动态物联网环境下车位信息引导系统可靠性分析

任晓芳，吾斯曼·玉山

（新疆工程学院 信息工程学院，乌鲁木齐 830052）

引言

国民经济的飞速发展在给国民带来便利的同时也产生了很多民生问题，其中居民的出行停车问题在整个城市发展过程尤为突出。为了有效缓解大城市的家用汽车停车的问题，首先需要做就是解决日常生活中停车位紧缺问题。但是，随着我国城市化进程的日益加快，大部分停车场的停车位规划并不合理，同时停车场的建设时间也远远超出设定的时间[2,3]。所以，全面利用城市中已有的停车资源就显得十分重要。现阶段，我国大部分停车场的管理系统并不完善，无论是小区内停车场还是商场、公司的停车场，整体管理水平都不是很高。为了更好地解决上述问题，相关专家给出了一些较好的研究成果，例如齐保良等人[4]通过蓝牙以及语音技术进行系统设计，通过系统对驾驶员进行诱导泊车，利用系统内的摄像头对车辆信息进行检测，以确保操作过程的顺利进行。叶建林等人[5]提出一种Ibeacon定位技术，通过利用地理位置和无线信号对离线Ibeacon信号信息进行映射匹配定位停车坐标。虽然以上系统能够为驾驶员提供一种可行的驾驶线路，但是由于未能确定停车位的环境信息值，导致系统的停车位引导结果并不理想。为此，提出一种动态物联网环境下智能停车场车位信息引导系统。通过具体的实验测试充分证明了所设计系统的有效性和实用性。

1 系统设计

系统主要通过C/S框架展开设计，服务端利用Tomcat服务端和MySQL数据库实现前后端数据的传输以及管理，确保系统功能的实现[6]。系统的主要组成框架如图1所示。

图1 智能停车场车位信息引导系统的功能框架

1.1 用户管理模块

客户端的用户管理界面即用户登录程序的第一步，重点是为了完成用户身份注册和登录，以下对其进行详细的介绍：

1）用户注册：

当客户端使用者第一次打开程序时没有进行注册，需要用户进行注册。在用户管理界面，在有网络的情况下，用户点击“创建账号”按钮，客户端界面会跳转至注册界面；假设没有成功接入网络或者网络连接超时[7,8]，利用Toast告知用户网络连接失败。当界面跳转成功，即可进行用户注册。

为了确保用户操作的便捷性，注册过程中用户需要输入以下信息：账户名称、用户名、用户车牌号以及用户登录密码。其中，需要特别注意用户名中不可以出现特殊符号，用户密码至少6位，当输入完上述信息后，点击添加新用户按钮即可注册成功。

2）用户登录：

用户完成注册操作后，才能够进行登录的操作。点击客户端程序进入用户管理界面后，使用者能够在用户管理界面输入账户名称和密码，系统根据相关方式将输入信息利用网络通信访问服务器数据库进行相关数据匹配；匹配成功后，及时反馈至客户端；登录成功之后，跳转至下一界面。假设输入的用户名和注册时信息不符，则会告知用户“登录失败”。

1.2 信息查询模块

主要利用相关的应用程序面向停车用户使用，也是系统十分重要的核心功能[9]。用户登录系统后，即可进行泊位信息查询等操作。其中泊位的查询主要包含以下两种形式，分别为：

1）通过电子地图搜索用户所在区域的停车场信息，同时将得到的信息及时反馈至用户。

2）利用GPS定位功能确定用户的具体位置，同时定位目标范围，快速显示目标所在范围的停车场信息。

其中停车场停车位查询功能模块的主要功能如下：

1）查询停车场信息：主要包含停车场名称以及停车位的总数等。

2）查询停车位信息：

当用户获取停车场的相关信息后，根据自身需求选择最终需要抵达的停车场，系统会为用户自动呈现停车场的内部信息，同时具体的泊位也会展示，能够为用户提供查询等相关服务[10]。

1.3 添加停车场模块

智能停车场车位信息引导系统是一个面向停车服务的平台，一方面需要为用户提供有价值的车位相关引导信息；另外一方面，作为一个平台，需要用户自主共享停车位信息。用户成功登录系统后，点击停车模块后，界面将转换为停车界面，用户滑动地图即可获取新建停车场的坐标信息。当用户完成上述操作之后，系统会将获取的有效信息及时发送至客户端，然后自动存储到系统的数据库中，即表明添加新建车库成功。

