一种基于RFID和无人机的停车引导系统及工作方法技术方案

本发明专利技术的目的是提供一种基于RFID和无人机的停车引导系统及工作方法，将RFID技术结合软件无线电应用到停车领域。通过无人机搭载USRP B200设备的方式，获取RFID射频车牌的射频信号，再经过RFID室内定位算法的处理，精确定位车辆位置。利用无人机上的摄像头采集车辆周围的环境信息和停车位信息并发送到管理平台，由管理平台的图像处理模块分析处理，从而获取未被选定的空闲停车位的位置。将车辆位置、空闲停车位的位置和车辆周围的环境信息作为路线规划的输入参数，通过路线规划算法，为车辆规划出停车的最短路线。快速帮助车主找到离车辆最近的空闲停车位，由无人机根据规划好的路线引导停车，节省车主的停车时间。

A parking guidance system and its working method based on RFID and UAV

【技术实现步骤摘要】
一种基于RFID和无人机的停车引导系统及工作方法
本专利技术涉及引导停车
，尤其涉及一种基于RFID和无人机的停车引导系统及工作方法。
技术介绍
在停车场高峰期，寻找停车位困难的问题一直影响着人们的生活，随着轿车的日益增多，这一问题更加的突出。在寻找停车位的过程中，不仅会造成停车场的交通堵塞，浪费车主的宝贵时间，而且车辆会消耗大量能源，造成能源的浪费。现有的停车场系统大多数是统计车辆的进出，结合停车位的总数，将剩余的停车位数目显示在停车场进出口的屏幕上，但这并不能解决车辆寻找停车位困难的问题，当车辆进入停车场时，依然会陷入寻找停车位的痛苦中。为了改善现有的停车场的状况，目前提出了许多停车场系统的方案，可以将现有的大多数方案归结为以下两种。一种是在车辆上安装车载设备，与可移动设备通信，从而达到引导车辆停车的目的，但这种方案需要在车辆上安装固定设备，给车主带来经济的压力。另外一种是在每个停车位上部署大量的传感器，检测停车位是否空闲，另外，还需要建立通信基站，与可移动设备进行通信，达到引导车辆停车的目的。这种方案不适用于所有的场景，并且会花费大量的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于RFID和无人机的停车引导系统及工作方法，该系统不需要车辆安装特定的车载设备，只需要安装RFID射频车牌，就能达到与可移动设备通信的目的，不会给车主带来经济的压力。由于现在大多数停车场都设置在地下，地下空间中GPS信号非常弱，为了解决这个问题，本专利技术使用RFID室内定位技术，定位车辆位置。停车位周围不需要部署各种传感器，通过图像识别技术，实时更新空闲车位，从而可有效解决现有方案存在的问题。利用无人机的通信模块将USRPB200接收到的车牌射频信号和摄像头采集的图像数据传送给无人机管理平台，无人机管理平台的定位处理模块根据接收的射频信号定位车辆位置，管理平台的图像处理模块根据图像数据判断空闲停车位并且规划无人机到达空闲停车位的最短路线，同时将路线发送给无人机，由无人机引导车辆停车。本专利技术提供一种基于RFID和无人机的停车引导系统，包括若干个无人机和无人机管理平台，所述无人机内部包含USRP阅读器，图像采集模块和控制模块，USRP阅读器由USRPB200设备和天线组成，图像采集模块由若干个摄像头组成，当定位车辆位置后，无人机以车辆为起点，采集停车位信息和车辆周围的环境信息，并由通信模块发送到后台处理；控制模块由语音模块组成，当无人机接收到到达空闲停车位的最短路径后，启动语音模块，无人机以语音的方式引导车辆到达指定停车位。USRP阅读器是由USRPB200设备和天线组成，由于传统的RFID阅读器体型较大，重量较重，需要搭载在较大的无人机上，较大的无人机在地下停车场会对人的安全带来隐患，所以选用型号较小的软件无线电设备代替传统阅读器。AirspyR2，USRPB200等设备都是型号较小的设备，可以搭载在较小的无人机上，提高安全性。本专利技术选用USRPB200设备，该设备射频工作范围为70MHz-6GHz,RFID超高频频率范围为860MHz-960MHz,所以该设备可以设计成遵循RFID标准通信协议的RFID超高频阅读器，可以向RFID射频车牌发送Query，ACK，QueryRep等命令，本专利技术称之为USRP阅读器。进一步改进在于：所述无人机管理平台主要由数据存储模块、定位处理模块和图像处理模块组成，数据存储模块负责存储车辆信息及无人机所处位置，无人机状态；定位处理模块对接收的RFID射频信号进行分析处理，确定车辆在停车场的位置，图像处理模块是对图像数据进行处理，分析出空闲停车位，并利用路线规划算法，确定离车辆最近的未被选定的空闲停车位的路线。