本發明涉及長距離低功耗無線通信技術，具體涉及一種智能停車位管理系統及方法。
背景技術：
隨著大都市的高速發展以及汽車數量的急劇增加,用戶往往需要花很長時間才能找到可供停車的位置。問題癥結在于到目前為止還沒有一個可靠的廣域停車位智能管理系統能有效地將空置車位信息傳達給用戶。與此同時，停車場管理者也沒有足夠既可靠而又系統的數據以協助他們掌握所需車位數量及如何有效的分布停車位。
當前，用于管理系統常見的網絡有：有線通信網絡，移動通信網絡，藍牙及wi-fi等無線電通信技術，這些網絡均存在一定的缺陷：首先，有線通信網絡需要進行布線，有很大局限性；而移動通信網絡面對以下的缺點：
1)移動通信網絡的開發及布置受到網絡運營商的限制,不能保證所有地區的網絡覆蓋。在通信的盲點或是在沒有移動網絡訊號覆蓋的區域便無法使用。如需要增加裝基站，除了視乎是否合經濟效益外，更需要跟當地電信管理局及物業管理公司方面申請。這種缺乏彈性的安排不能滿足需要即時相應的用戶需求。
2)通信網絡的數據是按照使用流量收費的，在大規模安裝使用時費用高昂。
3)移動通信網絡模組耗電量大,不能使用小型電池供電，不適合大規模的部署。
而藍牙或wi-fi等無線電技術亦有以下缺點：
1)網絡的覆蓋范圍有限:標準的wi-fi網絡一般實際有效覆蓋范圍在十米左右。在較大的范圍中將會有覆蓋范圍有限的情況。要獲得額外的覆蓋范圍，必須使用轉發器及附加接入點的設備。而這些設備會使得部署成本增加，同時也回使網絡結構過于復雜，進而難以管理。
2)可靠性：由于使用非專有頻段，wi-fi及藍牙等無線網絡信號的頻譜是接近飽和的，與此同時其極易受到各種設備的干擾，如無線路由器之間的干擾,或是由于建筑物或障礙物的反射而產生的干擾等。其復雜程度超出一般網絡管理員能夠掌握的范圍以外。
3)移動設備使用wi-fi比標準有線連接消耗更多的電力。
4)安全性問題：wi-fi無線系統極易受到黑客的攻擊。而最常見的無線加密標準，有線等效隱私或wep等技術已被證明即使在正確配置時亦容易被入侵。被入侵的接入點可用于竊取wi-fi使用者所傳送的個人和機密等信息。
因此現有常見的的無線通訊技術并不能很好地適應廣域無線網絡智能管理系統的需要。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題是：提出一種智能停車位管理系統及方法，基于長距離低功耗無線網絡來實現停車位管理，以解決現有系統的管理效率低、可靠性低、信息遲緩的問題。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：
智能停車位管理系統，包括：
終端節點、網關、用戶移動設備及服務器；所述終端節點設置于停車位對應位置，其包括傳感器和長距離低功耗無線電模塊；
所述傳感器用于檢測對應停車位的使用狀況；所述長距離低功耗無線電模塊用于將傳感器檢測的信號進行數據加密處理后通過ism無線頻段傳送至網關；
所述網關為終端節點和服務器之間中繼消息的橋梁，網關可通過標準ip或移動通信網絡連接到服務器，而終端節點可使用單跳或多跳無線通信到一個或多個網關；
所述服務器用于提供各個停車場的車位狀況信息的存儲、查詢和管理；
所述用戶移動設備通過與服務器通信查詢附近空置車位情況，獲取停車建議及路徑；還用于實時查詢車輛停泊時間和位置信息。
作為進一步優化，所述終端節點與網關按固有協議或者自行組網。
