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CN111192477A - 基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统 - Google Patents

基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统 Download PDF

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CN111192477A
CN111192477A CN202010047109.6A CN202010047109A CN111192477A CN 111192477 A CN111192477 A CN 111192477A CN 202010047109 A CN202010047109 A CN 202010047109A CN 111192477 A CN111192477 A CN 111192477A
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郑玉珍
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刘峰
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Zhejiang Lover Health Science and Technology Development Co Ltd
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Abstract

本发明属于停车场引导技术领域，具体涉及基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统，尤其适用于大型停车场，能自动判断引导器的工作状态，从而触发不同的工作模式，结合用户手动人机交互，可实现车辆进场引导、司机离场引导、司机找回车辆引导以及车辆离场引导全方位的自动化引导。

Description

基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统
技术领域
本发明属于停车场引导技术领域，具体涉及基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统。
背景技术
现有的停车场引导技术存在以下不足之处：
(1)车辆进场引导的动态灵活性不高
车辆进场后，系统自动为车辆分配一个指定的空闲车位，常见的分配原则是路径最短的最近原则。但车辆在前往指定的空闲车位的行进过程中，若场内刚好有车辆离位，则对当前车辆来说，路径最短的空闲车位可能发生了变化，此时就有必要更新目标空闲车位。
(2)引导功能不够全面
对于部分方向感欠佳的司机而言，尤其在大型停车场，其往往具有多个车辆入口、车辆出口、人行出入口，不仅需要对进场车辆执行入位引导，当司机停好车后想要去到某个人行出入口时，或者需要找回车辆时，以及车辆离场时，也都有必要对司机执行引导。现有的相关技术手段较为原始，效果欠佳。
综上，现有技术未考虑到场内存在的动态变化情况，灵活性有所欠缺，技术效果有待提升。
发明内容
基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统。
为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
基于ZigBee的停车场自动化引导方法，包括以下步骤：
S1、初始化，分别建立第一控制逻辑表、第二控制逻辑表、第三控制逻辑表、第四控制逻辑表；
第一控制逻辑表，对应于车辆进场引导模式，包括各定位节点的位置至各车位的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序；
第二控制逻辑表，对应于司机离场引导模式，包括各定位节点的位置至各人行出入口的所有最短路径及其对应的控制逻辑；
第三控制逻辑表，对应于司机找回车辆引导模式，包括各定位节点的位置至各车位的所有最短路径及其对应的控制逻辑；
第四控制逻辑表，对应于车辆离场引导模式，包括各定位节点至各出口的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序；
其中，定位节点沿车道路径设置；
然后执行S2；
S2、判断停车场内引导器的当前所处位置；
若处于定位节点，则执行SA；
若处于车位探测节点，则执行SB；
若处于人行出入口节点，则执行SC；
若处于车辆出口节点，则执行SD；
SA、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SA1；
若为司机离场引导模式，则执行SA4；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SA7；
若为车辆离场引导模式，则执行SA8；
SA1、根据当前的目标空闲车位，按照第一控制逻辑表对车辆执行进场引导；然后执行SA2；
SA2、判断目标空闲车位是否发生变化；若是，则执行SA3；若否，则返回S1；
SA3、更新目标空闲车位，然后执行SA1；
SA4、根据当前的目标人行出入口，按照第二控制逻辑表对司机执行离场引导；然后执行SA5；
SA5、判断目标人行出入口是否发生变化；若是，则执行SA6；若否，则返回S1；
SA6、更新目标人行出入口，然后执行SA4；
SA7、根据当前的目标车位，按照第三控制逻辑表对司机执行引导；引导完成后，返回S1；
SA8、根据当前的目标出口，按照第四控制逻辑表对车辆执行离场引导；然后执行SA9；
