停车诱导系统（PGIS）技术调研报告
一、停车诱导系统（PGIS）简介
定义
起初，停车诱导系统（Parking Guidance and Information System，PGIS）可以被定义为：以多级信息发布为载体，提供停车场或停车库的位置、车位空满等信息，指引驾驶员停车的系统[1]。后来，随着科技的发展、城市居民需求的不断提高，停车诱导系统的涵义也发生了变化：在一定区域内通过多种终端向车主提供停车场的位置、车位使用情况、道路交通情况、路线等实时信息，帮助驾驶员尽可能高效地找到停车场或停车位的智能停车诱导系统。 背景
自上个世界九十年代以来，我国城市机动车的保有量迅速增长，导致机动车的数量和停车位的数量之间的矛盾成为了城市发展不可忽视的问题。目前，停车场普遍存在的问题有：
驾驶员
进入停车场后无法迅速的进入停车位置停放车辆，只能在场内无序流动寻找空余车位。不但占用了场内出入主车道资源，甚至会造成场内交通拥堵。驾驶员会花费更多不必要的时间“巡泊”，出行效率大大降低，也有可能影响驾驶时的心情。
停车场管理者
1）管理者并不知晓场内到底还有多少停车位可以使用，只能凭借人工勘察的方法。
2）需要配置大量专职管理人员在停车场内人工引导车辆停放，增加了停车场管理成本。
3）管理者无法每天及时统计不同时间段的车流量，不能及时地优化车位资源配置，导致停车场利用率低下。
道路交通
由于暂时找不到车位的车辆在道路上无谓绕行，正常的交通被施加不必要的压力，导致或加重交通堵塞，严重影响市民的出行效率和出行体验。
.
.
自然环境
交通是造成环境污染的主要方面之一，通常在市区主要交通干道交叉口空气中的一氧化氮和氮氧化物常年超过国家空气质量标准。随着机动车量的增加及交通拥挤的严重，直接导致城市环境恶心，影响市民身心健康。在完全没有诱导信息的条件下，驾驶员很有可能不得不根据实地停车场的情况持续地寻找停车场。在这个过程中，汽车增加大量能源消耗，排放的有毒气体加剧城市的大气污染，排放的大量温室气体加剧温室效益。 需求
为了解决以上这些问题，除了要制定相关的政策法规外，还需要利用先进的检测技术、计算机技术和数据信息传输技术建立先进的诱导停车系统。这个需求迫在眉睫。 目标
一般而言，停车诱导系统需要实现如下三方面目标： 1．驾驶员
降低驾驶员在出行过程中寻找停车位的不确定性和盲目性。通过合理的诱导机制，提供给驾驶员有关停车场的相关准确信息，如停车场的位置、停车站所剩空闲泊位、停车场距当前地方的物理距离、停车场的价格等等。驾驶员经过了诱导系统的诱导之后，能够减少寻找停车场的时间，提高停车的便利性。
2．停车场
提高停车场的服务周转量和使用率，均衡每个城市中各个停车场的利用率，进一步发挥停车场的效益，配合路侧停车的计时收费系统，使停车场的效益得到回报，充分发挥停车场效益。
3．道路
减少道路上的巡回交通量，减少路边随便停车的现象，尽可能减轻道路负担，提高整个道路网络的利用率。
通过实现这三个方面的目标，停车诱导系统可以整体上缓解城市交通压力，提高整个交通系统的效率。
.
.
二、模块组成及其主要功能
目前，城市停车诱导系统应主要包含这四个基本的功能模块：信息采集模块、信息传输模块、信息处理模块和信息发布模块（城市停车诱导系统及其实现研究 姜杰）。
信息采集模块
对停车场的车位数量、位置以及使用情况这些基本信息进行采集。需要采集的数据分类静态数据和动态数据两类。其中，静态数据包括停车场的位置、名词、容量、收费价格、管理方式等内容；动态数据包括出入停车场的车辆数量、时间、车型、车牌等。静态数据的收集比较简单和方便，直接到停车管理部门收集，一般只需要收集几次就可以较为长时间的使用。然而，动态数据则需要实时更新实时采集，所需要的时间和技术就会更多。
信息传输模块
信息传输模块可以看作是信息采集模块到信息处理模块、信息处理模块到信息发布模块之间的桥梁。它确保信息能够在两个不同的模块之间快速、及时、准确地传达。
在停车诱导系统中，一般采用市话电缆、数字光纤、数字微波三种手段混合使用的方式传输。同时在选择信息传播方式时，还应该对传输距离和成本有所考虑。
信息处理模块
. 信息处理模块的功能主要体现在以下几点： 1）提供控制区域内停车场车位使用状况信息。 2）存储停车场车位信息。
3）加工处理车位使用情况的变化模式。
4）综合以上几点功能预测未来城市停车需求，为停车预约等服务奠定基础。
.
