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智能停车系统毕业设计论文

安徽工程大学本科

毕业设计（论文）

专业：

自动化

题目：

城市路边停车计费系统

作者姓名：

陈宝林

导师及职称：

周力教授

导师所在单位：

电气工程学院

2011年6月15日

城市路边停车计费系统

摘要

随着城市经济的飞速发展和城市公路交通的发达，随着城市机动车拥有量的迅猛增加，城市的停车产业已经进入了高速发展阶段，为了适应这个新的发展变化，改革旧有的城市路边停车体系，理顺城市路边停车系统，建立新的城市路边停车系统，将是推动城市路边停车产业的发展，并使之踏入规范化、科学化、现代化道路的必然要求。

进一步加强城市路边停车管理，则是实施停车体系建设的重要前提，也是缓解城市目前停车难，改善动静态交通压力，提高城市路边停车位的利用率，减少因寻找停车位浪费的时间，提高城市通行能力的重要手段。

基于一个驾驶者在行驶车辆过程中对停车的需求设计出一套满足需求的停车计费系统，本论文提出了一种诱导决策模糊控制方法，有效地结合当前交通状况和未来交通状况来决策出诱导路线和停车车位，并有可靠的、全面的、实时的显示提醒系统。

本文的计费系统采用灵活的、多变的和实时的计费策略，根据不同时段、不同车位和停车时间来计算停车费用，可以保证每个车位的利用率。

本文采用数据冗余技术，保证数据的稳定性和安全性。

关键词：

停车系统；计费系统；智能诱导系统；智能交通

TheBillingSystemofUrbanRoadsideParking

Abstract

Withtherapiddevelopmentofurbaneconomyofurbanroadtrafficanddeveloped,withtherapidincreaseofurbanautomobiles,theownershipoftheparkingindustrycityhasenteredahigh-speeddevelopmentstage,inordertoadapttothenewchanges,reformtheoldurbanroadsideparkingsystem,torationalizeurbanroadsideparkingsystem,establishingthenewurbanroadsideparkingsystem,willbepromotingurbanroadsideparkingindustrydevelopment,andmaketostepintostandardized,scientificandistheinevitablerequirementofmodernization.Furtherstrengthenurbanroadsideparkingmanagement,istheimplementationoftheimportantprerequisiteparkingsystemconstruction,butalsorelieveurbancurrentlyparking,improvethedynamicandstatictrafficpressure,improvetheurbanroadsideparkingspaceutilization,reducethewasteoftimeforlookingforparkingspaceandimprovetheimportantmeansofurbantrafficcapacity.

Basedonaprocessofvehicledriversinthedemandforparkingdesignedasetofmeetthedemandoftheparkingbillingsystem,thispaperpresentsamethodoffuzzycontrolinduceddecision-making,effectivelywiththecurrenttrafficconditionsandtraffictoafuturedecisioninducedrouteandparkingspace,andareliableandcomprehensive,real-timedisplayremindsystem.Thispaper'sbillingsystemadoptflexibleandchangeable,andreal-timepricingstrategy,accordingtodifferenttime,differentparkingandstoptimetocalculateparkingfees,canensurethateveryparkingutilization.Thispaperadoptsdataredundanttechnology,guaranteethestabilityandsafetydata.

Keywords:

parkingsystem;billingsystem;intelligentinductionsystem;intelligenttransportation

引言2

第1章绪论3

1.1课题的研究背景及实际意义3

1.2智能停车计费系统发展概况3

1.3课题的主要研究内容4

第2章城市路边停车计费系统概述5

2.1城市路边停车计费系统主要组成5

2.2城市路边停车计费系统基本流程5

2.3城市路边停车计费系统可行性分析和性能指标5

第3章诱导系统的设计7

3.1诱导对象7

3.2诱导系统工作原理7

3.3诱导系统工作流程8

3.4诱导系统的特点8

第４章计费系统的设计10

4.1计费系统概述10

4.2计费系统的工作原理10

4.3计费系统的工作流程11

4.4计费系统的特点12

第5章城市停车优化系统的设计13

5.1城市停车优化系统概述13

5.2城市停车优化系统工作原理13

5.3城市停车优化系统工作流程14

第6章城市路边停车计费系统的设计15

6.1城市路边停车计费系统的组成15

6.2城市路边停车计费系统工作原理16

6.2.1工作原理16

6.2.2模糊控制原理16

6.2.3模糊控制概念16

6.2.4模糊集合和隶属函数17

6.2.5智能控制中的模糊关系17

6.2.6模糊控制设计18

6.2.7历史交通状态值18

6.3城市路边停车计费系统工作流程18

6.4城市路边停车计费系统特点20

结论与展望22

致谢23

参考文献24

引言

随着我国近年来城市经济的繁荣，城市化进程的加快，城市道路车辆交通量剧增，很多大中城市不仅出现了动态交通的严重阻塞，而且不同程度地出现了占道停车、违章停车，从而进一步加剧交通阻塞，导致交通事故上升。

