基于“互联网+”的车位共享系统的设计与实现

年迪 徐志远 刘宁霖 陈英 许佳佳

摘 要：随着我国人均GDP逐渐增长，城市中汽车数量不断增加，而有限的停车位资源无法满足大量的停车需求，从而导致许多汽车有不良停车现象，且有损城市面容，故将停车资源合理分配、利用是十分重要的。我们发现居住用地的停车空间与其他类型停车空间存在明显的时间互补性，也就是说我们可以利用手机移动客户端APP将停车资源信息展示给需要的车主，以将闲置的停车位利用起来，通过对停车位的分时、分区域共享提高停车位利用率，解决停车难问题。我们将调查出的合肥不同区域的停车高峰期与低谷期，利用时间互补性与车位合理共享相结合，用最恰当的方式来提高车位利用率，以便车主文明停车。以合肥市蜀山区九龙路111号室外停车场和合肥市经开区习友路与轩辕路交叉口处南湖春城地下车库为例，对行车高低峰期时间及车位使用情况做初步调查，并总结分析调查结果。

关键词：车位共享；停车时数；手机移动客户

中图分类号：U491.7 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）33-0041-03

Abstract： With the gradual growth of GDP per capita in China， the number of cars in the city is increasing， but the limited parking resources can not meet the large number of parking demand， resulting in many cars have bad parking phenomenon， and damage to the urban face. Therefore， it is very important to allocate and utilize parking resources reasonably. We found significant temporal complementarities between residential parking spaces and other types of parking spaces， which means that we can use mobile client APP to display parking resource information to car owners who need it. In order to make use of the idle parking space and improve the utilization rate of parking space through time-sharing and sub-area sharing of parking space， the problem of parking difficulty can be solved. We will investigate the different areas of Hefei parking peaks and valleys， the use of complementary time and reasonable sharing of parking spaces combined with the most appropriate way to improve the utilization of parking spaces， hence the civilized parking of the owner. Taking the outdoor parking lot and the underground garage in Hefei City as two examples， this paper makes a survey on the time during the peak period of driving and the use of parking spaces and summarize and analyze the results of the investigation.

Keywords： parking space sharing； parking hours； mobile phone customers

引言

近些年来，随着经济发展、科技进步，汽车产业快速发展。汽车作为一种便捷的代步工具，逐渐成为一种刚性需求，城市中汽车的数量不断增加。根据统计结果显示，2017年全国机动车保有量为3.10亿辆，全国汽车保有量为2.17亿辆，与2016年相比，全年增加2304万辆，增长11.85%。汽车占机动车的比率持续提高，近五年占比从54.93%提高至70.17%，已成为机动车构成主体。从车辆类型看，载客汽车保有量达1.85亿辆，其中以个人名义登记的小型和微型载客汽车（私家车）达1.70亿辆，占载客汽车的91.89%；载货汽车保有量达2341万辆，新注册登记310万辆，为历史最高水平[1]。汽车市场的繁荣带来汽车及相关产业发展的同时也带来了许多的交通问题，例如停车难，找车难的问题。停车难的问题使得部分汽车因无车位可停而无序停放，更加恶化了拥挤的交通状况，使之进入恶性循环[2]。

汽車保有量的增加掀起了停车场建设的热潮。新建的停车场空间大、楼层多、场内标志物不明显、方向难以分辨，用户反向寻车时常因为记忆不清或方向紊乱等问题，很难找到具体车辆停靠点。据相关数据显示，有百分之八十的用户希望在场内设置反向寻车系统，提高寻车效率，改善停车体验[3]。提高寻车效率也意味着提高车位使用效率，让需要离开的人尽快寻车离开，及时腾出停车位给有停车需求的用户。本课题鉴于找车位难，停车难，停车资源分配不合理，停车位信息孤岛等问题，基于“互联网+”和共享经济的思想，设计并初步开发了一套基于云平台的车位共享系统[4]。

1 车位共享理论现状

停车难问题是伴随着城市化问题出现的，因此发达国家也不免出现停车难问题，因此，国外的许多机构针对停车问题进行了大量研究工作，利用科学技术发展智能交通系统竭力改变这一现状。

例如2006年，在德国慕尼黑投入使用了世界上首套无线停车诱导信息系统，该系统由西门子和Setrik公司共同开发成功。该系统通过GPRS信号与停车场交互数据信息，用户可以提前获得空车位的信息，该系统有效提高了停车位的利用率。最近，美国旧金山市开发了SFparkW，该系统通过无线传感器实时监测停车位的状态，用户可以通过官方网站或者指定客户端应用软件随时随地查询空闲车位。SFpark系统不仅提高了停车位的利用率，优化资源配置，而且还提供了便捷的服务。

美国的一家初创型公司MonkeyParking，其设计用户将自己占用的停车位信息发送到网络平台上，通过拍卖的形式出售给下一位用户，谁出价更高就归谁使用[5]。这种方式虽然能在一定程度上提高车位的利用效率，但其运营方式体现出极为明显的盈利目的，用户使用该产品的积极性很低，故该应用最终在旧金山遭禁，这同时也表明了该公司采用的共享经济模型仍不够成熟，没有站在普通用户角度分析考虑问题，导致项目的失败。

