本發(fā)明涉及定點(diǎn)定向停車(chē)，特別是一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、共享電單車(chē)的普及極大地方便了城市短途出行，為規(guī)范管理保障道路通行順暢，當(dāng)前普遍采用定點(diǎn)定向停車(chē)方式，通過(guò)電子圍欄、二維碼識(shí)別、智能鎖控等技術(shù)手段，引導(dǎo)用戶(hù)在指定區(qū)域內(nèi)停放。

2、共享電單車(chē)的停車(chē)點(diǎn)大多分布在交通樞紐、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)以及公共交通接駁點(diǎn)等區(qū)域，這些區(qū)域往往人流量大，停車(chē)需求高，而停車(chē)空間有限，因此需要更加精確的技術(shù)手段來(lái)確保車(chē)輛能夠停放在合規(guī)的區(qū)域；然而，由于當(dāng)前停車(chē)區(qū)域的管理高度依賴(lài)gps定位，容易受到環(huán)境因素的影響，在高架橋、立交橋等環(huán)境下，gps信號(hào)的穩(wěn)定性較差，系統(tǒng)在判定停車(chē)位置時(shí)易出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致用戶(hù)體驗(yàn)不佳

3、為應(yīng)對(duì)gps信號(hào)不穩(wěn)定的問(wèn)題，部分傳統(tǒng)方案采用擴(kuò)大電子圍欄范圍或增加信號(hào)基站方式，通過(guò)容錯(cuò)機(jī)制減少誤判；但過(guò)大的圍欄范圍會(huì)導(dǎo)致用戶(hù)停放不夠精準(zhǔn)，影響城市管理；增加基站或優(yōu)化信號(hào)接收設(shè)備雖然可以提升部分區(qū)域的定位精度，但在立交橋、高架橋下等環(huán)境下，仍無(wú)法完全避免gps信號(hào)漂移；因此，在這些特殊環(huán)境下，如何提升定位精準(zhǔn)度，成為共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、本發(fā)明提供了一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)解決gps信號(hào)受干擾導(dǎo)致電子圍欄誤判，擴(kuò)大圍欄降低管理精度，信號(hào)優(yōu)化難以徹底消除高架區(qū)域漂移問(wèn)題的問(wèn)題。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)，其包括，

5、車(chē)輛定位模塊，包括超寬帶uwb定位單元和gps信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)單元，用于獲取共享電單車(chē)的當(dāng)前位置；

6、停車(chē)區(qū)域匹配模塊，用于判斷車(chē)輛是否位于合規(guī)停車(chē)范圍內(nèi)；

7、視覺(jué)識(shí)別模塊，包括超廣角攝像頭和邊緣計(jì)算單元，用于在停車(chē)區(qū)域內(nèi)，基于超廣角攝像頭和邊緣計(jì)算單元對(duì)停放車(chē)輛進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，判斷車(chē)輛是否按預(yù)設(shè)方向停放，用于與用戶(hù)端識(shí)別的方向數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)；

8、車(chē)輛朝向檢測(cè)模塊，包括慣性測(cè)量單元imu及電子羅盤(pán)，用于獲取車(chē)輛停放方向數(shù)據(jù)，并與停車(chē)區(qū)域的預(yù)設(shè)方向標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)；

9、車(chē)輛停放復(fù)核模塊，在用戶(hù)停車(chē)完成后，基于視覺(jué)識(shí)別模塊對(duì)車(chē)輛停放姿態(tài)進(jìn)行二次復(fù)核，結(jié)合邊緣計(jì)算單元對(duì)車(chē)輛停放位置、停放角度進(jìn)行自動(dòng)判定，并調(diào)用電子圍欄數(shù)據(jù)，再次確認(rèn)車(chē)輛位置是否超出合規(guī)停車(chē)區(qū)域范圍；

10、停車(chē)管理模塊，用于在確認(rèn)車(chē)輛位置和停放方向合規(guī)后，解鎖結(jié)算功能，允許用戶(hù)完成鎖車(chē)操作，并將車(chē)輛停車(chē)位置、停放朝向和停車(chē)時(shí)間數(shù)據(jù)同步至云端數(shù)據(jù)庫(kù)。

