本发明涉及一种智能交通控制技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车系统，还涉及一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车方法。
背景技术：
随着各类大型商业综合体、高档写字楼的急剧增加，配建的大型停车场数量日益剧增，由于这些停车场的车位多，导致在停车场在正产运营时，给车主和停车场经营管理者都带来了很多困扰难题：对于车主，车辆在进入停车场后，很难判断哪个地方有空车位，只能盲目的一边开车一边找车位，这样既容易造成场内拥堵、增加车辆的油耗、污染场内空气环境，又容易引发交通事故；在取车时，很容易发生找不到车辆的停放位置。对于停车场经营管理者，难于统计停车场的车位使用情况，难于做出正确的管理策略。
目前，国内大部分停车场的车位引导及反向寻车系统还处于初步阶段。对于停车引导系统，车位检测方法主要有超声波车位探测器、无线地磁车位检测器、视频车位检测器等，引导方式主要是在场内的各主要路口安装引导显示屏，引导显示屏指示路口各方向的空车位数，供车主参考选择方向；对于反向寻车系统，目前主要有通过刷卡定位、停车时车主主动记录停车位、通过视频车位探测器记录停车位等模式，然后通过自助查询终端设备查询车辆停车信息，并在设备屏幕上生成一张静态图片，显示查询终端与停车位之间的位置关系。因此，目前的停车引导及反向寻车系统不够智能化，需要人工不断的干预才能配合系统完成引导和寻车的工作。
中国发明专利(公开号：cn107341967a)用于停车场内车位引导及快速寻车的系统，提出了一种车位引导及反向寻车的系统，主要还是通过入口信息屏以及室内信息屏指示停车场内空车位的分布，利用寻车查询机能够，输入停放车辆的车牌号，寻车查询机能够提供停放车辆的具体位置，没有动态导航精确引导到车位。
中国发明专利(公开号：cn103337196a)车位引导和反向寻车方法及其系统，在车辆进入车场后，系统会为车辆分配空车位，车主停好车后，需要在就近的刷卡定位机上刷卡定位，在取车时，需要在就近的刷卡定位机上刷卡，以获取车辆的停放位置，在场内一旦忘记了之前刷卡定位的路径，还需要重新刷卡，这种方法不够智能化，定位还是以人工干预刷卡定位为主，效率低，也不能方便快捷的引导车主找到车位。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车系统及方法，解决现有技术中停车场停车引导及寻车导航不准确、不具备动态导航功能，效率低的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车系统，包括：
车位视频探测器：用于监控车位占用情况并获取当前车位停放车辆信息；
区域管理服务器：分布于停车场内的多个位置，用于整合车位占用情况、车位停放车辆信息，并将整合后的车位占用情况上传给管理服务器；
蓝牙信标：设于停车场内已知点位，与管理服务器连接，用于计算并接收蓝牙终端设备的rssi值；
蓝牙终端设备：与管理服务器通信连接，用于获取蓝牙信标发出的rssi值，将rssi值上传至管理服务器，进行蓝牙终端设备定位和寻车导航；
管理服务器：用于向区域管理服务器、蓝牙信标发送控制指令，根据蓝牙终端设备接收到的rssi值对蓝牙终端设备进行定位，向蓝牙终端设备发送最优停车位或最优寻车导航路线。
进一步的，所述区域管理器上还连接有引导显示屏，所述引导显示屏设施于停车场内各路口，用于显示路口各方向的剩余车位数以及紧急信息的发布。
进一步的，所述管理服务器上还连接有路段视频探测器，用于监测路段内车流量。
进一步的，所述车位视频探测器上集成有车位指示灯，用于指示车位是否被占用。
优选的，所述蓝牙终端设备包括智能手机、具有蓝牙功能的手持终端pda、车载蓝牙终端。
本发明还提供一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车方法，包括管理服务器、与管理服务器通信连接的蓝牙终端设备、分布于停车场内已知位置的蓝牙信标、与区域管理器通信连接的多个区域管理器以及连接于区域管理器上的车位视频探测器；所述方法包括如下步骤：
