地下车库路径规划与灯光导航智能控制系统的研究

摘要

随着城市建设现代化水平的不断提高，地下车库已成为城市交通体系中一个重要的组成部分，其建设的数量和规模日益扩大。当车主置身于容纳众多车辆的大型地下车库中，往往很难快速、准确地找到自己的停车位，通常还会导致车库内部行车秩序混乱，既浪费了用户的时间，又降低了车库的运作效率。同时，地下车库面积大、采光差，需要依靠大量的人工照明。而传统的照明控制方式，通常是让大部分灯具持续点亮，这极大地浪费了电能，既给业主造成了很大的经济负担，又不符合当前节能减排的政策要求。 针对以上问题，本文提出一种利用照明灯光对地下车库内车辆进行自动导航的系统——地下车库路径规划与灯光导航智能控制系统。该系统能够为出入车库的车辆进行路径规划，并按照路径打开相应的灯具为车主提供灯光导航，既实现了车库的智能化管理，又能够节约车库内的照明用电。系统主要由出入口控制管理计算机、出入口管理控制设备、网络转换设备、智能灯光控制器、RFID阅读器几部分组成。智能灯光控制器、RFID阅读器相互配合获取车库内的交通信息，通过网络转换设备上传给出入口控制管理计算机，计算机根据车库内的交通信息对进出车辆进行路径规划，并将规划结果指令下发给智能灯光控制器，由智能灯光控制器控制相应灯具亮起，为车辆导航。 本文首先利用栅格法对车库进行了建模，并通过对D*Lite算法的改进，优化出一种适用于地下车库的路径规划算法。算法可以为进出车库的车辆计算出出入口与指定车位之间的最短路径。当车库交通环境发生变化，需要重新计算路径时，算法可以通过对变化节点的分析而做出相应处理，并能合理利用上一次规划路径已经计算出的数据，进行最短路径更新。通过几种算法的对比分析，改进后的算法，不仅提高了运算效率，而且更贴近实际情况。 文中还阐述了系统硬件设备的组成及功能，对智能灯光控制器的软件进行了设计，利用C#编程、SQL Server数据库等技术开发了具有视频监控、车牌识别、信息管理、收发信息、路径规划等功能的上位机软件。最后，对系统的路径规划结果进行了仿真演示，并测试了上位机与智能灯光控制器通过通信实现灯光导航的过程，验证了路径规划的准确性以及系统的可行性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 停车位难寻的问题

1．1．2 地下车库照明用电的节电问题

1．2 研究现状

1．2．1 停车引导系统研究现状

1．2．2 地下车库灯具控制方式

1．3 本课题的研究意义

1．4 论文的主要内容

第2章 系统概述

2．1 系统主要组成

2．2 系统基本工作过程

第3章 地下车库路径规划

3．1 环境建模

3．2 路径规划算法

3．2．1 Dijkstra算法

3．2．2 A*算法

3．2．3 D*Lite算法

3．2．4 地下车库路径规划算法

3．3 路径规划仿真模拟

3．3．1 车库建筑特征

3．3．2 车库建模

3．3．3 路径规划仿真

3．4 路径规划算法对比分析

第4章 车库导航系统的硬件设计

4．1 车库导航系统的硬件设备

4．1．1 网络转换设备

4．1．2 智能灯光控制器

4．1．3 RFID阅读器

4．1．4 电子标签

4．2 车库导航系统的无线通信方式

第5章 智能灯光控制器的软件设计

5．1 智能灯光控制器主程序

5．2 照明灯控制

5．2．1 照明灯控制子程序

5．2．2 微波触发中断控制子程序

5．2．3 接收上位机控灯命令子程序

5．3 写地址

5．4 车库信息检测

5．5 智能灯光控制器收发命令

5．5．1 智能灯光控制器接收命令子程序

5．5．2 智能灯光控制器发送命令子程序

第6章 上位机软件开发

6．1 上位机软件的设计思想

6．2 上位机软件的开发语言与编译环境

6．2．1 C#语言简介

6．2．2 Visual Studio2005开发平台简介

6．2．3 数据库管理系统的选择

6．3 上位机工作流程

6．4 上位机主界面

6．5 上位机功能模块

6．5．1 视频监控模块

6．5．2 车牌识别模块

6．5．3 信息管理模块

6．5．4 通信模块

6．5．5 路径规划模块

第7章 系统仿真测试

7．1 路径规划仿真

7．2 灯光导航通信测试

第8章 总结与展望

8．1 论文总结

8．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况