11、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：車(chē)輛定位模塊中，檢測(cè)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)gps信號(hào)質(zhì)量，當(dāng)gps信號(hào)滿(mǎn)足預(yù)設(shè)穩(wěn)定性要求時(shí)，采用gps數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，若gps信號(hào)質(zhì)量低于預(yù)設(shè)閾值，則調(diào)用超寬帶uwb定位單元進(jìn)行位置校正；

12、所述gps信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)單元，用于判斷gps信號(hào)是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)穩(wěn)定性要求，并在gps信號(hào)質(zhì)量低于閾值時(shí)，調(diào)用超寬帶uwb定位單元進(jìn)行位置校正。

13、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述停車(chē)區(qū)域匹配模塊，基于車(chē)輛定位模塊獲取的車(chē)輛位置信息，調(diào)用停車(chē)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)比當(dāng)前車(chē)輛位置與預(yù)設(shè)停車(chē)區(qū)域的邊界數(shù)據(jù)，判斷車(chē)輛是否位于合規(guī)停車(chē)范圍內(nèi)；

14、所述視覺(jué)識(shí)別模塊中的超廣角攝像頭設(shè)置在停車(chē)區(qū)域內(nèi)的固定支架或燈桿上，覆蓋整個(gè)停車(chē)區(qū)域，并通過(guò)邊緣計(jì)算單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行本地處理。

15、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述車(chē)輛朝向檢測(cè)模塊中的imu傳感器與電子羅盤(pán)集成于共享電單車(chē)中，實(shí)時(shí)獲取車(chē)輛的姿態(tài)信息和停放角度；

16、所述車(chē)輛朝向檢測(cè)模塊中，若車(chē)輛位置合規(guī)但方向偏離預(yù)設(shè)方向，則向用戶(hù)發(fā)送調(diào)整方向的提示信息，發(fā)送途徑選用戶(hù)終端和車(chē)載語(yǔ)音。

17、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述車(chē)輛停放復(fù)核模塊包括基于ai視覺(jué)的停車(chē)區(qū)域監(jiān)測(cè)單元，用于識(shí)別停放車(chē)輛是否占用人行道、盲道或非停車(chē)區(qū)域，并在違規(guī)停放時(shí)向停車(chē)管理模塊發(fā)送告警信息。

18、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：該系統(tǒng)的停車(chē)方法為：

19、步驟s1，用戶(hù)騎行至目標(biāo)停車(chē)區(qū)域后，由車(chē)輛定位模塊獲取當(dāng)前車(chē)輛位置信息，同時(shí)檢測(cè)gps的信號(hào)質(zhì)量；

20、若gps信號(hào)質(zhì)量滿(mǎn)足預(yù)設(shè)穩(wěn)定性要求，則使用gps數(shù)據(jù)進(jìn)行車(chē)輛定位；

21、若gps信號(hào)質(zhì)量低于預(yù)設(shè)閾值，則調(diào)用超寬帶uwb定位單元進(jìn)行車(chē)輛位置校正；

22、步驟s2，基于步驟s1確定的車(chē)輛位置信息，調(diào)用停車(chē)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)比當(dāng)前車(chē)輛位置與預(yù)設(shè)停車(chē)區(qū)域邊界數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前車(chē)輛是否位于合規(guī)停車(chē)范圍內(nèi)；

23、步驟s3，在停車(chē)區(qū)域內(nèi)，基于超廣角攝像頭和邊緣計(jì)算單元對(duì)停放車(chē)輛進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，判斷車(chē)輛是否按預(yù)設(shè)方向停放；

24、采用車(chē)載慣性測(cè)量單元imu及電子羅盤(pán)獲取車(chē)輛停放方向數(shù)據(jù)，并與停車(chē)區(qū)域的預(yù)設(shè)方向標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)；

25、若車(chē)輛位置合規(guī)但方向偏離預(yù)設(shè)方向，則向用戶(hù)發(fā)送調(diào)整方向的提示信息；

26、步驟s4，用戶(hù)停車(chē)完成后，基于視覺(jué)識(shí)別模塊對(duì)車(chē)輛停放姿態(tài)進(jìn)行二次復(fù)核，結(jié)合邊緣計(jì)算單元對(duì)車(chē)輛停放位置、停放角度進(jìn)行自動(dòng)判定；