与国外一些发达国家相比，我国国内由于城市化进程较晚，因此相应的停车难问题的出现及对智能停车系统的需求也较晚，对城市静态交通的研究也较少，但是随着近几年共享经济的发展以及人们消费观念的转变，共享车位的应用屡见不鲜。

例如：国内的“丁丁停车”App则是用户将自己车位的空闲时间出租，来获得对外分享费用，以此方式抵消停车位的价格。2016年“丁丁停车”App获得了数千万元的天使投资，但该App采用的车位租赁方式不符合我国用户使用App的习惯，目前尚未呈现快速发展的趋势。此前包括北京、广州、青岛等多地都有小区推出了车位共享、错时停车的车位解决办法，但最终都没能得到很好的使用和推广。

2 车位共享整体设计

系统的需求分析对开发过程是十分重要的。在需求分析阶段不仅要明确用户群体的需求，还要根据需求进行系统设计，确定所需要的功能。本文设计的车位共享系统的服务对象主要是寻找车位的车主和有空闲车可以发布的车位所有人。对于需求车位的车主用户，他需要能够在移动终端APP进行注册和登录操作，其次，能随时随地查找目的地周边停车场的实时车位信息，并通过该客户端APP预订空闲停车位。当用户预订车位成功后，该客户端APP需要提供到达目标停车场的路径规划导航功能，以及进入停车场室内后到达预订车位的个性化引导，最后由系统控制降下目标车位的车位锁，将车辆停入车位。对于车位所有人而言，同样的，他可在手机APP上进行注册和登录等一系列操作，除此之外，还需要能够在APP上进行车位的认证，及认证成功后车位的发布等功能。考虑到部分停车场是多层、多片区、昏暗的复杂室内环境的实际情况，陌生用户极有可能在停车后难以寻回车辆，严重降低车位的使用效率和用户的使用满意度，我们需要在停车场室内安装基于BLE4.0技术的室内定位方案和基于直线优化Dijkstra算法的路径导航方案，帮助用户快速寻车[6]。根据以上需求分析，总结本系统客户端应用软件需求的主要功能如下：（1）用户注册登录功能；（2）车位所有人认证车位功能；（3）车位所有人发布空闲车位功能；（4）查找目的地附近停车场空闲车位信息功能；（5）预订空闲停车位功能；（6）导航至目标停车场功能；（7）停车场室内定位导航功能；（8）自动升降车位锁功能。

其中室内定位我们可以采用WiFi室内定位技术。随着WiFi网络的普及，WiFi定位越来越流行。

WiFi定位可以通过指纹定位的方法实现：先训练位置指纹库，定位时，再用测量值匹配位置指纹库从而确定位置。一般来说，指纹定位可以获得一个较高的定位精度，而且定位时不需要知道所处的地理位置，利用参考点的位置便可估计移动端的位置。但从另一方面来看，由于定位之前需要进行指纹库的建立工作，且由于室内环境比较复杂多变，一段时间以后需要重新采集指纹，因此需要投入较多的人力成本。

WiFi定位还可以通过无线接入点组成的WLAN进行定位，它以无线接入点的位置信息为前提，采用经验测试拟合信号传播模型的方式，测量移动端到周边接入点的距离进行定位[7]。一般来说，定位精度在1至20米之间。移动端使用WiFi定位过程中，能耗较高。

分析車位共享模式可知，该系统的实现需要解决以下几大难题：（1）对于私家车位，车位拥有者如何将私有车位的闲置信息发布出去，车位需求者如何及时准确的获知小区车位的闲置情况。（2）如何保证车位的独占性，防止出现乱停放的现象。（3）在陌生环境下，用户如何快速寻找到预定的车位。（4）例如对于合肥市经开区习友路与轩辕路交叉口处南湖春城地下车库，在这样复杂、偏暗的停车场环境下，用户离开时，如何快速便捷的寻回自己的车辆。

分析以上的四个系统难点，本文基于“互联网+停车”的思想，对以上每个难题提出针对性解决方案：（1）本系统搭建基于云平台的车位共享系统，开发对应的服务端软件和手机客户端软件，用户通过手机就能查询到停车资源的具体分布情况。（2）本系统开发基于蓝牙的智能车位锁保证车位的独占性，车位锁通过手机蓝牙解锁。例如对于合肥市蜀山区九龙路111号室外停车场，用户停车时，系统服务端将蓝牙密码发送到用户手机，通过操作手机客户端降下车位锁停车；用户驾车离开后，车位锁检测到无车辆停放，自动升起。（3）车位共享系统集成地理信息系统技术，使用GPS导航，帮助用户快速找到停车场。（4）本系统集成基于蓝牙BLE技术的反向寻车系统，反向寻车时，自动规划好最优路径并以室内地图的形式呈现在用户手机上，帮助用户寻车。