SA9、判断目标出口是否发生变化；若是，则执行SA10；若否，则返回S1；
SA10、更新目标出口，然后执行SA8；
SB、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SB1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SB2；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SB1、存储车位与引导器的关联关系，生成引导器对应的目标车位记录；自动将引导器的工作模式切换为司机离场引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SB2、自动将引导器的工作模式切换为车辆离场引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SC、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则执行SC1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SC1、判断引导器是否离开停车场；若是，则执行SC2；若否，则返回S1；
SC2、自动将引导器的工作模式切换为司机找回车辆引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SD、识别引导器的当前工作模式。
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则执行SD1；
SD1、车辆出口节点收回引导器。
作为优选方案，所述步骤SD1还包括：
收回引导器后，重置引导器，并自动将引导器的工作模式切换为车辆进场引导模式。
作为优选方案，所述步骤SD1之后，还包括：
将车辆出口节点回收的引导器传送至车辆入口节点，然后返回S1。
作为优选方案，所述定位节点通过控制LED指示灯的颜色变化以执行相应的引导。
作为优选方案，按照相应的控制逻辑表中的控制逻辑以对车辆或司机执行引导，具体包括：
设引导器当前处于定位节点Oj，j为正整数；当引导器到达最短路径中的定位节点Oj+1，则熄灭定位节点Oj+1的LED指示灯，并以绿色点亮定位节点Oj+2的LED指示灯，以此类推。
作为优选方案，对车辆执行进场引导或离场引导的过程中，若当前时刻停车场内有至少两辆车处于车道且在运行中，则判断当前车辆的视距位置是否有车，当前车辆的视距位置为当前车辆所处定位节点对应的位置按照规划路径的下一个定位节点对应的位置；若是，则执行以下任一引导过程：
引导过程一、从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，并筛选出最短距离路线，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出的最短距离路线中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程二、从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若所有路径中有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若所有路径中无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程三、比较当前车辆的车速V1与视距位置处的车辆的车速V2；
若V1≤V2，则当前车辆按照规划的路径行进；
若V1>V2，则从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，筛选出最短距离路线，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出的最短距离路线中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程四、比较当前车辆的车速V1与视距位置处的车辆的车速V2；
若V1≤V2，则当前车辆按照规划的路径行进；
若V1>V2，则从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待。
作为优选方案，所述按照第二控制逻辑表对司机执行离场引导，具体包括：
获取引导器首次出现的定位节点位置，从第二控制逻辑表筛选出当前定位节点至目标人行出入口的最短路径，将从当前定位节点至目标人行出入口的最短路径对应的定位节点的LED指示灯全部点亮绿色，并保持第一预设时长；然后根据相应的控制逻辑对司机执行离场引导。
作为优选方案，所述按照第三控制逻辑表对司机执行引导，具体包括：
获取引导器首次出现的定位节点位置，从第三控制逻辑表筛选出当前定位节点至目标车位的最短路径，将从当前定位节点至目标车位的最短路径对应的定位节点的LED指示灯全部点亮绿色，并保持第二预设时长；然后根据相应的控制逻辑对司机引导。
本发明还提供基于ZigBee的停车场自动化引导系统，应用如上任一方案所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，所述停车场自动化引导系统包括：
引导器，具有触摸屏和RF模块；
定位节点，沿车道的路径依次设置，与计算机通过ZigBee无线网络连接，用于根据计算机下发的控制逻辑执行车辆引导；引导器与定位节点进行射频无线通讯，以实现引导器的位置定位；
车位探测节点，对应于各车位设置，与计算机通过ZigBee无线网络连接，用于判断车位是否有车辆；车位探测节点与引导器进行射频无线通讯，以实现找回车辆；