27、步驟s3中，基于步驟s1確定的車(chē)輛位置信息，并調(diào)用電子圍欄數(shù)據(jù)，再次確認(rèn)車(chē)輛位置是否超出合規(guī)停車(chē)區(qū)域范圍；

28、步驟s5，停車(chē)管理模塊確認(rèn)車(chē)輛位置和停放方向合規(guī)后，解鎖結(jié)算功能，允許用戶(hù)完成鎖車(chē)操作，并將車(chē)輛停車(chē)位置、停放朝向、停車(chē)時(shí)間等數(shù)據(jù)同步至云端數(shù)據(jù)庫(kù)。

29、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述由車(chē)輛定位模塊獲取當(dāng)前車(chē)輛位置信息，同時(shí)檢測(cè)gps的信號(hào)質(zhì)量的步驟為，

30、車(chē)輛定位模塊通過(guò)gps信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)單元獲取當(dāng)前車(chē)輛的gps數(shù)據(jù)，表示為：

31、pgps＝(xgps,ygps,zgps,tgps,snrgps)，

32、其中，pgps表示gps采集的原始位置信息，xgps表示gps提供的車(chē)輛位置在x軸方向的坐標(biāo)值，ygps表示gps提供的車(chē)輛位置在y軸方向的坐標(biāo)值，zgps表示gps提供的車(chē)輛位置在z軸方向的坐標(biāo)值，tgps表示gps信號(hào)的時(shí)間戳，snrgps表示gps信號(hào)的信噪比，

33、多次采集gps數(shù)據(jù)，計(jì)算位置偏差方差計(jì)算公式為：

34、

35、其中，表示gps位置數(shù)據(jù)的方差，n表示采樣的gps數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，表示第j個(gè)gps數(shù)據(jù)點(diǎn)到均值的偏差，計(jì)算公式為：

36、

37、其中，分別表示第j個(gè)gps采樣點(diǎn)的坐標(biāo)值，分別表示所有g(shù)ps采樣點(diǎn)的均值坐標(biāo)，表示gps采樣點(diǎn)的平均偏移距離，計(jì)算公式為：

38、

39、判斷gps信號(hào)質(zhì)量是否滿(mǎn)足預(yù)設(shè)穩(wěn)定性要求，設(shè)定gps信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定性閾值τgps，若滿(mǎn)足以下條件，則認(rèn)為gps信號(hào)質(zhì)量穩(wěn)定，采用gps數(shù)據(jù)進(jìn)行定位，否則，調(diào)用uwb進(jìn)行位置校正：

40、

41、其中，τgps為gps信號(hào)質(zhì)量的方差閾值，snrmingps信號(hào)的最低可接受信噪比閾值，

42、若gps信號(hào)質(zhì)量低于閾值，改用uwb進(jìn)行定位，uwb計(jì)算位置為：

43、puwb＝(xuwb,yuwb,zuwb,tuwb)，

44、其中，puwb表示uwb采集的位置信息，xuwb,yuwb,zuwb分別表示uwb計(jì)算得到的車(chē)輛位置坐標(biāo)，tuwb表示uwb采集時(shí)間戳，

45、采用加權(quán)融合方法計(jì)算最終車(chē)輛位置，融合公式為：

46、p＝wgpspgps+wuwbpuwb，

47、其中，p為最終融合后的車(chē)輛位置信息，wgps,wuwb為gps和uwb的權(quán)重，計(jì)算方式為：

48、

49、其中，snruwb為uwb信號(hào)的信噪比。

50、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述對(duì)比當(dāng)前車(chē)輛位置與預(yù)設(shè)停車(chē)區(qū)域邊界數(shù)據(jù)，判斷當(dāng)前車(chē)輛是否位于合規(guī)停車(chē)范圍內(nèi)的步驟為，

51、調(diào)用停車(chē)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取合規(guī)停車(chē)區(qū)域邊界數(shù)據(jù)，設(shè)停車(chē)區(qū)域數(shù)據(jù)庫(kù)提供合規(guī)停車(chē)區(qū)域的邊界信息：

52、r＝{(xk,yk)|k＝1,2,…,m}，

53、其中，r為合規(guī)停車(chē)區(qū)域的邊界點(diǎn)集合，m表示邊界點(diǎn)的數(shù)量，(xk,yk)為邊界點(diǎn)坐標(biāo)，

