基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统技术方案

一种基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，涉及智能停车管理领域，其能够实现合理引导停车资源、提高停车场运行效率和资源利用率、提高交通道路利用率、缓解车辆拥堵，降低管理成本。所述基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，包括：基于北斗高精度定位技术建立的城市停车泊位数字孪生图，以及基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块，其包括：被动低功耗目标编码调制单元、多目标点同步动态识别测量单元、基于光电矢量三维定位单元；还包括：停车定位的多目标定位系统样机模块，其包括：目标低功耗小型化单元、停车定位的多目标定位系统样机单元、定位系统快速现场标定单元；以及智慧停车管理系统软件模块。系统软件模块。系统软件模块。

【技术实现步骤摘要】
基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统


[0001]本专利技术涉及智能停车管理
，尤其涉及一种基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统。

技术介绍

[0002]针对城市智慧停车场车位状态智能监控的需求，采用北斗高精度定位测量的数字泊位和光电矢量三维定位技术识别泊位空余状态的新方法，开展基于光电矢量三维定位的识别技术、停车定位的多目标定位系统研制、智慧停车管理系统开发、系统示范应用验证等研究。突破北斗高精度数字泊位、矢量三维定位、光电信标低功耗被动编码调制技术等关键技术，实现在100m范围内同时对15个车位状态信息测量，形成停车定位多目标识别定位样机，在地下及道路停车环境开展验证。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，其空位余位信息显示准确率达95％以上，系统响应时间小于3秒；能够实现合理引导停车资源、提高停车场运行效率和资源利用率、提高交通道路利用率、缓解车辆拥堵，降低管理成本。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，包括：基于北斗高精度定位技术建立的城市停车泊位数字孪生图，用于给车位高精度导航奠定基础；以及基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块，包括：被动低功耗目标编码调制单元、多目标点同步动态识别测量单元、基于光电矢量三维定位单元；
[0006]所述被动低功耗目标编码调制单元，通过研究非主动发光目标在远距离室外条件下的发光特性及光照能量计算，设计的被动高亮发光靶标元器件，并定制低功耗光反馈硬件模块，依据时序特性设计高频闪烁方案对光反馈信号进行调制编码，匹配近红外不可见光的发射光源实现被动目标的高亮编码反馈，且在光电接收端设备进行时序调制编码以区分各个设备的序号；
[0007]所述多目标点同步动态识别测量单元，通过研究光电同步原理、同步授时器时间基准、同步控制时序及矢量阵列编码时序，对光电信号接收端进行同步校时，且设计对多个特定波段的矢量阵列进行脉冲调制时序，依据时序采集矢量阵列信号图像，并依据采集到的图像帧间相关特性，依次对采集到的图像做图像处理，根据时序编码识别每一个矢量阵列在图像中的位置；
[0008]所述基于光电矢量三维定位单元，用于比较分析国内外高动态测量技术的性能指标及解决方案，设计构建由被动矢量阵列、光电传感器组成的高频光电采集系统，并确定各部分之间的通信方式及接口方式，通过分析具体性能指标，推导出最优高精度测量的同步机制，以利用矢量阵列和高速硬件实现目标的三维位置姿态测量；