人行出入口节点，与计算机通过ZigBee无线网络连接；人行出入口节点与引导器进行射频无线通讯，以判断引导器进入或离开停车场；
车辆出口节点，与计算机通过ZigBee无线网络连接；车辆出口节点与引导器进行射频无线通讯，以获取离开停车场的车辆信息；
计算机，与定位节点、车位探测节点、人行出入口节点、车辆出口节点交互，以接收各节点上报的信息以及下发相应的控制指令至各节点。
作为优选方案，所述停车场自动化引导系统还包括ZigBee协调器以及与ZigBee协调器无线连接的多个ZigBee路由节点，ZigBee路由节点用于扩大ZigBee无线网络范围；ZigBee协调器与所述定位节点、车位探测节点、人行出入口节点、车辆出口节点通过ZigBee无线网络连接，ZigBee协调器与计算机有线连接，ZigBee协调器用于生成ZigBee网络，转发计算机下发的控制指令至相应的节点或将各节点上报的信息传输至计算机。
本发明与现有技术相比，有益效果是：
本发明的基于ZigBee的停车场自动化引导方法与系统，尤其适用于大型停车场，能自动判断引导器的工作状态，从而触发不同的工作模式，结合用户手动人机交互，可实现车辆进场引导、司机离场引导、司机找回车辆引导以及车辆离场引导全方位的自动化引导。
附图说明
图1是本发明实施例的停车场的平面示意图；
图2是本发明实施例的车辆出口节点硬件构架图；
图3是本发明实施例的人行出入口节点硬件构架图；
图4是本发明实施例的定位节点的安装俯视图；
图5是本发明实施例的定位节点的第三RF模块的安装平视图；
图6是本发明实施例的定位节点的硬件构架图；
图7是本发明实施例的车位探测节点的硬件构架图；
图8是本发明实施例的车辆入口节点的硬件构架图；
图9是本发明实施例的引导器的硬件构架图；
图10是本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导系统的构架图；
图11是本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导方法的流程简图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导系统，应用于停车场，尤其适用于大型停车场。以某一停车场为例进行示例说明，如图1所示，停车场包括：3个车辆入口，如图中朝里的大箭头所示；4个人行出入口，如图中小的双向箭头所示；2个车辆出口，如图中朝外大箭头所示；图中的黑色弹头为车辆，车辆行驶方向如箭头所示。
具体地，基于ZigBee的停车场自动化引导系统，构架如下：
1、车辆出口节点
如图2所示，车辆出口节点包括第一摄像机、引导器回收机、第一电动道闸、第一无线MCU、第一RF模块、第一天线，第一摄像机、引导器回收机、第一电动道闸、第一RF模块均与第一无线MCU电连接，第一RF模块连接有第一天线。另外，还配置有电源，用于供电。
第一摄像机用于获取离场的车辆的身份，例如车辆的车牌号。
2、人行出入口节点
如图3所示，人行出入口节点，包括出入状态识别电路、第二无线MCU、第二RF模块、第二天线，出入状态识别电路和第二RF模块与第二无线MCU电连接，第二RF模块连接有第二天线。另外，还配置有电源，用于供电。
人行出入口节点能通过出入状态识别电路，区分出引导器是进入还是离开停车场，还能通过第二RF模块读取出引导器的身份(例如：ID号)。其中，出入状态识别电路通过两个前后设置的传感器，根据传感器信号跳变的顺序，获知引导器是进入或离开停车场。
3、定位节点
(1)第三天线及第三RF模块
任选一段双向车道为例说明，如图4和5所示，在双车道的分界线(虚线)上，等间距设置安装杆1，安装杆距离地面的高度以接近一般车高为宜。安装杆1顶部设置两个第三天线2，第三天线优选为扇形定向天线，每个第三天线连接一个第三RF模块，两个第三天线分别朝向一个车道，合理控制第三RF模块以适当功率工作，最大读取距离不超过如图4所示的距离d。图4中一个扇形区域即为一个第三RF模块的信号覆盖范围。安装杆之间的水平间距确定的原则：根据车辆的行驶方向，当前第三RF模块读不到引导器后，应确保车辆行驶方向的下一个第三RF模块能读到引导器，结合一般车长及扇形角度，据此合理设置此等间距值，即：车辆在车道上行驶或静止，保证至少一个第三RF模块能读到车辆。
(2)LED指示灯
在每个第三RF模块的信号覆盖范围内，在地面设置安装一段红绿双色LED灯带(即LED指示灯)，相邻的每段LED灯带无缝连接，但每段LED单独受控，如图4所示，示例情况为左侧的二段显示绿色A、右侧的一段显示红色B。对于直线车道，LED灯带设置为直线段式；对于转弯车道，LED灯带则相应设置为左或右转弯式箭头F。
(3)定位节点的构架及作用
定位节点设置于车道分界虚线上，任意的一个定位节点的硬件构架如图6所示，第三无线MCU连接第三RF模块、第三天线、LED灯带(即LED指示灯)，LED灯带敷设于地面，宽度根据实际需要而定，其表面安装磨砂外壳，防止灯光刺眼。
定位节点作用：对引导器定位以实现车辆定位，控制LED灯带亮灭或颜色变化来执行引导。
定位节点作用：对引导器定位、点亮LED灯带进行引导。
4、车位探测节点
如图7所示，为车位探测节点硬件构成，包括第四无线MCU及其电连接的第四RF模块、超声波传感器，第四RF模块连接有第四天线。
超声波传感器可根据场地实际情况，安装在车位地面上或天花板上，合理控制超声波发射距离，容易实现车位上是否有车在位的判断。
(1)当超声波传感器安装在车位地面上：超声波从地面垂直往上发射，若当前车位有车，则可接收到反射信号；据此可判断车位是否有车。
(2)当超声波传感器安装在天花板上：超声波从天花板垂直往下发射；若当前车位无车，则超声波返回的距离较大；若当前车位有车，则超声波返回的距离较小；据此可判断车位是否有车。
5、车辆入口节点