车位视频探测器感知车位占用情况及当前车位停放车辆信息，经区域管理器整合后上传至管理服务器；
管理服务器根据蓝牙终端设备接收到的多个蓝牙信标返回的rssi值，采用蓝牙定位算法对蓝牙终端设备进行定位；
管理服务器根据车位占用情况及蓝牙终端设备所在位置计算停车最优路径，根据待寻车辆信息及蓝牙终端设备所在位置计算寻车最优路径。
进一步的，采用蓝牙定位算法对蓝牙终端设备进行定位的具体方法如下：
假设蓝牙终端设备接收到n个蓝牙信标返回的rssi值，已知n个蓝牙信标的坐标分别为b1(x1，y1)、b2(x2，y2)、b3(x3，y3)、…、bn(xn，yn)，待测蓝牙终端设备节点的位置坐标设为b(x，y)；
根据加权质心算法计算蓝牙终端设备的位置坐标，计算公式如下：
其中：i为蓝牙信标序号，1≤i≤n；wi为不同蓝牙信标对蓝牙终端设备的影响权重，由各蓝牙信标的rssi值按照以下的计算方法获取：
式中，rssimax表示为当前检测到的rssi值中的最大值，rssimin表示为当前检测到的rssi值中的最小值，rssii表示为当前bi(xi，yi)蓝牙信标接收到信号的rssi值，当rssimax-rssimin＝0时，wi取值为1。
进一步的，所述最优路径包括基于平均可达时间的最优路径，影响因素包括：物理路径长度以及路段拥堵系数。
进一步的，基于平均可达时间的最优路径计算方法如下：
利用最短路径算法dijkstra算法，找到路径距离依次最短的n条路径r1、r2、…、rn；
依据路段拥堵系数分别计算最短n条路径的可达时间，可达时间最短的即为最优路径，具体方法如下：
某一路段的理论可达时间τ计算如下：
τ＝l/v
式中：l表示路段的长度，v表示为停车场内理论最大的车辆行驶速度；
则该路段的平均可达时间t计算如下：
t＝(1+σ)τ
其中σ表示路段拥堵系数；
已知某一路径由m段路段组成，此路径的平均可达时间t表示为：
式中：tj表示该路径第j段路段的平均可达时间；σj表示该路径第j段路段拥堵系数；τj表示该路径第j段路段的理论可达时间；lj表示该路径第j段路段的长度；lc为一固定系数；kfj表示该路径第j段路段上同向行驶车流量的经验系数；krj表示该路径第j段路段上反向行驶车流量的经验系数，nfj表示为该路径第j段路段上同向行驶的车辆数，nrj表示为该路径第j段路段上反向行驶的车辆数；
计算出上述n条路径(r1、r2、…、rn)的平均可达时间依次为t1、t2、…、tn，再在这n个平均可达时间中取最小值tmin：
tmin＝min(t1、t2、…、tn)
则tmin对应的路径r即为基于平均可达时间的最优路径。
进一步的，所述路段拥堵系数采用如下方法确定：
σ＝kf(nf/δ)+kr(nr/δ)
δ＝l/lc
式中：σ表示路段拥堵系数；δ表示路段容车量；l表示路段的长度，lc为一固定系数；kf表示路段上同向行驶车流量的经验系数；kr表示路段上反向行驶车流量的经验系数；nf表示路段上同向行驶的车辆数；nr表示路段上反向行驶的车辆数。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
1.利用蓝牙定位算法及基于可达时间的最优路径算法，进行实时的定位和导航，目的性强，可有效的防止场内拥堵拥堵、减少车辆盲目找车位所产生的油耗、改善场内空气环境，防止场内交通事故的发生；
2.在停车和取车时，利用蓝牙终端设备以语音及实时动态地图的方式，导航至具体车位，不需要外加查询终端等，使用方便快捷，大大提高了停车找空车位和取车找停车位的效率，有利于提高车主的体验感、提升经营管理者的管理形象。
附图说明
图1是本发明提供的停车引导、反向寻车系统的结构框图；
图2是本发明采用的基于rssi改进的加权质心定位算法原理图；
图3本发明采用的基于平均可达时间的最优路径规划算法的流程图；
图4本发明的停车引导的流程图；
图5本发明的反向寻车的流程图。
具体实施方式