[0009]所述基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统还包括：停车定位的多目标定位系统样机模块，包括：目标低功耗小型化单元、停车定位的多目标定位系统样机单元、定位系统快速现场标定单元；以及智慧停车管理系统软件模块，根据停车泊位空余状态信息和高精度位置信息，提前给出行车主提供停车路径的合理化建议，并具有客户端小程序以实现车位查询、预定、诱导、电子支付，以减少停车缴费时间和返程找车时间，其响应时间小于3秒；
[0010]所述目标低功耗小型化单元，采用低功耗元器件电路定制小型化、低功耗光反馈硬件电路板，依据车辆端对测量目标的要求合理设计以实现被测目标小型化定制集成；
[0011]所述停车定位的多目标定位系统样机单元，通过分析停车定位需求，针对特定需求完善系统样机功能性能，并完成关键部件级关键技术集成调试，以形成样机并对样机进行标定、误差分析及补偿；
[0012]所述定位系统快速现场标定单元，包括摄像机内部参数子单元和传感器结构参数子单元，通过具有明确物理意义的几何结构参数，如被动矢量阵列单元中心、焦距、绝对位置、相对位置以及方向，建立被动矢量阵列坐标系与测量参考坐标系的关系，并通过进一步分析影响测量结果的精度和稳定性因素，对光电采集系统进行误差建模分析，实现定位系统的快速现场标定及测量。
[0013]实际应用时，地面停车泊位运用北斗高精度定位数字化，由光电编码矢量信标经矢量位姿系统感知，解算出泊位状态信息数据，由4G或5G通信方式传输至后台智慧停车管理系统的软件；并且，光电矢量三维定位系统的测量准确度能够与地磁、低高杆的多种方式开展对比验证。
[0014]其中，所述基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块中，基于光电矢量三维泊位空余状态测量主要由测量系统主机、被动矢量信标阵列组成，且测量系统主机包括处理器和两个高速相机；
[0015]测量系统主机利用面阵相机，被动编码光电信标反馈的红外光在面线阵相机上成像以获得相机成像平面的二维坐标，且结合面阵相机的内外参数，综合解算能够获得光电矢量信标的三维坐标，并在被测区域布置的目标点被遮挡状态，确定被测泊位的空余状态信息；
[0016]被动矢量信标阵列是被测目标上安装有光电编码矢量信标，光电编码矢量信标依据设定的识别码规律的产生光信号，高速视觉系统通过连续拍摄的方式获取光信号编码信息，并对被测目标的身份进行识别。
[0017]具体地，面阵相机由CMOS传感件及大视场角低畸变光学系统组成，使用多个合作标志点作为矢量阵列，并将多个光电编码矢量目标安装在被测物体上，形成矢量目标阵列。
[0018]进一步地，双目立体视觉测量通过检测空间点P分别在左右两台相机上的成像点P1和P2来计算该点在测量系统坐标系中的空间三维坐标值。
[0019]再进一步地，所述基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块中，三维立体空间的多目标定位与识别是在每个被测目标均放置有光电编码矢量目标，并对每个光电编码矢量目标对应设置编码电路和时序控制电路；
[0020]编码电路对每个矢量目标设置唯一的二进制识别码，二进制识别码对应光电编码矢量信标的亮灭，且二进制识别码之间满足一个识别码与其余任意识别码过“或运算”后不
能得到另一个识别码；
[0021]时序控制电路控制所有光电编码矢量信标的亮灭时序，且亮灭时序与摄像机顿时序在时间上保持同步，光电编码矢量信标按照二进制识别码亮灭时序，不断发出周期性光信号，组成定位坐标系统。
[0022]又进一步地，所述停车定位的多目标定位系统样机模块中，由位于停车区域上方的发射端系统和放置于泊位中心地表的接收端系统构成；其中，发射端系统由高速照相机、照明光源、图像采集卡、目标同步及通道分解模块、坐标解算模块、时序控制模块、同步信号发射模块组成，接收端系统由液晶快门、高反光材料、快门控制模块、逻辑控制器和同步信号接收模块组成；
[0023]工作时，实时检测地面被动光电编码信标发射的光信号，且当测量端检测到光信号时，自动解算信标的编码信息，确定车位上无车辆停靠；当有车辆停靠时，信标被车辆遮挡，该车位的光信号被阻断，以实现车位状态实时监测。