54、采用點(diǎn)在多邊形內(nèi)部判斷算法判斷車(chē)輛位置p(x,y)是否位于合規(guī)停車(chē)區(qū)域，計(jì)算穿越邊界的次數(shù)，計(jì)算公式為：

55、

56、其中，c為穿越邊界的次數(shù)，若c為奇數(shù)，則車(chē)輛位于合規(guī)停車(chē)范圍內(nèi)，否則車(chē)輛超出合規(guī)范圍，

57、計(jì)算車(chē)輛當(dāng)前位置與停車(chē)區(qū)域邊界點(diǎn)的最小歐幾里得距離，計(jì)算公式為：

58、

59、其中，dmin表示車(chē)輛位置到合規(guī)停車(chē)區(qū)域邊界的最短距離，

60、設(shè)停車(chē)區(qū)域的容差范圍為δr，如果滿(mǎn)足：

61、dmin≤δr，則認(rèn)為車(chē)輛處于合規(guī)停車(chē)區(qū)域內(nèi)，否則車(chē)輛停放不合規(guī)。

62、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于超廣角攝像頭和邊緣計(jì)算單元對(duì)停放車(chē)輛進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，判斷車(chē)輛是否按預(yù)設(shè)方向停放的步驟為，

63、視覺(jué)識(shí)別模塊的超廣角攝像頭獲取停車(chē)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)，表示為：

64、i＝{if|f＝1,2,…,f}，

65、其中，i為停車(chē)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)集，if表示第f幀圖像，f為圖像幀總數(shù)，

66、使用邊緣計(jì)算單元對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行輪廓提取，提取停放車(chē)輛的輪廓區(qū)域，提取公式為：

67、cv＝{(xc,yc)|c＝1,2,…,c}，

68、其中，cv表示車(chē)輛輪廓的像素點(diǎn)集合，c為輪廓像素點(diǎn)的總數(shù)，(xc,yc)表示第c個(gè)輪廓點(diǎn)的像素坐標(biāo)，

69、采用最小外接矩形法計(jì)算車(chē)輛主方向角，計(jì)算公式為：

70、

71、其中，θv表示視覺(jué)識(shí)別的車(chē)輛方向角，xmax,xmin輪廓邊界的最右端與最左端坐標(biāo)，ymax,ymin輪廓邊界的最上端與最下端坐標(biāo)，

72、車(chē)輛朝向檢測(cè)模塊通過(guò)imu傳感器獲取車(chē)輛姿態(tài)信息pimu：

73、pimu＝(αimu,βimu,γimu,timu)，

74、其中，pimu表示imu采集的姿態(tài)信息，αimu,βimu,γimu分別表示車(chē)輛的橫滾角、俯仰角和偏航角，timu表示imu數(shù)據(jù)的時(shí)間戳，

75、電子羅盤(pán)獲取磁場(chǎng)數(shù)據(jù)，計(jì)算車(chē)輛磁方位角，計(jì)算公式為：

76、

77、其中，θm表示電子羅盤(pán)計(jì)算的車(chē)輛方向角，bx,by分別表示磁場(chǎng)傳感器在x軸和y軸上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，

78、比對(duì)車(chē)輛方向角是否符合預(yù)設(shè)方向，設(shè)停車(chē)區(qū)域的預(yù)設(shè)方向標(biāo)準(zhǔn)為θstd，判斷車(chē)輛方向偏差：

79、δθ＝min(|θv-θstd|,|θm-θstd|)，

80、其中，δθ表示車(chē)輛方向與預(yù)設(shè)方向的偏差角度，

81、若δθ超過(guò)閾值θmax用戶(hù)終端和車(chē)載語(yǔ)音模塊發(fā)送調(diào)整提示信息。

82、作為本發(fā)明所述一種共享電單車(chē)定點(diǎn)定向停車(chē)系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述基于視覺(jué)識(shí)別模塊對(duì)車(chē)輛停放姿態(tài)進(jìn)行二次復(fù)核，結(jié)合邊緣計(jì)算單元對(duì)車(chē)輛停放位置、停放角度進(jìn)行自動(dòng)判定的步驟為，

