基于UWB定位的手机端车库管理系统设计

程少如 刘晋卓 高秀

摘要：主要介绍基于UWB的定位系统通过手机端App实现车库管理系统的方法设计。阐述该系统设计的特色及创新方法，现存的车库管理系统存在的问题，以及解决问题的方法。基于UWB系统的手机端支持网络应用于车库管理系统中的趋势与发展。

关键字：UWB定位系统;手机;车库管理系统;系统设计

随着我国经济的发展，生活中汽车的保有量在逐渐的增大，受到地面空间的限制以及其他地面资源的占用，车库成为人们停放车辆的必然选择，大部分的小区以及高层建筑都建立了相应的地下车库。但是由于对车库的复杂构造以及车辆指示标志的不熟悉，常常导致车主找不到停车位或车主找不到车的情况。同时由于智能手机的发展与普及，基于UWB定位系统的手机端车库管理系统得到了发挥其作用的机会。

1 当前地面停车位使用中存在的问题及解决对策

室内定位服务行业中不容忽视的一个应用场所便是停车场，现今社会出行便捷化成为了城市快节奏生活的标准。在这种快捷化的背景下，私家车迅猛增加并持续上涨，导致停车场和地下停车场的停车位越来越短缺，很多热门区域停车场车位更为紧张，进而给人们开车出行带来了很大的问题[1]。

第一、停车难。在一些相对比较大型的停车场所里面，特别是大型商场地下停车场，车主想要快速找到合适的停车位是一件比较困难的事情。

第二、找车难。由于停车场面积大、车位多，车辆停放得密密麻麻，方向不易辨识，环境及标志物也大都相似，当车主返回停车场取车时，常常是已经忘记自己把车辆停放在了哪里，找车十分不方便。

当“停车难”和“找车难”并肩成为城市交通难题时，提升停车位的周转效率成为了缓解车位短缺的重要途径之一。

针对停车场这一室内定位服务领域出现的问题，设计并研究出基于UWB的手机端车库管理系统。该系统主要是利用超宽带通信技术（UWB）和蓝牙技术借助手机端进行定位导航，为停车场用户提供精确定位导航找车。它的功能有：利用UWB技术为手机客户端用户提供停车场内的定位导航功能，实时为用户提供停车场内的位置服务，包括为其提供停车位的数量显示，停车位至出口的最短路径导航，记录停车时长以方便计费，精确标记停车位，防止车辆被盗，利用蓝牙技术当用户返回时寻车提供导航等。

2 基于UWB定位的手机端车库管理系统设计的优势

由于全球定位系统（GPS）越来越无法满足人们对室内高精度、高标准的定位需求，因此此项目的主要目的是通过使用一种更精确的UWB超宽带通信技术，来解决室内GPS导航在车库等室内建筑物内信号弱，定位精确差等问题[2]。

2.1应用先进新兴技术——UWB超宽带通信技术。该项目利用UWB超宽带通信技术来进行车库的导航，切实解决其他导航系统在室内信号弱等问题，从而解决车主在环境复杂的停车场内“停车难”和“找车难”的问题。

2.2将UWB技术与蓝牙技术集成应用。此系统首次实现室内UWB和蓝牙定位技术的集成应用，两项技术一同应用使得该系统可以实现多种功能，既能帮助车主在停车时快速找到车位，又能帮助车主在返回时迅速准确找到爱车，极大地满足了用户需求。

2.3实现正向找车位—反向寻车—计时计费的车库系统一条龙服务。除了导航定位之外，此系统还拥有一系列配套服务，该系统利用手机App平台来集成除了导航定位以外的的其他功能，如查看空余车位，计费收费等一系列配套服务。并用此App实现用户对系统的使用和管理员对系统的的操作控制。

3 对传统车库管理系统的改革与创新

3.1精准定位，抗干扰能力强

该系统采用UWB定位技术，定位精度优于其他定位技术，可达到10cm以内。目前室內定位技术还有wifi定位、蓝牙定位等。Wifi定位精度为5～10米，蓝牙定位精度为3米，精度均较差，而且遇到干扰时定位精度会大打折扣。而此系统使用的定位技术精度可达到10cm以内，并且抗干扰性能优于wifi和蓝牙。

