[发明专利]一种大型停车场车辆引导系统及其引导方法

权利要求书

1.一种大型停车场车辆引导系统，其特征在于：包括管理服务器(1)、指示装置(2)和设置在停车位上的车位锁(3)，所述车位锁(3)包括底座(4)以及驱动底座(4)转动的驱动电机(5)，所述底座(4)上设有升降器(6)，所述升降器(6)的顶端设有沿横向设置的挡板(7)，所述挡板(7)一侧设有与挡板(7)垂直的纵板(25)，所述底座(4)上设有中央处理单元(8)、第一无线通信模块(9)、第一电子罗盘模块(10)和第一UWB定位传感器(11)，所述挡板(7)上设有第二UWB定位传感器(12)和第三UWB定位传感器(13)，所述纵板上设有第四UWB定位传感器(14)，所述第一UWB定位传感器(11)和第二UWB定位传感器(12)的连线与底座(4)垂直，所述第二UWB定位传感器(12)和第三UWB定位传感器(13)的连线与底座平行，所述第二UWB定位传感器(12)和第四UWB定位传感器(14)的连线与底座(4)平行，且与第二UWB定位传感器(12)和第三UWB定位传感器(13)的连线垂直，所述指示装置(2)包括控制器(15)、第二无线通信模块(16)、UWB定位标签(17)、显示屏(18)、按键组(19)和第二电子罗盘模块(20)，所述中央处理单元(8)分别与驱动电机(5)、升降器(6)、第一无线通信模块(9)、第一电子罗盘模块(10)、第一UWB定位传感器(11)、第二UWB定位传感器(12)、第三UWB定位传感器(13)和第四UWB定位传感器(14)电连接，所述控制器(15)分别与第二无线通信模块(16)、UWB定位标签(17)、显示屏(18)、按键组(19)和第二电子罗盘模块(20)电连接，所述第一无线通信模块(9)、第二无线通信模块(16)和管理服务器(1)通过无线网络无线连接。

2.根据权利要求1所述的一种大型停车场车辆引导系统，其特征在于：所述指示装置(2)还包括语音输出模块(21)，所述语音输出模块(21)与控制器(15)电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种大型停车场车辆引导系统，其特征在于：每个指示装置(2)都具有唯一的特定编号。

4.一种大型停车场车辆引导系统的引导方法，适用于如权利要求1-3中任一权利要求所述的一种大型停车场车辆引导系统，其特征在于，包括以下步骤：

S1：车主在停车场入口从管理人员处取得指示装置，通过指示装置向管理服务器发出停车请求，停车请求信息中包含有该指示装置自身的特定编号；

S2：管理服务器接收到停车请求后从空闲的停车位中选取一个停车位分配给车主使用，将该停车位标记为使用状态，发送启动指令给该停车位上的车位锁，启动指令中包含有指示装置的特定编号；

S3：该停车位上的车位锁接收到启动指令后开始工作，发送停车位信息给指示装置，指示装置接收到被分配的停车位信息后，通过显示屏显示停车位信息，通过UWB定位标签发送带有自身特定编号的UWB信号给该车位锁；

S4：该车位锁通过第一UWB定位传感器、第二UWB定位传感器、第三UWB定位传感器和第四UWB定位传感器接收UWB定位标签发送的UWB信号，该车位锁的中央处理单元通过第一电子罗盘模块获取地磁正北的方向，以第一UWB定位传感器为原点，以地磁正北方向为Y轴正方向，以Y轴在水平面顺时针转动90度后的指向为X轴正方向，以第一UWB定位传感器指向第二UWB定位传感器的方向为Z轴正方向，建立XYZ三维直角坐标系；

S5：中央处理单元通过驱动电机驱动底座转动，使得挡板与地磁正北方向平行，即第二UWB定位传感器和第三UWB定位传感器连成的直线与地磁正北方向平行，第三UWB定位传感器的X轴坐标为0，第三UWB定位传感器的Y轴坐标为y2，由于第二UWB定位传感器和第四UWB定位传感器的连线与第二UWB定位传感器和第三UWB定位传感器的连线垂直，第四UWB定位传感器的X轴坐标为x3，第四UWB定位传感器的Y轴坐标为0，由于挡板处于最高位置，第二UWB定位传感器、第三UWB定位传感器和第四UWB定位传感器的Z轴坐标都为z1，此时，第一UWB定位传感器的坐标为(0，0，0)，第二UWB定位传感器的坐标为(0，0，z1)，第三UWB定位传感器的坐标为(0，y2，z1)，第四UWB定位传感器的坐标为(x3，0，z1)，第一UWB定位传感器检测到其与UWB定位标签之间的距离为R₀，第二UWB定位传感器检测到其与UWB定位标签之间的距离为R₁，第三UWB定位传感器检测到其与UWB定位标签之间的距离为R₂，第四UWB定位传感器检测到其与UWB定位标签之间的距离为R₃，假设UWB定位标签的坐标为(x，y，z)，得到方程组：

R02=(x-0)2+(y-0)2+(z-0)2R12=(x-0)2+(y-0)2+(z-z1)2R22=(x-0)2+(y-y2)2+(z-z1)2R32=(x-x3)2+(y-0)2+(z-z1)2]]>

采用基于泰勒级数展开的最小二乘法进行迭代求解，求出x，y，z的值，得到UWB定位标签的坐标值；

S6：中央处理单元根据UWB定位标签的坐标值，以Y轴正方向为起始，逆时针转动为角度增大方向，计算出Y轴正方向与第一UWB定位传感器指向UWB定位标签在X轴和Y轴所在的平面上的投影的方向之间的角度值θ，从而计算出UWB定位标签在X轴和Y轴所在的平面上的投影指向第一UWB定位传感器的方向与Y轴正方向之间的角度值α，车位锁将计算出的角度值α以及UWB定位标签的坐标值发送到指示装置；

S7：控制器通过第二电子罗盘模块获取地磁正北的方向，以地磁正北方向为起始，逆时针转动为角度增大方向，根据接收到的角度值α确定显示屏上显示的指针的指向，显示屏显示出指针，该指针的指向与地磁正北之间的角度值始终为α；

S8：当车主根据显示屏上指针的指向找到停车位时，车主通过指示装置向停车位上的车位锁发送使用车位请求，使用车位请求信息中包含有该指示装置自身的特定编号，该车位锁接收到使用车位请求后，将使用车位请求信息中的特定编号与管理服务器发送的特定编号比对，如果比对成功，则通过升降器将挡板降下，车主可使用该停车位；当车主驾车离开停车位后，通过指示装置向停车位上的车位锁发送车位使用完毕请求，该车位锁接收到车位使用完毕请求后通过升降器将挡板升到最高位置，阻止车辆停放，同时发送空闲状态信息给管理服务器，管理服务器将该停车位标记为空闲状态。