作為進一步優化，所述服務器還用于對各車位的歷史使用數據的分析，了解用戶的使用車位的習慣，提供給車輛管理者。
作為進一步優化，所述終端節點在通過網關上傳數據時，按照通訊訊號強弱以自行尋找最佳通信路線將數據上傳至服務器。
作為進一步優化，所述各個停車場的車位狀況信息包括：車位位置信息，當前使用與否信息，車位當前車輛停車時長信息及費用信息。
此外，本發明的另一目的，還在于提出一種智能停車位管理方法，其包括以下步驟：
a.傳感器實時檢測對應停車位的使用狀況，將檢測信號傳輸給長距離低功耗無線電模塊進行數據加密處理，并通過ism無線頻段傳送至網關，由網關將數據再加密后傳送給服務器；
b.服務器對各個停車場的車位狀況信息進行存儲和管理；
c.當用戶需要停車時，通過移動設備的應用程序訪問服務器，查詢其附近的空閑車位；
d.服務器按照車輛當前位置和空閑車位之間的距離向用戶提供停車建議，在用戶確認某個車位后，服務器向移動設備提供前往該車位的最佳路徑，并將將數據庫中該車位信息標記為已預定；
e.在一段時間內，當車輛停泊至該車位時，傳感器檢測到信號上傳至服務器，服務器將數據庫中的該車位信息標記為已占用，并計時作為收費及統計之用；若在一段時間內，該車輛未停泊在該車位時，服務器將該車位信息更改為未使用，該車位可繼續被預定；
f.用戶將車輛駛離停車位時，傳感器檢測到信號上傳至服務器，服務器將數據庫中的該車位信息標記為未使用，并根據停車時長計算費用發送給用戶進行確認支付。
作為進一步優化，所述服務器根據移動設備的gps信息獲取車輛當前位置。
作為進一步優化，在步驟e中，當車輛停泊至該車位時，服務器將確認信息下發給用戶的移動設備，所述確認信息包括車位編號、停車開始時間、費用標準。
作為進一步優化，在步驟e中，還包括：在車里停泊后，用戶可隨時通過移動設備查詢車輛停泊時間、位置信息以及當前費用信息。
本發明的有益效果是：
1)信號覆蓋大范圍:系統能在市區覆蓋半徑范圍5公里市內或在郊區10公里,遠勝于一般的無線系統；
2)低功耗:因數據在節點內經過分類，分析以及壓縮,通信時間減少,通訊系統所需電量大大降低。同時系統可以輔以再生能源接收器，如太陽板，或單獨使用電池供電以保證使用。
3)網關設計體積小,不需要大型結構支撐。使用者可以自行按照所需及地理環境自行安裝，而不需要依賴服務供應商提供服務。
4)終端節點及網關除了可以按照既定的網絡設計通訊,也可以按照通訊訊號強弱以自行尋找最佳通信路線將數據上傳至數據服務器。
附圖說明
圖1是實施例中智能停車位管理系統無線通信組網示意圖。
具體實施方式
本發明基于低功耗廣域網(lpwan)技術,通過長距離低功耗的無線通信技術以提供覆蓋所需范圍內相關停車位的所在位置及使用情況給與使用者(包括但不限于管理人員或駕駛者)。系統能接收近域及廣域范圍內停車位的信息，在短時間內間提供給使用者，可有效縮短駕駛者尋找停車位的時間,并提高停車位的使用效率和方便管理人員優化停車位的分布及設置。使用者可以通過各種不同的通信設備(包括但不限于使用互聯網的設備及移動通信設備)以查看車位所在位置及其他相關資訊。同時駕駛者可通過本智能管理系統繳付停車費及其他相關費用。
在具體實現上，本發明中的智能停車位管理系統包括：終端節點、網關、用戶移動設備及服務器；所述終端節點設置于停車位對應位置，其包括傳感器和長距離低功耗無線電模塊；
所述傳感器用于檢測對應停車位的使用狀況；所述長距離低功耗無線電模塊用于將傳感器檢測的信號進行數據加密處理后通過ism無線頻段傳送至網關；