.
信息发布模块
. 信息发布模块将信息处理模块处理好的信息采取适当的形式，向外界分为若干层依次发布出去。信息发布模块由城市停车诱导系统的总控制中心、区域控制中心、停车场管理终端等多种终端发布单元构成。
停车诱导系统信息发布模块根据所面向的用户不同可以分为对内和对外两方面。对内部的信息发布对象主要是区域管理人员，包括系统维护员、交通管理人员和技术维护人员。对内信息发布的载体一般是控制中心的显示终端和监控显示设备。对外部的信息发布对象主要是各驾驶员。发布的内容主要包括控制区域内总体的停车情况以及各个停车场的位置、停车信息和收费信息。信息发布的载体一般是道路上的可变信息板、交通诱导信息室外的显示系统（VMS）、交通广播电台、车载导航系统等交通信息发布系统。
一般而言，信息发布模块可分为三个层次，每个层级又可包括静态和动态两种形式。（智能停车诱导系统的设计应用研究 潘晓东）动态显示屏能实时显示控制区域内各停车场的车位利用情况，但价格比较高；静态显示屏不能显示实时信息，因此造价较低。
停车诱导信息的繁简对停车诱导系统的效果起到至关重要的作用。如果信息过于复杂，驾驶者在驾驶车辆的同时不能对显示屏上的信息及时理解，这样停车诱导系统就失去了意义。信息的分层显示可以将信息简洁明了地告诉给驾驶员。 一级发布屏（预告性诱导信息板）：设置在主要道路上，显示片区多个停车场的名词、位置和空满情况。设置地点一般为等级较高道路的交叉口进口道前端。发布屏上简明地显示出各停车场的分布。根据对驾驶员行车时对信息是识认性的研究，一块发布屏上显示的停车场数量在3到5个之间为宜。图1和图2分别为一级动态停车诱导发布屏的示例和静态停车诱导发布屏的示例。
.
.
图1 一级动态停车诱导发布屏示意图
图2 一级静态停车诱导发布屏示意图
二级发布屏（街区诱导信息板）：主要内容为停车场的名称、行驶路线和空满情况等。设置地点为停车场周边的道路上。二级发布屏显示的信息比一级发布屏的信息更为确切清晰，包括车辆当前所在位置的前方和左右的停车场位置与剩余车位数。图3为二级动态停车诱导发布屏示意图。
图3 二级动态停车诱导发布屏示意图
三级发布屏（单独停车场诱导板）：设置地点为停车场入口附近，可参考传统停车场标志牌设置位置。发布信息为单个停车场的名称和空满等状况。图4
.
.
为三级动态停车诱导发布屏的示例。
图4 三级动态停车诱导发布屏示意图
除了停车诱导信息具有层次之外，诱导信息板的设置还应具有适当的间隔。不同的诱导标志设置地点之间应该有合理的间距来表示不同的疏密情况。这需要考虑到各路段的停车需求。
此外，向发布屏发送数据的频率可以根据有效停车泊位数据进行挑战。具体数据发送频率可以参照表1。
表1 数据发送频率和停车场空余停车泊位数对照表 空余停车泊位数
0 15 30
数据发送频率 第一次出现时，即使发送 至少每两分钟发送一次 至少每五分钟发送一次
发展趋势分析
停车诱导系统由于历史相对较短，不确定性因素较多，相关理论模型相当有限，系统的专题研究基本处于空白，不可避免地存在一些缺点，值得今后进行深入讨论和研究。
目前，停车诱导系统存在如下不足之处[2]：
1．功能不尚全面，不能按照用户出行前和出行途中不同的停车需求分别发布动态信息，设计内容有待强化。
2．信息标识不统一，引起驾驶者的使用混乱。实时传输显示优化技术尚需提高。
.
.