长期以来，我国城市停车场建设问题未受到应有的重视，问题日益严重，城市停车问题已经成为实施国家汽车产业政策和城市道路交通政策的“瓶颈”之一。

目前，国内大部分城市的智能停车计费系统还不完善，仍然采用简单的停车场计费系统，并没有充分利用城市路边的停车位，也不能有效地改善城市的交通，反而加剧了交通堵塞。

驾驶者在寻找停车位而花在道路上的时间影响了交通，污染了城市环境。

本论文采用智能的诱导系统和显示系统，在接受到驾驶者寻找停车位的请求，可快速地、有效地规划出合理的驾车路线。

减少了在道路停留的时间，减少了对城市的污染，提高了停车位的利用，缓解了城市交通拥堵。

为驾驶者提供了快捷地停车服务，充分的利用了城市路边的设施，对城市的交通是一个很好加速剂。

本次研究的这种智能停车系统由驾驶者提出申请后，系统根据当前的交通情况和未来的交通状况来决策出驾驶路线，可有效地结合城市交通系统，避免驾驶者在行驶中碰到堵车的情况。

本论文结合不同的车位、不同的时段和停车的时长来决策出计费系统

尽量保证每个车位的利用率，也提高车位的价值。

第1章绪论

1.1课题的研究背景及实际意义

近年来，我国城市汽车数量猛增，尤其随着小汽车进入普通家庭，汽车数量的增长速度更是惊人。

以北京市为例，在建国初期，只有机动车2300辆，机动车数量突破100万辆（1997年）用了将近48年的时间，突破200万辆（2003年）只用了6年的时间，2006年12月机动车保有量为287万辆，2007年以来北京市的机动车每天仍以1000辆以上的速度在增加。

我国其他城市机动车数量同样也在迅速增长。

机动车数量猛增之后，我国各地城市都加紧了城市交通设施建设，如拓宽原有道路，修建过河桥梁，修建立交桥，建设快速路系统，等等。

城市交通环境一度改善，但是停车难却成了各大城市面临的一个共性顽疾。

由于我国城市对停车问题的认识滞后于车辆的增长速度，所以导致了停车发展设施规划滞后、停车管理水平低、有关法律体系尚不健全等状况的出现。

无论是在居住区、商业区，还是在城市道路两侧，停车位缺乏的现象比比皆是，乱停乱放现象非常严重。

在现有停车设施还不完善的情况下，如果不能实现停车资源的有效利用，必将造成停车难，不能及时找到停车泊位的车辆必将在道路上无谓绕行，从而对正常的交通造成不必要的压力，甚至将引起或加剧交通堵塞。

该系统为驾车出行者提供全方位、实时的停车信息，同时也能够为交通疏导提供区域停车诱导预案管理的具体措施。

此外，停车计费系统还能为停车规划和交通规划提供停车资源静、动态数据。

1.2智能停车计费系统发展概况

德国科隆自从1986年起停车诱导系统开始操作实施，1998年作为停车诱导系统的延伸，装置了新型的具有艺术性的展示技术的标志牌，而且在贸易展览中心附近建了一座多功能控制中心，整个系统的运作由市政府交通管理中心管理。

1988年10月，日本东京引入停车诱导系统，包括25个信息牌，为12座停车设施提供服务。

1998年，基于互联网的停车信息系统开始运行，2000年12月，通过手机也可以进入该系统。

通过引入该系统，高峰停车时段的等候时间降低了62%。

国内已在北京、、、上海等地建立了多个智能停车诱导和计费系统，对提高停车设施利用率，缓解交通拥堵都起到了积极的作用。

上海市更是为推进停车诱导系统的建设，对上海市公共停车信息平台终端采集系统由政府买单为市中心区停车场进行免费安装。

预计市中心城区约70%的停车场的停车信息已纳入到市公用信息联网平台。

同时，上海市已建立上海市公共停车服务网和上海市公共停车服务热线，并将正式运营。

智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS）是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