如图8所示，车辆入口节点包括第五无线MCU及其电连接的第二摄像机、引导器发放机、第二电动道闸。另外，还配置有电源，用于供电。
车辆进入，第二摄像机拍摄其牌照，引导器发放机发放引导器，系统绑定车辆的车牌与引导器的ID号，司机取引导器，置于车内，第二电动道闸抬起，车辆进场。
6、引导器
如图9所示，引导器包括锂电池、电源处理电路、第五RF模块、第五天线、触摸屏、语音电路、MCU。锂电池经过电源处理电路，输出合适等级的电压、电流，为触摸屏、语音电路、第五RF模块及MCU供电。
当车辆进场时，由车辆入口节点的引导器发放机将引导器发放给司机，引导器的ID号与车辆的车牌绑定。
车辆进场引导、车辆离场引导时，引导器须置于车内。司机离场引导、司机找回车辆引导时，引导器须被司机随身携带。
当引导器处于不同的工作模式时，其射频发射不同的工作模式编码，系统读取后即可获知引导器当前的工作模式，共有四种工作模式：
(1)车辆进场引导模式；
(2)司机离场引导模式；
(3)司机找回车辆引导模式；
(4)车辆离场引导模式。
当车辆入口节点的引导器发放机给进场车辆的司机发放引导器时，引导器默认工作于车辆进场引导模式。
具体地，如图10所示，本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导系统，包括：
一、计算机
运行数据处理、分析、计算、决策等；也称为服务器。
二、ZigBee无线通讯网络
本发明实施例的第一至第五无线MCU均采用符合ZigBee无线通讯协议的无线微处理器，其内置2.4GHz无线通讯模块。
ZigBee无线网络包括协调器、路由器及终端三个部分：
(1)协调器
用于生成ZigBee无线网络，与计算机有线通信。协调器一方面转发计算机的命令给各终端节点，一方面将采集/读取到的各节点状态、数据等信息传输给计算机。
(2)路由器
即中继器，用于扩大ZigBee无线网络范围，作为协调器与终端之间的转发桥梁。
(3)终端
本发明实施例的车辆入口节点、车辆出口节点、人行出入口节点、定位节点、车位探测节点，均为终端节点，简称终端。
本发明实施例的通讯方式，包括：
(1)计算机与协调器
有线通讯：串口，双向。
(2)协调器与终端
通过2.4GHz的ZigBee无线网络进行双向无线通讯。
(3)终端与引导器
为避免与ZigBee无线网络相互干扰，第一至第五RF模块均采用433MHz射频频段(ISM频段)。
ZigBee终端(包括车辆出口节点、人行出入口节点、定位节点、车位探测节点)与引导器以433MHz射频进行双向无线通讯。
基本通讯过程如下：
原则：计算机是主导者、发起者；引导器是被动者，应答。
计算机通过协调器发送命令给所有终端或指定的终端-终端收到后解析命令，如要求发送给引导器，则发送给引导器-引导器收到后，应答-终端收到应答后解析，若需要发送给计算机，则发送给计算机。
本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导系统的基本工作原理：
如图1所示，停车场有：车辆入口3个，人行出入口4个，车辆出口2个，车位探测节点N1个，定位节点N2个。
1、初始化
根据停车场内车道、定位节点的设置、车位分布、人行出入口分布、出口分布等实际情况，事先分别建立、存储第一控制逻辑表、第二控制逻辑表、第三控制逻辑表、第四控制逻辑表；
(1)第一控制逻辑表
对应于车辆进场引导模式。
包括各定位节点的位置至各车位的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序。例如，定位节点Oj位置至车位Pk的路径共有T1条，每一条路径都对应一个距离，将路径按距离从短到长排列。
其中，第一控制逻辑表的示例如表1所示。
表1本发明实施例的第一控制逻辑表
Figure BDA0002369822630000101
(2)第二控制逻辑表
对应于司机离场引导模式。
包括各定位节点的位置至各人行出入口的所有最短路径及其对应的控制逻辑。
例如，定位节点Oj位置至第二人行出入口的最短路径为：
Oj-Oj+1-Oj+2-Oj+3-Oj+4-Oj+5-Om-Om+1-Om+2-Om+3。
其中，第二控制逻辑表的示例如表2所示。
表2本发明实施例的第二控制逻辑表
Figure BDA0002369822630000111
(3)第三控制逻辑表
对应于司机找回车辆引导模式。
包括各定位节点的位置至各车位的所有最短路径及其对应的控制逻辑。
例如，定位节点Oj位置至车位Pk的最短路径为Oj-Oj+1-Oj+2-Oj+3-Oj+4-Oj+5-On-On+1。
其中，第三控制逻辑表的示例如表3所示。
表3本发明实施例的第三控制逻辑表
Figure BDA0002369822630000112
(4)第四控制逻辑表
对应于车辆离场引导模式。
包括各定位节点至各出口的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序。
例如，定位节点Oj位置至第一出口的路径共有T2条，每一条路径都对应一个距离，将路径按距离从短到长排列。
其中，本发明实施例的第四控制逻辑表的示例如表4所示。
表4本发明实施例的第四控制逻辑表
Figure BDA0002369822630000121
其中，司机找回车辆引导模式与车辆进场引导模式较为相似，区别在于：对于车辆进场引导模式，目标空闲车位可能是动态变化的；而对于司机找回车辆模式，目标车位则是固定不变的。
以车辆进场引导模式为例，最短路径、控制逻辑举例：
如图1，车辆当前处于定位节点Oj处，则定位节点Oj的位置到各个车位都有一个最短路径，例如，定位节点Oj的位置到车位Pk的最短路径为：Oj-Oj+1-Oj+2-Oj+3-Oj+4-Oj+5-On-On+1，距离为DCINjk；定位节点Oj的位置到车位Ps的最短路径为：Oj-Oj+1-Oj+2-Oj+3-Om-Om+1，距离为DCINjs，其余以此类推；其中，1≤k,s≤N1，1≤m,n≤N2-1，1≤j≤N2-5。