3．无法为城市驾车出行者提供有关停车地点选择的建议。
4．不能将现有的停车资源充分整合。当城市某处由于所有停车位置均满或关闭而不能向驾驶车提供停车服务时，缺乏引导车辆及时利用附近具有空闲泊位的停车设施的协调方法。
5．不能区分用户出行前和出行途中停车信息需求、停车选择决策的不同规律。
6．没有合理完善的PGIS效果评价指标以及评价方法，因而无法对当前PGIS的实际作用进行比较准确地评估。
针对目前停车诱导系统的不足和我国特有地静态动态交通状况，有以下发展趋势以改善停车诱导系统的服务质量和效果[2]。
1．根据驾车者出行前的停车行为和对停车诱导系统的反映特征，研究停车诱导系统出行前子系统的框架构建和多种服务方式的功能设计，体现用户的实际使用愿望和城市实时停车信息的有效衔接。
2．建立停车诱导系统出行前智能停车选择数学模型，提供高效率的计算方法，建立有效的评价方法在若干待选择方案中进行评估和选择。
3．提出城市内停车小区、分区和片区划分原则，采用在城市的不同区位显示不对等信息的方法，研究分散首选停车场的可能性，积极发挥停车预调度作用，提前使驾驶者所选择的停车地点均匀分布，不至于过于集中。
4．建立有代表性的定量的停车诱导系统评价指标，建立合理有效的技术经济评价体系和模型。
5．利用停车诱导系统构造静态交通网络，在城市停车片区范围内共享停车资源。并且建立其合适的调度数学模型，提供高效的计算方法。当一个或若干个停车场因为位置已满或关闭无法继续提供相关停车服务时，实习相关调度程序，指引导车辆选择该片区的其它停车场停放。
如图5所示，未来城市PGIS的简要结构主要包含城市PGIS控制中心、分区控制中心、出行前信息传输显示子系统、出行途中信息传输显示子系统和停车场数据采集。各停车场向分区控制中心传输采集到的动态数据，分区控制中心再将相关数据传输给城市PGIS控制中心。城市控制中心将信息传输给出行前信息
.
.
传输显示子系统和出行途中信息传输显示子系统，给予驾驶员相应的引导。
图5 未来城市PGIS简要结构模式图
三、关键技术分析
对停车场动态数据的采集
动态数据信息采集的对象主要是车辆，将车辆的运动状态和出入情况转换为电信号输出。结合车辆的本身特点，信息采集目前主要有以下这些具体方法：微波检测、超声波检测、电磁波检测、红外检测、视频检测等。各种检测器也应运而生，如唤醒线圈检测器、超声波检测器、视频车辆检测器等。其中，电磁检测器和视频检测器在停车诱导系统中应用得更为广泛一些。视频检测器检测到的内容通过模式识别、计算机视觉等领域的知识和技术进行分析。停车场的信息采集是采用通过型线圈检测停车场出入车辆的数量，存在型线圈检测停车场内车位的占有情况。
在不同功能模块之间传递信息
在停车诱导系统中，采用市话电缆、数字光纤、数字微波三种手段混合使用的方式传输。根据传输方式的不同，可以基本分为有限传输和无线传输（如图6所示）。有线传输可以使用专用双绞线、同轴电缆、光纤或者通过电话线、有线电视等方式传输。无线传输可以通过微波、红外线、中长波传输信息。
.
.
图6信息传输模块中的信息传输方式分类
停车泊位数据的预测技术（智能化停车诱导系统有效停车泊位数据的预测技术研究 杨兆升）
人工神经网络（Artificial Neural Network）是20世纪80年代以来人工智能领域兴起的研究热点。它是一种运算模型，由大量的节点之间互相联结构成。每一个节点代表一种特定的输出函数。每两个节点之间的连接都代表一个对于通过该连接信号的加权值，称为权重，其值随各节点的连接程度而变化。经过训练的神经网络提取了蕴藏在样本中的非线性映射关系，并以权值的分布形式贮藏起来。在运行阶段，当向神经网络输入非训练样本后，便能完成从输入的空间到输出的空间的任意非线性映射，进而正确描述无法用数学关系来描述的规律。
模糊逻辑和神经网络已经在交通领域有了诸多应用。在实现使用模糊神经网络预测有效停车泊位数据的过程中，模糊神经网络的设计尤其关键。图7表示了应用于有效停车泊位数据预测中的模糊神经网络示意图。
图7 模糊神经网络设计图示
输入原始数据：各个时间段的有效停车泊位数据。例如，从10点10分到
.
.