无人机管理平台主要由数据存储模块、定位处理模块和图像处理模块组成。数据存储模块负责存储车辆信息，包括车牌号,车主联系方式，银行号码，车辆进入停车场时间等信息。另外，该模块还存储无人机所处位置，无人机状态等信息，方便管理平台调度无人机。定位处理模块主要功能是对接收的RFID射频信号进行分析处理，确定车辆在停车场的位置。图像处理模块是对图像数据进行处理，分析出空闲停车位，并利用路线规划算法，确定离车辆最近的未被选定的空闲停车位的路线。无人机管理平台是Windows应用程序，开发语言为C#，使用MVC的开发模式。进一步改进在于：所述无人机上的摄像头采集的图像主要包括车辆周围的环境信息和停车位信息，无人机搭载的摄像头将采集的图像通过通信模块发送给无人机管理平台上的图像处理模块，该模块接收到图片后，开始处理每张图片。进一步改进在于：所述无人机管理平台存储了整个停车场的地图，每个停车位的编号对应停车位在停车场中的位置，通过编号快速搜索停车位的位置，确定了停车位的位置，再结合车辆位置和车辆环境信息，就开始对无人机进行路线规划。本专利技术还提供一种基于RFID和无人机的停车引导系统的工作方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：当车辆进入停车场入口时，安装在入口的USRP阅读器读取RFID射频车牌信息，并将读取的车牌信息通过通信模块传送至PC端的无人机管理平台中进行存储；管理平台存储的车辆基本信息，包括车牌号，车主联系方式，银行号码，车辆的停车时间的信息；步骤2：管理平台判断有新的车辆进入停车场后，根据存储在平台中的无人机的状态信息，对停靠在无人机停放区的空闲无人机进行调度，收到调度指令的空闲无人机起飞，开始寻找车辆；步骤3：搭载在空闲无人机上的USRP阅读器，开始发送Query查询命令，在查询范围内的RFID射频车牌与阅读器进行通信，阅读器将接收到的反向散射信号通过通信模块传送到管理平台；平台对射频信号进行分析处理，根据分析出的车牌号判断是否是新进入的车辆；如果是新进入的车辆，则根据RFID室内定位算法，定位车辆在停车场中的位置并开始规划无人机到该车辆的路线，将规划的路线发送给无人机；如果不是新进入的车辆，则重新处理其它的射频信号；步骤4：无人机接收到路线后，根据路线到达车辆位置；无人机开启摄像头，以车辆的位置为起始点，开始采集车辆周围的环境信息和停车位信息，并将采集的图像信息通过通信模块发送到后台管理平台中；管理平台的图像处理模块根据图像信息分析出空闲停车位的位置，然后，通过路线规划模块规划出车辆到达最近的且没有被选定的空闲停车位的路线，并选定该停车位，存储停车位编号；无人机管理平台将路线发送给无人机，由无人机引导车辆停车；步骤5：无人机以语音的方式引导车辆，在行驶过程中，摄像头周期性地采集图像信息，如果检测出路线堵塞，则重新规划路线；步骤6：车辆到达选定的停车位后，管理平台将停车位的编号以短信的形式发送到车主的手机上，方便车主取车；步骤7：车辆驶离停车场，到达停车场出口后，出口的USRP阅读器检测到车辆，将车辆信息发送到管理平台。管理平台根据车辆的停车时间，进行收费。进一步改进在于：所述步骤2中的获取车辆位置过程分为获取车牌射频信号和处理车牌射频信号两个部分，获取车牌射频信号部分的方法为搭载在无人机上的U本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于RFID和无人机的停车引导系统，其特征在于：包括若干个无人机和无人机管理平台，所述无人机内部包含USRP阅读器，图像采集模块和控制模块，USRP阅读器由USRPB200设备和天线组成，图像采集模块由若干个摄像头组成，当定位车辆位置后，无人机以车辆为起点，采集停车位信息和车辆周围的环境信息，并由通信模块发送到后台处理；控制模块由语音模块组成，当无人机接收到到达空闲停车位的最短路径后，启动语音模块，无人机以语音的方式引导车辆到达指定停车位。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于RFID和无人机的停车引导系统，其特征在于：包括若干个无人机和无人机管理平台，所述无人机内部包含USRP阅读器，图像采集模块和控制模块，USRP阅读器由USRPB200设备和天线组成，图像采集模块由若干个摄像头组成，当定位车辆位置后，无人机以车辆为起点，采集停车位信息和车辆周围的环境信息，并由通信模块发送到后台处理；控制模块由语音模块组成，当无人机接收到到达空闲停车位的最短路径后，启动语音模块，无人机以语音的方式引导车辆到达指定停车位。