设车辆当前处于定位节点Oj处，若当前分配到的车位是Pk，则控制逻辑为：车辆到达哪个定位节点，则熄灭相应的定位节点连接的LED灯带，并以绿色点亮其最短路径上的下一个相邻定位节点的LED灯带。因此，首先熄灭Oj连接的LED灯带，并绿色点亮Oj+1连接的LED灯带，然后继续检测车辆所处位置，若发现处于Oj+1处，则熄灭Oj+1连接的LED灯带，并绿色点亮Oj+2连接的LED灯带；以此类推。
2、基本原理
(1)通讯过程
本发明实施例中所谓的系统判断、车速计算等功能，都是通过以下流程实现：计算机控制ZigBee协调器发起询问-节点应答-ZigBee协调器收到-传送给计算机进行判断。
(2)视距
设车辆当前处于定位节点Oj的位置，目标车位为Pk，按照控制逻辑表里的规划路径，Oj位置至下一个相邻定位节点的位置之间的距离，称为视距。
(3)车速计算
车辆C1刚刚到达定位节点Oj位置时，启动定时器，至车辆C1到达下一个定位节点的位置时，停止定时器，根据已知的下一个定位节点的位置与定位节点Oj位置之间的距离，用距离除以定时器计得的时间，计算得到车辆C1的车速。
对于车辆C1长期停留于定位节点Oj位置的情况，也是容易判断的，比如：系统发现车辆C1长期处于定位节点Oj。
3、车辆引导的简单工作原理
以车辆进场引导为例，阐述最简单的情况：从车辆C1进场，至其到达目标空闲车位，整个过程中，无任何其他车辆进场、离场，且此过程中场内所有其他车辆都静止不动。
现针对车辆C1，描述简单工作原理。
设车辆C1当前所处位置为定位节点Oj。
系统先搜索空闲车位，从第一控制逻辑表中筛选出距离最短的空闲车位给车辆C1，假设目标空闲车位为Pk；然后，根据第一控制逻辑表中对应的控制逻辑，为车辆C1规划的最短路径为：Oj-Oj+1-Oj+2-Oj+3-Oj+4-Oj+5-On-On+1。
计算机控制协调器周期性地下发询问命令给各定位节点并等待应答，各定位节点收到后，转发询问命令并在设定时间内等待接收回复，若某定位节点(假设为Oj)能接收到车辆C1所载的引导器发出的回复，表明车辆C1当前处于此位置，这样即实现了对车辆C1的定位，Oj熄灭其连接的LED灯带。协调器获知车辆C1的当前位置后，通过查询第一控制逻辑表，发送控制命令给定位节点Oj+1，定位节点Oj+1接收到后，令其连接的LED灯带点亮绿色，车辆C1的司机看到其前方的LED灯带亮绿色，往前行驶，到达定位节点Oj+1位置，Oj+1连接的LED灯带熄灭；接下来，定位节点Oj+2连接的LED灯带绿色亮起；以此类推，最终到达车位Pk。即车辆到达某定位节点的位置时，该定位节点连接的LED灯带熄灭，规划路径上该位置的下一个定位节点连接的LED灯带亮起绿色，实现有效引导，从而将司机带至目标空闲车位。
车辆离场引导的原理与车辆进场引导的原理类似，在此不赘述。
4、车辆引导的复杂工作原理
以车辆进场引导为例，阐述复杂工作原理。车辆离场引导的原理与车辆进场引导的原理类似，在此不赘述。
设某时刻场内有大于或等于2辆车(记为C1、C2)处于车道上，且在运动中。
针对车辆C1：
系统判断是否要为车辆C1重新规划路径(即判断车辆C1的目标空闲车位是否发生变化)；若是，则为车辆C1重新查询最近的路线并执行LED引导控制。
系统判断车辆C1的视距位置是否有车；若是，则可采用以下方法之一：
方法1：
搜索车辆C1到目标空闲车位的所有路径(第一控制逻辑表)，从这些路径中筛选出最短距离路线，结合车辆C1当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出最短距离路线集合中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED灯带引导车辆C1切换到新路线；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置处的LED灯带亮红色，提示车辆C1等待。
方法2：
搜索车辆C1到目标空闲车位的所有路径(第一控制逻辑表)，结合车辆C1当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径(无论是否是最短路径)，则以绿色LED灯带引导车辆C1切换到新路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置处的LED灯带亮红色，提示车辆C1等待。
方法3：
读取并比较车辆C1和视距位置处的车辆C2的车速，分别记为V1、V2。
若V1≤V2，无论已规划的路径是否包含视距位置，车辆C1按已规划的路径行进(即无需绕开视距位置，因为V1≤V2，跟着前车行进即可)，车辆C2位置处的LED灯带亮绿色。
若V1>V2，搜索车辆C1到目标空闲车位的所有路径(第一控制逻辑表)，从所有路径中筛选出最短距离路线，结合车辆C1当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出的最短距离路线集合中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED灯带引导车辆C1切换至可绕过视距位置的新路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置处的LED灯带亮红色，提示车辆C1等待。
方法4：
读取并比较车辆C1和视距位置处的车辆C2的车速，分别记为V1、V2。
若V1≤V2，无论已规划的路径是否包含视距位置，车辆C1按已规划的路径行进(即无需绕开视距位置，因为V1≤V2，跟着前车行进即可)，车辆C2位置处的LED灯带亮绿色。