ITS可以有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率。

20世纪80年代，虽然日本道路的基础建设一直在不断的改善之中，但是也无法满足不断急速增长的汽车的需求。

在社会经济不断发展的过程中，交通堵塞等问题变得更加明显。

因此为了满足不断上升的城市交通需求，在利用有限的道路空间的条件下，寻求与开发全新的交通辅助系统成为当前最有效、最可行的解决办法之一。

正确地把握道路的交通状态是创造一个更安全的交通运输环境的基本保证，而利用道路交通情报通信系统（VehicleInformationandCommunicationSystem,简称VICS）系统，可为驾驶员提供更加便利的工作环境，进而缩短运输时间，削减工作成本。

1.3课题的主要研究内容

本文主要研究城市路边停车计费系统的设计，针对现在城市停车难、城市路边车位利用率不高、城市停车管理难、收费难等问题建立一套完整的解决方案。

城市路边停车计费系统主要由停车诱导系统、自动计费系统和城市停车优化系统组成。

第2章城市路边停车计费系统概述

2.1城市路边停车计费系统主要组成

城市路边停车计费系统主要由停车诱导系统、自动计费系统和城市停车优化系统组成。

停车诱导系统是智能交通系统（IntelligentTransportSystem，ITS）的重要组成部分，将其应用于城市CBD地区，可有效地缓解城市拥堵状况和道路占用，显著提高原有停车设施利用率，并且可降低车辆尾气排放和噪声，起到优化交通环境的作用。

自动计费系统基于城市路边停车计费系统中的数据信息，能够实现无人自动计费，只需要驾驶者在城市路边停车计费系统中拥有一定量的资金，在驾驶者使用服务后，根据驾驶者的使用时间长短和使用的地点来计算。

可以达到规范城市停车状况，改善城市交通。

城市停车优化系统：

该系统接受城市车位动态数据库信息、驾驶者个人信息和当前交通状况信息辅助停车诱导系统决策出停车诱导路线和停车位，该系统提高了驾驶者停车效率和车位的使用率，有效地解决乱停乱放造成的交通混乱。

2.2城市路边停车计费系统基本流程

城市路边停车计费系统会实时的记录着当前城市交通状况，并存储在系统数据库中，计算并更新旧的数据。

一旦有驾驶者提出寻找车位的申请，系统会根据驾驶者申请车位的位置、当前驾驶者的位置和选择的计费种类，结合当前的交通状况和系统中这个时间段的未来交通状况，综合模糊选择控制计算出驾驶者的停车路线。

驾驶者准确的到达选择的停车位，系统会根据计费系统的检测系统检测出所听的车辆是否是提出申请的车辆，如果所停的车辆是申请的车辆，计费开始执行。

所停的车辆不是申请的车辆，检测系统会发出警报，提醒当前停的车辆，让驾驶者把车停到其他地方。

在提醒无效时，会根据检测系统，检测出所停的车辆的车牌号码，记一次违规停车。

这时会友情地提醒申请车位的驾驶者，您的申请车位已被违规占用，系统将为你匹配另一个车位。

在解决这样突然的事件时，系统采用实时有效地方法。

保证申请车位的驾驶者合理的权益。

申请车位的驾驶者不能在规定的时间内有效地到达指定的车位，则系统会视这次申请无效，撤销申请请求，并记录申请车位的驾驶者一次无效地申请，在一定时间内累计无效申请次数达到一定数量，罚一定数额的款。

这时避免恶意的申请车位，破坏停车系统，扰乱城市交通。

2.3城市路边停车计费系统可行性分析和性能指标

可行性分析：

城市路边计费系统为驾驶者在需要停车时提供全方位的服务，要求在最短的时间里寻找最近的停车车位，并根据驾驶者的信息和停车位的利用率综合选择该驾驶者的车位。

驾驶者通过网络到城市路边停车计费系统提出停车申请，系统根据GPS导航系统、ＬＥＤ路牌、指示灯诱导驾驶者经过最优路线到达停车位，当车辆到达，计费开始，当车辆离开，计费结束。