[0024]更进一步地，接收端红外反射靶标由反光材料制成的面板和液晶屏组成，且安装于泊位中心地表；矢量靶标接收来自光源的连续光，透过液晶经反光面板反本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，其特征在于，包括：基于北斗高精度定位技术建立的城市停车泊位数字孪生图，用于给车位高精度导航奠定基础；以及基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块，包括：被动低功耗目标编码调制单元、多目标点同步动态识别测量单元、基于光电矢量三维定位单元；所述被动低功耗目标编码调制单元，通过研究非主动发光目标在远距离室外条件下的发光特性及光照能量计算，设计的被动高亮发光靶标元器件，并定制低功耗光反馈硬件模块，依据时序特性设计高频闪烁方案对光反馈信号进行调制编码，匹配近红外不可见光的发射光源实现被动目标的高亮编码反馈，且在光电接收端设备进行时序调制编码以区分各个设备的序号；所述多目标点同步动态识别测量单元，通过研究光电同步原理、同步授时器时间基准、同步控制时序及矢量阵列编码时序，对光电信号接收端进行同步校时，且设计对多个特定波段的矢量阵列进行脉冲调制时序，依据时序采集矢量阵列信号图像，并依据采集到的图像帧间相关特性，依次对采集到的图像做图像处理，根据时序编码识别每一个矢量阵列在图像中的位置；所述基于光电矢量三维定位单元，用于比较分析国内外高动态测量技术的性能指标及解决方案，设计构建由被动矢量阵列、光电传感器组成的高频光电采集系统，并确定各部分之间的通信方式及接口方式，通过分析具体性能指标，推导出最优高精度测量的同步机制，以利用矢量阵列和高速硬件实现目标的三维位置姿态测量；所述基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统还包括：停车定位的多目标定位系统样机模块，包括：目标低功耗小型化单元、停车定位的多目标定位系统样机单元、定位系统快速现场标定单元；以及智慧停车管理系统软件模块，根据停车泊位空余状态信息和高精度位置信息，提前给出行车主提供停车路径的合理化建议，并具有客户端小程序以实现车位查询、预定、诱导、电子支付，以减少停车缴费时间和返程找车时间，其响应时间小于3秒；所述目标低功耗小型化单元，采用低功耗元器件电路定制小型化、低功耗光反馈硬件电路板，依据车辆端对测量目标的要求合理设计以实现被测目标小型化定制集成；所述停车定位的多目标定位系统样机单元，通过分析停车定位需求，针对特定需求完善系统样机功能性能，并完成关键部件级关键技术集成调试，以形成样机并对样机进行标定、误差分析及补偿；所述定位系统快速现场标定单元，包括摄像机内部参数子单元和传感器结构参数子单元，通过具有明确物理意义的几何结构参数，如被动矢量阵列单元中心、焦距、绝对位置、相对位置以及方向，建立被动矢量阵列坐标系与测量参考坐标系的关系，并通过进一步分析影响测量结果的精度和稳定性因素，对光电采集系统进行误差建模分析，实现定位系统的快速现场标定及测量。2.根据权利要求1所述的基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，其特征在于，地面停车泊位运用北斗高精度定位数字化，由光电编码矢量信标经矢量位姿系统感知，解算出泊位状态信息数据，由4G或5G通信方式传输至后台智慧停车管理系统的软件；并且，光电矢量三维定位系统的测量准确度能够与地磁、低高杆的多种方式开展对比验证。
3.根据权利要求1所述的基于北斗和光电矢量三维定位技术的智慧停车管理系统，其特征在于，所述基于矢量三维定位的多目标定位与识别模块中，基于光电矢量三维泊位空余状态测量主要由测量系统主机、被动矢量信标阵列组成，且测量系统主机包括处理器和两个高速相机；测量系统主机利用面阵相机，被动编码光电信标反馈的红外光在面线阵相机上成像以获得相机成像平面的二维坐标，且结合面阵相机的内外参数，综合解算能够获得光电矢量信标...

【专利技术属性】
技术研发人员：景泽涛，赵妍妍，吴宝林，李保民，孙博超，李松，李雯静，王保菊，赵涵，董宏亮，田园园，
申请(专利权)人：华航环境发展有限公司，
类型：发明
国别省市：