若V1>V2，搜索车辆C1到目标空闲车位的所有路径(第一控制逻辑表)，结合车辆C1当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径(无论是否是最短路径)，则以绿色LED灯带引导车辆C1切换至可绕过视距位置的新路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置处的LED灯带亮红色，提示车辆C1等待。
5、司机离场引导、司机找回车辆引导
由于当前引导目标是随身携带引导器的司机，不是车辆，故不存在绕开视距位置或等待等问题。
司机离场引导可采用下述方法5，司机找回车辆引导可采用下述方法6。
方法5：
简单的LED灯带点亮绿色来引导。具体地，获取引导器首次出现的定位节点位置，根据第二控制逻辑表，将从该位置至目标人行出入口的最短路径对应的定位节点的LED灯带全部点亮绿色，并保持设定的时间，目的是让车主快速获知完整路径；然后，就是引导器到达某个定位节点，其相应的视距位置处的定位节点处的LED灯带点亮绿色。
另外，如果当前定位节点读取到二个及以上的引导器，则司机可能会选错对应于自身的路线，即出现路线混淆。但由于司机所持的引导器对应各自的目标人行出入口，随着司机的移动，总会在某个时刻出现定位节点只读取到一个引导器的情况，则后续引导就不存在路径混淆的问题。
方法6：
简单的LED灯带点亮绿色来引导。具体地，获取引导器首次出现的定位节点位置，根据第三控制逻辑表，将从该位置至目标车位的最短路径对应的定位节点的LED灯带全部点亮绿色，并保持设定的时间，目的是让车主快速获知完整路径；然后，就是引导器到达某个定位节点，其相应的视距位置处的定位节点处的LED灯带点亮绿色。
另外，如果当前定位节点读取到二个及以上的引导器，则司机可能会选错对应于自身的路线，即出现路线混淆。但由于司机所持的引导器对应各自的目标车位，随着司机的移动，总会在某个时刻出现定位节点只读取到一个引导器的情况，则后续引导就不存在路径混淆的问题。
基于本发明实施例的停车场自动化引导系统，本发明实施例还提供基于ZigBee的停车场自动化引导方法。
具体地，对于停车场内的任一引导器，如图11所示，本发明实施例的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，包括以下步骤：
S0：初始化；
根据停车场内车道、定位节点的设置、车位分布、人行出入口分布、出口分布等实际情况，分别建立、存储第一控制逻辑表、第二控制逻辑表、第三控制逻辑表、第四控制逻辑表。
不管哪种引导模式，都要检测到引导器处于定位节点后，才开始执行。哪怕当前引导器不处于定位节点，它总要移动的，总会处于定位节点的。
S1：判断场内引导器的当前所处位置；
若处于定位节点，则执行SA；
若处于车位探测节点，则执行SB；
若处于人行出入口节点，则执行SC；
若处于车辆出口节点，则执行SD；
SA：识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SA1；
若为司机离场引导模式，则执行SA4；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SA7；
若为车辆离场引导模式，则执行SA8；
SA1：根据当前的目标空闲车位，按第一控制逻辑表(车辆进场引导)对车辆执行进场引导(具体引导原理参考上述的车辆引导的简单工作原理和车辆引导的复杂工作原理，具体引导方法可采用上述方法1-4的任一种)，然后执行SA2；
SA2：判断目标空闲车位是否发生变化；若是，则执行SA3；若否，则返回S1；
SA3：更新目标空闲车位，然后执行SA1；
SA4：根据当前的目标人行出入口，按第二控制逻辑表(司机离场引导)对司机执行离场引导(具体引导方法可以参考上述方法5)，然后执行SA5；
SA5：判断目标人行出入口是否发生变化(例如：司机手动选择了新的人行出入口)；若是，则执行SA6；若否，则返回S1；
SA6：更新目标人行出入口，然后执行SA4；
SA7：根据当前的目标车位(根据下述的SB1记录的目标车位与引导器的关联关系，可以知道引导器对应的目标车位)，按第三控制逻辑表(司机找回车辆)对司机执行引导(具体引导方法可以参考上述方法6)，然后返回S1；
SA8：根据当前的目标出口，按第四控制逻辑表(车辆离场引导)对司机执行离场引导(具体引导原理参考上述的车辆引导的简单工作原理和车辆引导的复杂工作原理，具体引导方法可采用上述方法1-4的任一种)，然后执行SA9；
SA9：判断目标出口是否发生变化(例如：司机手动选择了新的出口)；若是，则执行SA10；若否，则返回S1；
SA10：更新目标出口，然后执行SA8；
SB：识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SB1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SB2；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SB1：(引导器当前处于车辆进场引导模式，即司机肯定在车上，而引导器在车位，说明车辆找到车位且已停好，接下来正常过程就是司机下车离开，因此需要切换至司机离场引导模式)存储车位与引导器的关联关系，生成引导器对应的目标车位记录，自动将引导器的工作模式切换为司机离场引导模式，相关信息显示在触摸屏上，语音作相应提示，并等待用户手动确认，用户也可手动选择其他工作模式，然后返回S1；
SB2：(引导器当前处于司机找回车辆引导模式，即司机不在车上，而引导器在车位，说明司机找到车辆，接下来正常过程就是司机上车驾车离场，因此需要切换至车辆离场引导模式)自动将引导器的工作模式切换为车辆离场引导模式，相关信息显示在触摸屏上，语音作相应提示，并等待用户手动确认，用户也可手动选择其他工作模式，然后返回S1；