10点20某停车场的有效停车泊位数据为14个，若规中每小时在每隔10分钟为1个输入数据的单位，那么输入的点则对应为（10.2，14）。
模糊化器：对神经网络的输入为1（若停车场中尚有有效停车泊位，则模糊化器输出为1；否则模糊化器输出为0）。
神经网络：神经网络的输入变为（10.2，1）。以大量的数据进行模糊神经网络的训练时，误差满足预定的条件时，训练结束。
逆模糊化器：输出预测数据，人类可以理解。例如在某一个特定时间段内该停车场是否有空余的停车泊位。
评价：鉴于模糊化程度较高，仅为“空，满”信息，故该方法设计可以应用在对有效停车泊位数据精度要求不高的情况下。比如，应用在通向停车场的主要道路旁边的电子显示屏的有效停车泊位数据预测上。
停车场有效停车泊位数据库的建立（智能化停车诱导系统有效停车泊位数据的预测技术研究 杨兆升）
城市停车场的专用有效停车泊位数据库的建立应该体现如下三条原则： （1）数据库应尽量包括该城市大多数停车场的有效停车泊位的历史数据。 （2）数据库的设计要在时间长度上尽可能大的体现停车场的有效停车泊位的历史数据。
（3）数据库的设计应该较好地支持数据库管理、查询、插入、删除等数据库基本操作。
四、案例分析
德国科隆市停车诱导系统（德国科隆市停车诱导系统 赵艳莉）
自从1986年器停车诱导系统开始实施操作，一直在进行完善和改进。1998年有所延伸，装置了新型的具有艺术性的展示技术的标志牌，并且在贸易展览中心附近建了一座多功能控制中心。整个系统的运作又市政府交通管理中心管理。
在每个停车场设置电脑计数器，监控车辆的进入和离开。每个停车场将剩余的车位数据传输给市交通监控中心，这些数据经过处理之后，再被输送到城市街道上每个动态指示牌，因此每个区域以及区域外的停车场使用情况的信息是实时
.
.
动态的。在科隆的系统中，共有110个显示动态停车容量和170个方向的指示牌。科隆市的交通信息是公开、共享的，可以通过多种途径获得交通信息，比如图文电视、广播、电话、电台、甚至互联网。
科隆市的停车诱导系统的导向计数牌分为两个层次。第一层次：在未进入内城区域前，有导向指示牌预告区域总的停车位剩余数。第二层次：在内城区域，诱导信息更加详尽，会告知驾驶员其所在位置的前后左右的停车场位置与剩余车位数。这样的指示牌数量比较多，几乎每个路口及公共设施附近都有指示牌，以引导司机尽快找到需要的停车库。
停车换乘措施（Parking+Ride）:在以科隆大教堂为中心的放射道路上设有120个停车换乘系统。当司机知道区域内没有停车位时，就会在外围采用停车换乘系统，换乘轨道交通或公共汽车到达目的地。科隆的停车诱导系统仍在不断完善，设想将外围的停车换乘措施的1600个停车位信息也纳入系统，并且动态指示牌的设计更加艺术化和易于识别。通过技术进步及深入的开发，系统逐步达到最优状态。
我国停车诱导系统的应用情况（停车诱导系统的发展与应用特点分析 何国丰）
近十年以来，停车诱导系统行业在我国得到了快速迅猛的发展。截止到2013年上半年，停车诱导系统已经覆盖了我国包括港澳台在内的28个省市。北京、上海在这些省市中应用最广。北京的王府井、西单、中关村地区等7个区域，上海的黄浦区、徐汇区、静安区、虹口区等10个区域最为普及。
上海的停车诱导系统从2002年便开始建设。黄浦区、静安区等10个区域陆陆续续完成建设并且投入使用，但是仍存在很多不足之处。2008年到2009年，上海即将举办世博会，于是加大了对停车诱导系统的功能完善和优化力度，该地区停车诱导系统水平不断提升。世博会召开前夕，上海的停车诱导系统已经实现全市公共停车场库信息联网和中心区停车诱导多方式信息发布，成功覆盖所有市区主要区域，为世博会期间上海市的交通畅行做出了巨大的贡献。
作为首都，北京市的停车诱导系统建设比上海还早一年，也就是2001年便开始投入了停车诱导系统的建设。北京王府井地区停车诱导系统是我国第一个停车场诱导系统的应用案例。目前，北京的停车诱导系统主要集中在CBD、金融街、
.
.
王府井、中关村和崇文门新世界地区五处，总共覆盖了上百家停车场近5万个停车位，在工作日高峰期停车场的利用率达80%以上。
参考文献
1．何国丰, 停车诱导系统的发展与应用特色分析, 出版物名称，页码范围，年月
周智勇，城市停车诱导信息系统发展应用综述, 出版物名称，页码范围，年月单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善 教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都可以大到不可思议。 2． 3．
.
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容