所述網關為終端節點和服務器之間中繼消息的橋梁，網關可通過標準ip或移動通信網絡連接到服務器，而終端節點可使用單跳或多跳無線通信到一個或多個網關；
所述服務器用于提供各個停車場的車位狀況信息的存儲、查詢和管理；
所述用戶移動設備通過與服務器通信查詢附近空置車位情況，獲取停車建議及路徑；還用于實時查詢車輛停泊時間和位置信息。
包括傳感器和長距離低功耗無線電模塊的終端節點可安裝在車位附近或地面。車位使用情況可以通過傳感器的信號來確認。傳感器的類型可為電磁波或音波傳感器。當有車輛停泊在車位上方時,無線電信號的強度因受到車輛的阻隔而改變,配合音波傳感器接收到的的信號從而確定是否為車輛,因此，在車身上不用安裝任何附加裝置。
傳感器將檢測信號轉換為數字信號并傳送至長距離低功耗無線電模塊，模塊將傳感器數據加密以后通過ism(industrialscientificmedicalband)無線頻段傳送至網關。網關尺寸大小如同一個普通的無線路由器，可以輕易地加裝在現有的設備上，例如已有的咖啡室，便利店,電燈柱或管理處內。其為終端節點和服務器之間中繼消息的橋梁，可通過標準ip或移動通信網絡連接到網絡服務器，而終端設備可以使用單跳或多跳無線通信到一個或多個網關。經網關再加密處理匯總過的數據經過互聯網或移動通信網絡上傳到數據服務器上以供駕駛者使用。本發明中所有端點通信均是雙向的，而且還支持組播功能(例如將軟件升級或其他大規模分發消息的操作)，通過減少通訊時間以降低設備的功耗。
網關和終端節點可按固有協定或自行組網。車位管理單位亦可通過分析車位的使用數據,以了解駕駛者的使用車位習慣，進而提供更有效率的管理及其他服務。
如圖1所示，為實施例中的一種組網示意圖，終端節點與網關節點之間通過長距離低功耗無線連接，網關節點與數據庫服務器之間通過有線網絡或者無線通信連接，移動設備也可通過有線網絡或者無線通信與數據庫服務器之間進行通信。
數據服務器中儲存有空置停車位的相關資料(如停車位的位置、收費標準、管理單位、允許停車時長等)。駕駛者可以在移動設備的應用程序上查詢在其附近的空置車位,本系統按照車輛與車位的距離對駕駛者提出停車建議。駕駛者在確認有關信息后,系統會最佳駕駛路徑發送至駕駛者的移動裝置上，并且在服務器中把該車位標記為“已預定”。
若駕駛者在一定時間內(該時間由車位管理單位設置)到達停車場并停泊車輛到該車位上，則傳感器會檢測到車輛停車狀態信息，并上傳服務器，服務器對將該車位標記為“已占用”，同時開始計時，作為收費及統計之用；若在一定時間內，駕駛者未將車輛停泊到該車位，為避免資源浪費，則服務器將該車位標記更新為“未使用”，此駕駛者或其它駕駛者均可對該車位進行預訂。
在車輛停泊之后，駕駛者可隨時通過移動終端訪問服務器，查詢其車輛停放位置、停車時長、當前產生費用等信息，最后，駕駛者將車輛駛離停車位時，傳感器將檢測信號上傳至服務器，服務器計算停車時長和應收費用，并發送到用戶移動終端進行確認，用戶確認后即可支付相關費用。
在本發明中，如果兩位或以上駕駛者同時對某個車位發出車位預定請求,則系統根據距離遠近來響應，優先響應當前距離該車位距離較近的駕駛者的請求，以提高資源利用效率；若二者距離相同，系統會提議駕駛者駛往較多停車位的方向,系統亦將實時最接近的停車位置告知駕駛者。管理系統亦可以定期或不定期將統計數據整理,方便管理及計劃。