本发明公开了一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车系统及方法，通过蓝牙定位算法计算出蓝牙终端设备的实时位置，结合最优路径规划算法完成导航工作，实现在停车和取车时，自动精确导航至具体车位，有效提高了停车和取车效率，提升了停车场运营管理形象及车主的停车体验感。
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明提供的一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车系统的结构框图，包括：管理服务器、区域管理器、车位视频探测器、引导显示屏、路段视频探测器、蓝牙信标、蓝牙终端设备。
管理服务器：用于管理和控制区域管理器、车位视频探测器、引导显示屏、路段视频探测器和蓝牙信标；根据蓝牙终端设备接收到的rssi值对蓝牙终端设备进行定位，并向蓝牙终端设备发送最优停车位或最优寻车导航路线。
区域管理器：在管理服务器的管理和控制下，负责将车位视频探测器感知到的车位及对应的车辆信息进行整合后上传给管理服务器，同时根据管理服务器处理的结果，将对应的车位占用情况信息下发至引导显示屏进行显示。
车位视频探测器：安装于车位正前方，利用视频感知的方式探测所监控车位当前车位是否有车辆停放，并且识别出车辆的号牌、车身颜色、车型等信息，并将感知到的信息上传至区域管理器；同时视频感知探测器集成了车位指示灯，以此直观指示车位是否被占用。
引导显示屏：安装于场内的各路口，用于显示路口各方向的剩余车位数以及紧急信息的发布。
路段视频探测器：安装于场内各路段，用于监测路段内的车流量信息。
蓝牙信标：安装于停车场内已知点位，用于发送蓝牙广播信息，并根据蓝牙终端设备的返回信息，计算蓝牙终端设备接收到的rssi值(信号接收强度)。并将信号接收强度rssi信息发送至蓝牙终端设备。
蓝牙终端设备：包括具有蓝牙功能的智能手机、具有蓝牙功能的手持终端pda、车载蓝牙终端，主要负责与蓝牙信标进行信号握手，并获取信号接收强度rssi信息，并根据接收到的多个蓝牙信标的信号接收强度rssi信息，利用改进的加权质心算法完成定位及导航的工作，从而引导车主方便快捷地完成停车及取车的工作。
本发明还提供一种基于蓝牙定位的停车引导、反向寻车方法，可采用上述停车引导、反向寻车系统实现，涉及基于rssi改进的加权质心定位算法、场内路段拥堵系数计算、基于可达时间最优路径规划算法。
如图4所示，为停车引导流程图，其步骤如下：
步骤101：系统检测到车辆进入停车场；
步骤102：通过基于rssi改进的加权质心定位算法计算车辆当前位置；
如图2所示，为基于rssi改进的加权质心定位算法原理图，其中b1、b2、b3、b4、b5、b6为在场内布设的蓝牙信标节点，算法步骤如下：
假设蓝牙终端设备接收到n个蓝牙信标返回的rssi值，已知n个蓝牙信标的坐标分别为b1(x1，y1)、b2(x2，y2)、b3(x3，y3)、…、bn(xn，yn)，待测蓝牙终端设备节点的位置坐标设为b(x，y)；
根据加权质心算法计算蓝牙终端设备的位置坐标，计算公式如下：
其中：i为蓝牙信标序号，1≤i≤n；wi为不同蓝牙信标对蓝牙终端设备的影响权重，由各蓝牙信标的rssi值按照以下的计算方法获取：
式中，rssimax表示为当前检测到的rssi值中的最大值，rssimin表示为当前检测到的rssi值中的最小值，rssii表示为当前bi(xi，yi)蓝牙信标接收到信号的rssi值，当rssimax-rssimin＝0时，wi取值为1。
据此可计算出待测蓝牙终端设备的定位位置b(x，y)，蓝牙终端设备的实时位置均可通过上述步骤即可计算出其定位位置，为后续路径规划、导航提供位置数据基础。
步骤103：通过基于可达时间的最优路径规划算法分配一个最优的空车位；
基于平均可达时间的最优路径规划算法的影响因素包括：物理路径长度以及路段拥堵系数，即从静态影响因素和动态影响因素两个方面完成最优路径的规划及导航。如图3所示，为基于平均可达时间的最优路径规划算法流程图，具体步骤如下：