3.2通过手机App导航

车库管理系统应用于停车场，司机可以通过手机App查看当前停车场内的空余车位，并且可以定位司机所在位置，引导司机前往目的停车位，方便司机在车库中寻找车位。

3.3实时监控车辆信息

车主离开停车场以后，随时可以通过手机App定位自己汽车所在位置，并且App内配有导航技术，可以引导司机前往爱车所在位置，减少了车主寻找自己爱车的麻烦[3]。

3.4两种定位技术的结合

正向寻找空车位采用高精度的UWB室内定位技术，反向寻车采用便捷的蓝牙技术。UWB精度高的特点有利于车主快速准确找到所需要的空余车位，对于车库管理系统，电脑终端也更能精确地显示已被占用车位的精确位置，方便其他车主使用其他空余车位;车主进入车库之后将标签放在车上用于定位车的位置，返回时只需要使用手机蓝牙定位，使用手机App进行导航即可。两种技术的结合既方便了车主和车库管理人员，又提高了车位的利用率。

4 项目的市场调研

4.1社会方面

基于UWB的手机端车库管理系统可大幅度提升停车位的周转效率，可有效缓解停车位紧张短缺的城市问题，缓解城市交通压力有利于政府更好的维护城市交通秩序。另外，一条龙式系统性服务使得人们的出行更方便，生活更美好[4]。

4.2经济方面

由于该系统可以极大地提高停车位的利用率、大幅度提升停车位的周转效率，本项目可提高停车场企业的运营效率，推动停车场产业更好更快的发展，从而带来更大的经济效益，进而拉动当地的经济增长。

4.3车主方面

该项目可有效的解决停车场中“停车难”和“找车难”的问题，极大的方便了车主驾车出行，节省了车主在停车场中停车找车所需要的时间，使车主驾车出行更加舒心。

5 该系统未来发展的可行性分析

5.1抗干扰性好、穿透力强、保密性能好。

UWB室内定位技术，相比于其他定位技术，如wifi，超声波，红外线等具有较好的综合性，其定位精度可达到10cm以内，而wifi技术的精度大约为2～50m，其优越性显而易见。在传输距离上，红外线和超声波都比较近，超宽带能传输的距离相对来说较远。在穿透性上，超宽带也体现出其较好的优势。总的来说，优势概括如下，高精度：典型定位精度10cm;快速跟踪：实时跟踪，每0.01秒一次;覆盖范围广：单元基站可覆盖10000平方米范围;大用户量：系统容量支持万级标签访问，容量支持1700个标签接入，多标签并发支持实时识别。通信性能高：近距离应用发射功率<1mW，与同频段窄带通信系统良好共存[5]。

5.2智能手机支持超宽带有着广阔的市场

随着我国的经济发展和人民生活水平的提高，我国智能手机保有量逐年增高，这为本团队实现智能手机支持超宽带定位的战略提供了广阔的市场和巨大的可行性。

结语：本文介绍了基于UWB定位的手机端车库管理系统的优势、特征以及市场发展的前景，通过该系统的设计能够实现了对车库内车辆的实时定位，并在实际停车场中进行了车辆定位测试，验证了系统的可行性。通过手机移动端实时数据信息的查询可以精确的了解车库内的具体情况。能够为驾驶者提供车库路线的导航服务，规划路线，为驾驶者停车和取车提供便利。

参考文献：

[1]陈旻哲.基于UWB的室内停车场定位系统设计与实现[D].华中师范大学，2018.

[2]李佳.基于GPS/WiFi/蜂窝的室内外无缝定位技术研究及定位系统设计[D].西南交通大学，2016.

[3]吴云.基于移动终端的大型停车场反向寻车系统的设计与实现[D].浙江工业大学，2016.

[4]曹祥红，张华.基于UWB的地下停车场车辆定位系统设计与实现[J].现代电子技术，2017，40（09）：136-140.

[5]米伟娟.基于WiFi的室内定位系统的设计与实现[D].河北科技大学，2019.