1.4 定位导航模块

定位导航模块重点面向群体，通过用户的GIS导航为用户推荐最佳的停车位。根据用户所在的地理坐标和目的停车场的坐标，系统自动形成最佳驾驶路线，用户只需要按照导航驾驶即可，最终达到场外导航的目的，具体的操作流程如图2所示。

图2 定位导航模块的操作流程图

1.5 预订管理模块

模块主要是由停车位预订和停车位的租赁两个部分组成，主要功能为信息查询和缴费等。

用户针对模块的分析结果，选取最佳的停车位。如果用户需要对选定的车位提前进行预定或者租赁，优先跳转至系统的预定管理界面，进而完成预定等相关工作[11,12]。

2 智能停车场车位信息引导方法

当对停车路径进行寻优前，需要全面分析驾驶员选择车位过程中需要考虑的因素。其中驾驶员主要需要考虑的因素包含以下几方面：

1）行驶距离的确定；

2）步行距离的确定；

3）安全性。

针对露天的停车场还需要侧重考虑遮阴时间长短，路径寻优的决定性因素主要包含驾驶距离以及步行距离等[13]。其中车辆的最终行驶距离主要通过Dijkstra算法进行计算，具体的操作流程如下：

1）将图的顶点集合V划分为S和T，其中S代表已经确定的顶点集合；T代表未确定的顶点集合。

2）将集合T中的顶点按照次序递增的方式转移至集合S中，并且需要确保源点V0到S中其它各项点的距离长度小于或者等于V0到集合T中全部顶点的最短路径长度。

3）集合S中所含有的顶点为源点V0到所需要达到的顶点的路径长度，其中集合T中包含源点到达V0达到顶点之前所需要的路径长度。

步行距离为驾驶员进入停车位之后，从停车场到达目的地之间的距离。其中，步行距离主要利用欧几里得距离确定[14]。

通过三角模数期望值的方法确定车辆周围的环境信息。给定论域U上的一个模糊集合，促使xU∀∈ 均含有一个隶属度，则对应的隶属函数为：

式中：

s—三角模糊函数的置信下限；

u—三角模数函数的置信上限；

m—最大可能取值，主要通过三角模糊函数（s，u，m）表示。

设定三角模糊函数a=（a1，au，am），则有：

在车位两旁车辆停放是最佳的停车位置；如果两边有车辆停放这说明停车位置并不理想；斜线性停车入位相比一字型停车入位难度更小一些。以下将不同类型的车辆停放顺序进行排序，同时利用置信上下限确定三角模糊函数以及对应的期望值。

1）通过行驶距离、步行距离以及停车位的环境信息确定决策属性值，具体的表达式为：

式中：

m—车位的数量；

n—属性个数。

2）对决策属性矩阵进行无量纲标准化处理，获取如下的计算式：

分析公式（4）可知，效益型指标取值越大越好；而成本型指标则反之[15]。

3）计算rij对应的信息熵Hi：

4）计算信息熵对应的均衡度iB：

式中：

Hmax—全部信息熵权中的最大取值。

5）通过公式（7）确定熵权属性矩阵V，具体的表达式为：

6）通过V获取最佳方案泊车方位集合：

7）计算熵权取值矩阵V和理想方案两者之间的灰色关联度，即：

8）通过步骤7）和8）计算均衡接近度。

9）将均衡接近度按照从大到小的顺序进行排列，取值最大的就是最优泊位。

3 系统可靠性分析

为了验证所提动态物联网环境下智能停车场车位信息引导系统的有效性，需要在表1所示的测试环境下完成系统可靠性分析。

表1 实验测试环境

完成系统设计后，需要测试不同功能模块的性能，以下实验主要选取系统内较为核心的模块进行实验，测试结果如表2~5所示。

分析表2~5中的实验数据可知，用户可以采用智能手机查询到有价值的停车场以及停车位信息功能，系统能够实时进行精准地定位，同时根据当前的位置，成功形成定位位置到目标停车场的最优线路。由此可见，所设计系统进行确定停车位环境信息值确定是正确可行的。

表2 用户管理模块性能测试

表3 信息查询模块性能测试

表4 导航定位模块性能测试

表5 预订管理模块性能测试

4 结束语

分析表2~5中的实验数据可知，用户可以采用智能手机查询到有价值的停车场以及停车位信息功能，系统能够实时进行精准的定位，同时根据当前的位置，成功规划定位位置到目标停车场的最优线路。由此可见，所设计系统可以确定停车位环境信息值，可行性较高。