SC：识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则执行SC1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SC1：判断人行出入口节点的出入状态识别电路是否识别到引导器离开停车场；若是，则执行SC2；若否，则返回S1；
SC2：(检测到司机离开停车场，就先切换至司机找回车辆引导模式，因为司机迟早是要重新进场找回车辆的)自动将引导器的工作模式切换为司机找回车辆引导模式，相关信息显示在触摸屏上，语音作相应提示，并等待用户手动确认，用户也可手动选择其他工作模式，然后返回S1；
SD：识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则执行SD1；
SD1：出口节点收回引导器，并重置引导器，即清除引导器与目标车位的关联关系记录、清除司机的所有操作与选择记录；自动将引导器的工作模式切换为车辆进场引导模式。
另外，回收的引导器可以通过传送带或者机器人输送至车辆入口节点的引导器发放机，给新进场的车辆使用。车辆刚进场，引导器是车辆进场引导模式，车辆离开停车场，引导器被恢复至车辆进场引导模式，相关信息显示在显示屏上，然后返回S1。
以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，包括以下步骤：
S0、初始化，分别建立第一控制逻辑表、第二控制逻辑表、第三控制逻辑表、第四控制逻辑表；
第一控制逻辑表，对应于车辆进场引导模式，包括各定位节点的位置至各车位的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序；
第二控制逻辑表，对应于司机离场引导模式，包括各定位节点的位置至各人行出入口的所有最短路径及其对应的控制逻辑；
第三控制逻辑表，对应于司机找回车辆引导模式，包括各定位节点的位置至各车位的所有最短路径及其对应的控制逻辑；
第四控制逻辑表，对应于车辆离场引导模式，包括各定位节点至各出口的所有路径及其对应的距离、控制逻辑，根据所有路径的距离从短到长排序；
其中，定位节点沿车道路径设置；
然后执行S1；
S1、判断停车场内引导器的当前所处位置；
若处于定位节点，则执行SA；
若处于车位探测节点，则执行SB；
若处于人行出入口节点，则执行SC；
若处于车辆出口节点，则执行SD；
SA、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SA1；
若为司机离场引导模式，则执行SA4；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SA7；
若为车辆离场引导模式，则执行SA8；
SA1、根据当前的目标空闲车位，按照第一控制逻辑表对车辆执行进场引导；然后执行SA2；
SA2、判断目标空闲车位是否发生变化；若是，则执行SA3；若否，则返回S1；
SA3、更新目标空闲车位，然后执行SA1；
SA4、根据当前的目标人行出入口，按照第二控制逻辑表对司机执行离场引导；然后执行SA5；
SA5、判断目标人行出入口是否发生变化；若是，则执行SA6；若否，则返回S1；
SA6、更新目标人行出入口，然后执行SA4；
SA7、根据当前的目标车位，按照第三控制逻辑表对司机执行引导；引导完成后，返回S1；
SA8、根据当前的目标出口，按照第四控制逻辑表对车辆执行离场引导；然后执行SA9；
SA9、判断目标出口是否发生变化；若是，则执行SA10；若否，则返回S1；
SA10、更新目标出口，然后执行SA8；
SB、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则执行SB1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则执行SB2；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SB1、存储车位与引导器的关联关系，生成引导器对应的目标车位记录；自动将引导器的工作模式切换为司机离场引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SB2、自动将引导器的工作模式切换为车辆离场引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SC、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则执行SC1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则返回S1；
SC1、判断引导器是否离开停车场；若是，则执行SC2；若否，则返回S1；
SC2、自动将引导器的工作模式切换为司机找回车辆引导模式，等待手动确认或选择其他工作模式；然后返回S1；
SD、识别引导器的当前工作模式；
若为车辆进场引导模式，则返回S1；
若为司机离场引导模式，则返回S1；
若为司机找回车辆引导模式，则返回S1；
若为车辆离场引导模式，则执行SD1；
SD1、车辆出口节点收回引导器。
2.根据权利要求1所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述步骤SD1还包括：
收回引导器后，重置引导器，并自动将引导器的工作模式切换为车辆进场引导模式。
3.根据权利要求1所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述步骤SD1之后，还包括：
将车辆出口节点回收的引导器传送至车辆入口节点，然后返回S1。