利用最短路径算法dijkstra算法，找到路径距离依次最短的n条路径r1、r2、…、rn；
依据路段拥堵系数分别计算最短n条路径的可达时间，可达时间最短的即为最优路径，具体方法如下：
某一路段的理论可达时间τ计算如下：
τ＝l/v
式中：l表示路段的长度，v表示为停车场内理论最大的车辆行驶速度；
则该路段的平均可达时间t计算如下：
t＝(1+σ)τ
其中σ表示路段拥堵系数；
已知某一路径由m段路段组成，此路径的平均可达时间t表示为：
式中：tj表示该路径第j段路段的平均可达时间；σj表示该路径第j段路段拥堵系数；τj表示该路径第j段路段的理论可达时间；lj表示该路径第j段路段的长度；lc为一固定系数；kfj表示该路径第j段路段上同向行驶车流量的经验系数；krj表示该路径第j段路段上反向行驶车流量的经验系数，nfj表示为该路径第j段路段上同向行驶的车辆数，nrj表示为该路径第j段路段上反向行驶的车辆数；
计算出上述n条路径(r1、r2、…、rn)的平均可达时间依次为t1、t2、…、tn，再在这n个平均可达时间中取最小值tmin：
tmin＝min(t1、t2、…、tn)
则tmin对应的路径r即为基于平均可达时间的最优路径。
为了实现本发明的最优路径算法，需要获取场内相关路段的拥堵系数。场内拥堵系数通过在路段上安装视频探测器，以智能视频分析算法获取路段的车流量，再通过以下的算法确定路段拥堵系数：
σ＝kf(nf/δ)+kr(nr/δ)
δ＝l/lc
式中：σ表示路段拥堵系数；δ表示路段容车量；l表示路段的长度，lc为一固定系数，通常取值为4～5，kf表示为路段上同向行驶车流量的经验系数，通常取值为1～1.3，kr表示为路段上反向行驶车流量的经验系数，通常取值为0.3～0.5，nf表示为路段上同向行驶的车辆数，nr表示为路段上反向行驶的车辆数；
步骤104：通过蓝牙终端设备的导航软件以语音、导航页面的方式提醒车主按照导航路径行驶；
步骤105：判断当前行驶路径是否是按照导航规划的路径行驶，若是按照导航路径行驶，则进入步骤106；若不是按照导航路径行驶，则需要重新规划路径，返回到步骤102；
步骤106：系统判断车主是否自行选择空车位，若车主没有自行选择空车位，则进入步骤107；若车主已自行选择了空车位，则直接进入步骤109；
步骤107：实时定位车辆位置，同时在蓝牙终端设备导航软件上更新车辆的位置；
步骤108：判断车辆是否已到达车位，若已到达车位，则进入步骤109；若没有到达车位，则返回到步骤105；
步骤109：车辆到达车位后，系统结束当前导航，同时车位视频探测器记录车位上停放车辆的信息，并将信息上传至管理服务器；
步骤110：管理服务器更新车位数据，并将新的车位数据发布到引导显示屏及其他色信息发布终端设备；
步骤111：流程结束。
如图5所示，为反向寻车流程图，其步骤如下：
步骤201：车主进入停车场进行取车操作；
步骤202：自动获取车主要取的车辆停放位置；
步骤203：通过基于rssi改进的加权质心定位算法计算蓝牙终端设备位置(即车主当前位置)；
步骤204：通过基于可达时间的最优路径规划算法规划导航至停车位的最优路径；
步骤205：通过蓝牙终端设备的导航软件以语音、导航页面的方式提醒车主按照导航路径行驶；
步骤206：判断当前行驶路径是否是按照导航规划的路径行驶，若是按照导航路径行驶，则进入步骤207；若不是按照导航路径行驶，则需要重新规划路径，返回到步骤203；
步骤207：实时定位车辆位置，同时在蓝牙终端设备导航软件上更新车主的位置；
步骤208：判断车主是否已到达停车位，若已到达车位，则进入步骤209；若没有到达车位，则返回到步骤206；
步骤209：车主到达车位后，系统结束当前导航，同时车位视频探测器记录车位上离开车辆的信息，并将信息上传至管理服务器；
步骤210：管理服务器更新车位数据，并将新的车位数据发布到引导显示屏及其他色信息发布终端设备；
步骤211：流程结束。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。