83、視覺(jué)識(shí)別模塊在用戶(hù)完成停車(chē)后，重新采集停車(chē)區(qū)域圖像i'：

84、i'＝{i'f|f＝1,2,…,f'}，

85、其中，i'表示停車(chē)復(fù)核階段的圖像數(shù)據(jù)集，i'f表示第f幀復(fù)核圖像，f'為復(fù)核圖像幀總數(shù)，

86、再次識(shí)別車(chē)輛輪廓，計(jì)算復(fù)核階段的車(chē)輛輪廓，計(jì)算公式為：

87、c'v＝{(x'c,y'c)|c＝1,2,…,c'}，

88、其中，c'v為復(fù)核階段車(chē)輛輪廓的像素點(diǎn)集合，c'為復(fù)核階段輪廓像素點(diǎn)的總數(shù)，

89、計(jì)算二次復(fù)核階段的車(chē)輛方向角，計(jì)算公式為：

90、

91、其中，θ'v表示二次復(fù)核階段視覺(jué)識(shí)別的車(chē)輛方向角，x'max,x'min復(fù)核階段車(chē)輛輪廓邊界的最右端與最左端坐標(biāo)，y'max,y'min復(fù)核階段車(chē)輛輪廓邊界的最上端與最下端坐標(biāo)，

92、調(diào)用電子圍欄數(shù)據(jù)，確認(rèn)位置是否合規(guī)，電子圍欄數(shù)據(jù)庫(kù)提供停車(chē)區(qū)域的邊界信息re：

93、re＝{(xm,ym)|m＝1,2,…,m'}，

94、其中，re為電子圍欄定義的停車(chē)區(qū)域邊界點(diǎn)集合，m'為電子圍欄邊界點(diǎn)數(shù)量，(xm,ym)為電子圍欄邊界點(diǎn)坐標(biāo)，

95、判斷車(chē)輛最終位置p(x',y')是否位于合規(guī)停車(chē)區(qū)域內(nèi)：

96、

97、若d'min>δr認(rèn)定車(chē)輛違規(guī)停放，并向停車(chē)管理模塊發(fā)送告警信息。

98、本發(fā)明有益效果為：本發(fā)明，采用gps信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)機(jī)制，通過(guò)多次采樣計(jì)算gps數(shù)據(jù)的方差，評(píng)估定位精度，若信號(hào)穩(wěn)定則直接采用gps定位，否則調(diào)用uwb進(jìn)行位置校正，并采用加權(quán)融合算法計(jì)算最終位置信息，從而有效解決了高架橋、立交橋等環(huán)境下gps信號(hào)漂移的問(wèn)題，提高車(chē)輛定位的穩(wěn)定性。

99、本發(fā)明，在停車(chē)區(qū)域匹配采用多邊形包圍算法和歐幾里得距離計(jì)算，保障車(chē)輛停放位置合規(guī)，并通過(guò)設(shè)定停車(chē)區(qū)域容差范圍，有效過(guò)濾可能因定位誤差導(dǎo)致的誤判，避免因gps或uwb誤差導(dǎo)致的不必要處罰；在定向停車(chē)方面，停車(chē)區(qū)域安裝超廣角攝像頭，結(jié)合邊緣計(jì)算單元對(duì)停放車(chē)輛進(jìn)行視覺(jué)識(shí)別，采用最小外接矩形法計(jì)算車(chē)輛主方向角，同時(shí)結(jié)合imu傳感器和電子羅盤(pán)，通過(guò)計(jì)算姿態(tài)信息和磁方位角，準(zhǔn)確判斷車(chē)輛的朝向，保障車(chē)輛按預(yù)設(shè)方向停放，若偏差超出閾值，則向用戶(hù)發(fā)送調(diào)整提示，有效提升定向停車(chē)的規(guī)范性。

100、本發(fā)明，停車(chē)后二次復(fù)核車(chē)輛的停放狀態(tài)，再次獲取停車(chē)區(qū)域圖像并計(jì)算車(chē)輛輪廓，避免停車(chē)后被外力移動(dòng)導(dǎo)致違規(guī)；在停車(chē)管理層面，通過(guò)電子圍欄數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)一步校驗(yàn)車(chē)輛位置是否超出停車(chē)范圍，結(jié)合二次視覺(jué)檢測(cè)，提高停車(chē)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，并在車(chē)輛違規(guī)停放時(shí)觸發(fā)告警，提高停車(chē)管理的智能化水平。