4.根据权利要求1所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述定位节点通过控制LED指示灯的颜色变化以执行相应的引导。
5.根据权利要求4所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，按照相应的控制逻辑表中的控制逻辑以对车辆或司机执行引导，具体包括：
设引导器当前处于定位节点Oj，j为正整数；当引导器到达最短路径中的定位节点Oj+1，则熄灭定位节点Oj+1的LED指示灯，并以绿色点亮定位节点Oj+2的LED指示灯，以此类推。
6.根据权利要求5所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，对车辆执行进场引导或离场引导的过程中，若当前时刻停车场内有至少两辆车处于车道且在运行中，则判断当前车辆的视距位置是否有车，当前车辆的视距位置为当前车辆所处定位节点对应的位置按照规划路径的下一个定位节点对应的位置；若是，则执行以下任一引导过程：
引导过程一、从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，并筛选出最短距离路线，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出的最短距离路线中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程二、从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若所有路径中有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若所有路径中无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程三、比较当前车辆的车速V1与视距位置处的车辆的车速V2；
若V1≤V2，则当前车辆按照规划的路径行进；
若V1>V2，则从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，筛选出最短距离路线，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断筛选出的最短距离路线中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待；
引导过程四、比较当前车辆的车速V1与视距位置处的车辆的车速V2；
若V1≤V2，则当前车辆按照规划的路径行进；
若V1>V2，则从第一控制逻辑表或第四控制逻辑表中搜索当前车辆到目标空闲车位或目标出口的所有路径，结合当前车辆的当前位置，在不倒车的情况下，判断所有路径中有无可绕过视距位置的路径；若有可绕过视距位置的路径，则以绿色LED指示灯引导当前车辆切换至可绕过视距位置的路径；若无可绕过视距位置的路径，则视距位置对应的LED指示灯亮红色，提示当前车辆等待。
7.根据权利要求5所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述按照第二控制逻辑表对司机执行离场引导，具体包括：
获取引导器首次出现的定位节点位置，从第二控制逻辑表筛选出当前定位节点至目标人行出入口的最短路径，将从当前定位节点至目标人行出入口的最短路径对应的定位节点的LED指示灯全部点亮绿色，并保持第一预设时长；然后根据相应的控制逻辑对司机执行离场引导。
8.根据权利要求5所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述按照第三控制逻辑表对司机执行引导，具体包括：
获取引导器首次出现的定位节点位置，从第三控制逻辑表筛选出当前定位节点至目标车位的最短路径，将从当前定位节点至目标车位的最短路径对应的定位节点的LED指示灯全部点亮绿色，并保持第二预设时长；然后根据相应的控制逻辑对司机引导。
9.基于ZigBee的停车场自动化引导系统，应用如权利要求1-8任一项所述的基于ZigBee的停车场自动化引导方法，其特征在于，所述停车场自动化引导系统包括：
引导器，具有触摸屏和RF模块；
定位节点，沿车道的路径依次设置，与计算机通过ZigBee无线网络连接，用于根据计算机下发的控制逻辑执行车辆引导；引导器与定位节点进行射频无线通讯，以实现引导器的位置定位；
车位探测节点，对应于各车位设置，与计算机通过ZigBee无线网络连接，用于判断车位是否有车辆；车位探测节点与引导器进行射频无线通讯，以实现找回车辆；
人行出入口节点，与计算机通过ZigBee无线网络连接；人行出入口节点与引导器进行射频无线通讯，以判断引导器进入或离开停车场；
车辆出口节点，与计算机通过ZigBee无线网络连接；车辆出口节点与引导器进行射频无线通讯，以获取离开停车场的车辆信息；
计算机，与定位节点、车位探测节点、人行出入口节点、车辆出口节点交互，以接收各节点上报的信息以及下发相应的控制指令至各节点。
10.根据权利要求9所述的基于ZigBee的停车场自动化引导系统，其特征在于，所述停车场自动化引导系统还包括ZigBee协调器以及与ZigBee协调器无线连接的多个ZigBee路由节点，ZigBee路由节点用于扩大ZigBee无线网络范围；ZigBee协调器与所述定位节点、车位探测节点、人行出入口节点、车辆出口节点通过ZigBee无线网络连接，ZigBee协调器与计算机有线连接，ZigBee协调器用于生成ZigBee网络，转发计算机下发的控制指令至相应的节点或将各节点上报的信息传输至计算机。
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