寻车，出口车牌识别、读车牌的入口时间、获车牌的停车时间、读超市主机下发的车牌购物金额、金额绑定免费停车时间，控制道闸、执行免/收费放行。
[0070] 说明4：考虑到超市停车引导反向寻车和出场引导系统业务的完整性，故对停车场出/入口作了概略描述。“转弯虚拟距离LVirtual修正Dijkstra的路径距离、存储修正路径距离”，既可离线完成也可在线执行，本文选择是前者。