诱导系统通过各种不同的方式诱导驾驶者，保证驾驶者在开车过程中能有效地看到诱导系统的提示。

本论文的诱导系统中嵌套了显示系统，根据诱导系统分配的显示区域，驱动显示系统来显示不同交通信息。

显示系统通过三个不同的渠道来提示驾驶者，1、车外载体显示，主要有指示牌，LED牌提示；2、车内载体显示，主要有GPS导航和手机路线提示；3、语音提示。

计费系统是在申请的车辆到达指定的车辆后开始工作，没有车辆的时候计费系统处在待机检测状态中，时刻检测到达的车辆。

在检测到有车辆到达时，会检测出车辆信息。

及时传送到城市路边停车计费系统，城市路边停车计费系统根据诱导系统传输的数据，核对数据是否一样，数据一样代表所停的车辆是申请的车辆。

回传给计费系统开始计费，计费系统主要记录时间和检测车辆信息。

数据由城市路边停车计费系统处理，计费系统计费完成后，传回给城市路边停车计费系统的数据有起始时间、结束时间、车辆信息、车位位置。

城市停车优化系统主要是处理当前交通信息，并有效地整合出整个城市的交通状况，把有效的数据传输给城市路边停车系统，由城市路边停车系统结合申请的车位和当前车辆位置来决策出停车路线。

城市停车优化系统面向的当前交通状况。

第3章诱导系统的设计

3.1诱导对象

诱导系统诱导的对象是在城市路边停车计费系统中申请车位的驾驶者车辆，随着城市的发展和居民生活水平的提高，越来越多的车辆行驶在城市道路上，城市停车产业的建设更不上城市发展的脚步，在城市中寻找停车位越来越难。

导致驾驶者在寻找停车位在城市道路上浪费了许多时间，这加剧了城市的拥堵。

现在的汽车大多数都装载了GPS导航，这为诱导系统提供了一个提示方法。

诱导系统通过车辆自带的GPS导航提示驾驶路线，到达申请的车位。

3.2诱导系统工作原理

诱导系统可以分为车内诱导系统和车外诱导系统。

在车内诱导系统中，实时交通信息在车辆和信息中心之间传输。

这种诱导系统诱导对象是单个车辆，也称车辆个体诱导系统，这类系统的诱导机理比较明确，容易达到诱导的目的。

目前发达国家采用的是这种系统，但是这种系统对车内设施和信息传输技术要求比较高，造价相对昂贵。

在车外诱导系统中，交通诱导信息在车流检测器、信息中心和外场信息显示设备（交通信息板、交通诱导屏等）之间传输，诱导对象是车流群，也称群体车辆诱导系统。

这种系统价格相对比较便宜。

本论文基于单个车辆的诱导系统，诱导车辆到达指定的车位。

但车外诱导系统可以有效地辅助单个车辆，城市路边停车计费系统根据实时的交通状况来决策出交通路线，当车外的诱导系统诱导车流群时，相应的城市路边停车计费系统也会做出相应的调整，驾驶者在驾车前往指定车位过程中，当前交通发生突发的交通事情时，系统会实时的调整驾驶者的路线。

如图3-1可知，诱导系统主要由显示驱动、数据接收和数据处理。

工作原理：

由城市路边停车计费系统发送显示信息到诱导系统，数据接收结构接收显示信息，数据处理从数据接收中接收显示信息，解压缩、编码和驱动。

显示结构从数据处理中得到驱动，显示驱动结果。

当城市路边停车计费系统发送数据失败后，诱导系统的数据接收会回复失败指令，要求城市路边停车计费系统重新发送数据。

本文采用的是车内诱导系统为主，车外诱导系统为辅的综合诱导系统，终端显示驱动有数据反馈机制，驾驶者可以取消车位申请，重新选择停车位，查看个人信息和更新当前交通状况。