3 业务层使用端开发

共享停车位系统分为应用平台和共享车位锁两部分，它所具备的功能实现了管理者通过停车位后台功能系统对停车位进行管理和监察、分析，用户在应用平台上完成分享、定位、结算、预约等功能；一定程度上解决了错时停车实施过程中的难题。

随着错时停车在政策上获得的支持不断增加，越来越多的共享平台推出共享停车位应用系统。法瑞纳科技便是其中之一，在法瑞纳科技自主研发的这套共享车位系统上，我们看到它是通过应用平台和车位锁两个部分来实现，所具备的功能满足了两方面的需求：管理者和用户[8]。

管理者功能即为停车位后台功能系统，是为了便于管理者对共享车位系统的管理。这套后台功能系统方案包含了车位系统、权限、财务、广告投放、数据汇总分析等进行的管理。大致框架如下：（1）服务器管理模块：共享停车位服务器监控共享停车锁站点数据，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本，简化了客户端电脑载荷。（2）用户管理模块：对注册会员进行数据管理、数据收集、使用率分析、结算报表等。精确的实时反馈使管理者能随时掌握采集信息，以根据不同情况采取不同的决策来更好的运营。（3）用户功能：共享车位应用平台的开发服务（APP平台或微信小程序平台），囊括了定位、个人信息中心、交易管理等功能。

在平台上用户（业主）可以发布车位分时租赁、日租、月租信息，将车位出租出去，以提高车位利用率。而有车位租赁需求的用户只需在平台上选择要租赁车位的时间、地点，即会显示出满足条件的车位，如果该小区没有满足用户需求的车位，系统将显示距离用户最近的车位信息，一旦所选小区出现空余车位，系统将立即推送给用户，用户直接预定即可[9]。考虑到各个城市、各个小区的车位价格存在着较大差异，空车位将车位定价权完全交到了业主手中，由业主根据实际情况进行定价。

车位信息纳入云端后，由云服务平台计算并发布可用车位。用户通过定位系统获取附近可用闲置车位，通过客户端预定，按使用规范修改车位租用时间或退订车位。提供闲置车位的用户，可从车位租金中获得一定比例收益[10]。

4 车位共享动态调度动态模型

随着机动车保有量和停车位需求不断增加，而与之相适应的城市交通规划和停车位建设发展却相对缓慢，极大制约了人们的交通出行，快速准确地为车辆找到合适的车位停靠网点成为保证城市交通静态平衡的关键。对司机而言，其目的地区域附近的停车位服务网点构成了其停放车辆的目的地停车服务网络；对于负责调度分配的系统而言，需要考虑并分配每辆车停放在哪个车位网点以及具体到达时间，从而达到整体停放车辆效率最优化。实际场景中，构成停车服务网络的各个停车网点分布在二维平面上，本文所述的停车服务网络面向车主用户并以车主目的地为服务散射中心，可以根据车位网点的位置与目的地距离的远近，以及车位网点停放车辆服务能力，将其抽象成如下图所示的停车服务能力分布网络。 处理模型如下：

学者对停车需求预测方法进行了大量研究，主要包括停车生成率模型、用地与交通影响分析模型、出行吸引模型、交通量-停车需求模型及多元回归模型等。针对现有模型在停车预测时存在的不足，综合考虑考察区域用地特征及交通特性，根据出行吸引强度及交通方式划分，构建适用于该区域的停车需求预测模型[11]。虽然现有的停车需求预测方法取得了很多研究成果，但由于受到城市规划动态变化和车辆停放时间不固定等因素影响，已有的预测模型在使用时可行性受到限制，预测结果的可靠性难以保证。同时跟据地理位置划分不同服务区，根据车主所在位置信息，排列出近点位置为优先级，提高停放效率。

5 结束语

在汽车保有量激增而车位建设难度较大的背景下，本文基于共享经济和“互联网+停车”的思想设计车位共享系统，致力于缓解目前国内停车难，找车难的问题。“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果，“互联网+停车”利用信息通信技术以及互联网平台，打破停车资源信息不平衡的现状，充分发挥互联网在社会资源配置中的优化作用。本文在充分研究国内外共享停车的现有成果的基础上，探究国内共享车位实施的可能性，初步设计了包含车位所有者、车位租用者、小区物业以及运营平台的车位共享系统。按照系统功能需求，设计开发系统服务端。实际考察发现，在陌生停车场环境下，用户经常因记忆不清、标志物不明显、方向紊乱等问题在停车后较难寻回车辆，严重降低了车位使用效率。因此，针对该问题，本文针对反向寻车的几个关键难题设计对应解决方案并进行实验验证，提出基于云平台的车位共享系统，并对系统进行功能设计和架构设计。根据多组数据借助计算机仿真运算的手段进行实例分析，将模型优化后运算出的调配方案与不经过模型优化的随机模拟出的若干组调配方案进行了对比和分析，对比结果显示经过模型优化后的调度方案在保证车辆整体得到停放需求的满足的条件下所消耗的停放周转作业时间减少幅度明显，即证明该动态调度模型取得了較好的调配优化效果。

参考文献：

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[11]孙越.移动互联时代泊位共享管理系统的开发[A].中国智能交通年会大会[C].2016.