2.如权利要求1所述的一种基于RFID和无人机的停车引导系统，其特征在于：所述无人机管理平台主要由数据存储模块、定位处理模块和图像处理模块组成，数据存储模块负责存储车辆信息及无人机所处位置，无人机状态；定位处理模块对接收的RFID射频信号进行分析处理，确定车辆在停车场的位置，图像处理模块是对图像数据进行处理，分析出空闲停车位，并利用路线规划算法，确定离车辆最近的未被选定的空闲停车位的路线。


3.如权利要求1所述的一种基于RFID和无人机的停车引导系统，其特征在于：所述无人机上的摄像头采集的图像主要包括车辆周围的环境信息和停车位信息，无人机搭载的摄像头将采集的图像通过通信模块发送给无人机管理平台上的图像处理模块，该模块接收到图片后，开始处理每张图片。


4.如权利要求1所述的一种基于RFID和无人机的停车引导系统，其特征在于：所述无人机管理平台存储了整个停车场的地图，每个停车位的编号对应停车位在停车场中的位置，通过编号快速搜索停车位的位置，确定了停车位的位置，再结合车辆位置和车辆环境信息，就开始对无人机进行路线规划。


5.一种如权利要求1-4任意一项的基于RFID和无人机的停车引导系统的工作方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤1：当车辆进入停车场入口时，安装在入口的USRP阅读器读取RFID射频车牌信息，并将读取的车牌信息通过通信模块传送至PC端的无人机管理平台中进行存储；管理平台存储的车辆基本信息，包括车牌号，车主联系方式，银行号码，车辆的停车时间的信息；
步骤2：管理平台判断有新的车辆进入停车场后，根据存储在平台中的无人机的状态信息，对停靠在无人机停放区的空闲无人机进行调度，收到调度指令的空闲无人机起飞，开始寻找车辆；
步骤3：搭载在空闲无人机上的USRP阅读器，开始发送Query查询命令，在查询范围内的RFID射频车牌与阅读器进行通信，阅读器将接收到的反向散射信号通过通信模块传送到管理平台；平台对射频信号进行分析处理，根据分析出的车牌号判断是否是新进入的车辆；如果是新进入的车辆，则根据RFID室内定位算法，定位车辆在停车场中的位置并开始规划无人机到该车辆的路线，将规划的路线发送给无人机；如果不是新进入的车辆，则重新处理其它的射频信号；
步骤4：无人机接收到路线后，根据路线到达车辆位置；无人机开启摄像头，以车辆的位置为起始点，开始采集车辆周围的环境信息和停车位信息，并将采集的图像信息通过通信模块发送到后台管理平台中；管理平台的图像处理模块根据图像信息分析出空闲停车位的位置，然后，通过路线规划模块规划出车辆到达最近的且没有被选定的空闲停车位的路线，并选定该停车位，存储停车位编号；无人机管理平台将路线发送给无人机，由无人机引导车辆停车；
步骤5：无人机以语音的方式引导车辆，在行驶过程中，摄...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹤，殷宪祯，李鹏，王汝传，朱枫，程海涛，沙超，李友涛，张结魁，
申请(专利权)人：南京邮电大学，安徽晶奇网络科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32