有效地保证驾驶者不脱离城市路边停车计费系统，提高了系统对驾驶者的服务。

图31诱导系统

3.3诱导系统工作流程

诱导系统分为两个部分：

终端设备和处理机构。

终端设备主要有显示驱动和相应硬件，处理机构主要有数据处理和数据接收。

如图3-2可知，终端设备主要有LED、GPS、指示牌和网络。

图32终端设备

终端设备中网络是有信息反馈到城市路边停车计费系统数据库中，可以及时的更新当前的交通状况，驾驶者也可以通过网络了解当前交通状况、查询个人账户、修改停车申请。

随着网络越来越发达，通过3G网络或ＧＳＭ网络诱导驾驶者到达指定的停车位。

这样的诱导成功率很高，减少系统工作负担，加快停车计费流程。

处理机构包括数据接收和数据处理，

3.4诱导系统的特点

该系统可以有效的提高驾驶者寻找车位的效率，提高城市车位的利用率，减少城市拥堵和城市的污染。

停车诱导系统在驾驶者向城市路边停车计费系统提出申请后，开始在驾驶者周围寻找合适的车位，并根据驾驶者在城市路边停车计费系统库里的信息综合寻找。

根据驾驶者以前停车时间的长短、当前驾驶者的车辆位置、当前道路交通状况和驾驶者的目的地综合寻找车位和驾驶路线。

第４章计费系统的设计

4.1计费系统概述

该系统基于城市路边停车计费系统中的数据信息，能够实现无人自动计费，只需要驾驶者在城市路边停车计费系统中拥有一定量的资金，在驾驶者使用服务后，根据驾驶者的使用时间长短和使用的地点来计算。

可以达到规范城市停车状况，改善城市交通。

系统目的：

提升用户现代化管理水平和服务质量；创造安全、可靠、高效、便捷、管理环境；最大限度降低中间流动管理运营成本；适应市场经济需求，提高工作效率，推广电子化进程。

4.2计费系统的工作原理

计费系统是城市路边停车计费系统一个重要的环节，没有车辆在停车位上，计费系统处于待机状况。

一旦检测到有车辆占用该车位，计费系统立刻检测出车辆信息，发送给城市路边停车计费系统，城市路边停车计费系统确认车辆信息后，回传一个信息。

所停的车辆是申请该车位的车辆，则计费开始。

所停的车不是申请的车辆，则计费系统的检测结构开始发出报警提示，提示驾驶者违规停车。

如果该车位未被申请，检测结构提示驾驶者是否申请该车位，驾驶者申请了该车位则开始计费，驾驶者没有申请该车位，则视违规停车。

计费系统中包括制定不同的计费策略，计费策略制定的几个因素：

时间长短、车位位置、停车时间点和不同驾驶者优惠政策。

如图4-2可知，计费策略是计费系统中心部件，没有计费策略就无法有效地计算出停车消费的费用。

图41计费策略

计费系统中的计费策略是根据实际停车场的计费策略来制定城市路边停车计费系统的计费策略。

计费车辆主要根据停车时间段来制定的，停车位、停车时间点和驾驶者的优惠政策综合制定出计费策略。

如4-2表所示，计费策略的实际合理性通过实际检验和驾驶者的反应，一个合理计费策略可以有效地提高系统被利用率，系统的建设也会得到越来越好的发展。

时间点

区域\时间长短

0~3h

3~6h

6~24h

上午8点~10点

下午14点~16点

晚上18点~22点

市区

4元/h

3元/h

2元/h

郊区

2元/h

1.5元/h

1元/h

其余时间

市区

2元/h

1.5元/h

1元/h

郊区

1.5元/h

1元/h

0.5元/h

优惠策略：

优惠80%

图4-1计费系统

4.3计费系统的工作流程

如图4-3所示，检测结构包含了自动记录时间功能，在车辆离开车位后，自动的把起始时间和离开时间发给计费系统。

计费系统根据某车位使用时间的长短来计费，并自动从驾驶者在城市路边停车计费系统的账户里扣除。

无需任何人、也无需驾驶者的任何工具全自动的计费系统。

车位的使用与未使用是根据现场车位传感器的测量，传送给城市路边停车计费系统，并更新城市车位信息库。

图4-3计费流程

4.4计费系统的特点

计费系统能够提供有效地信息给城市路边停车计费系统，更新车位数据库。

计费系统根据某车位使用时间的长短来计费，并自动从驾驶者在城市路边停车计费系统的账户里扣除。

无需任何人、也无需驾驶者的任何工具全自动的计费系统。

车位的使用与未使用是根据现场车位传感器的测量，传送给城市路边停车计费系统，并更新城市车位信息库。

第5章城市停车优化系统的设计

5.1城市停车优化系统概述

该系统接受城市车位动态数据库信息、驾驶者个人信息和当前交通状况信息辅助停车诱导系统决策出停车诱导路线和停车位，该系统提高了驾驶者停车效率和车位的使用率，有效地解决乱停乱放造成的交通混乱。

5.2城市停车优化系统工作原理

如图5-2可知，城市停车优化系统由路况检测结构和数据处理组成，路况检测结构检测出某一路段发生交通堵塞、车辆过多和交通事故。

路况检测结构向数据处理中心发送路况信息，数据处理计算出当前这一路段的当前交通状