智能车辆停车系统设计与实现

面向多无线边缘计算与蜂窝平台的集中式连接：一种智能车辆停车系统

阿米尔·沙赫扎德,1崔在荣，2熊乃学，3 Young‐GabKim，1和李万蕾4
1大韩民国首尔广津区陵洞路209号世宗大学计算机与信息安全系，邮编050062
2大韩民国水原市成均馆大学计算机工程系，邮编16419
3美国俄克拉荷马州塔勒阔北格兰德大道611号东北州立大学数学与计算机科学系，邮编74464
4大韩民国全北全州市德津洞1街664-14全北国立大学电子与信息工程学院先进影像与信息技术中心，邮编561-756

对应关系应致信金永甲；alwaysgabi@sejong.ac.kr和李万蕾；mrlee@chonbuk.ac.kr
2017年10月13日收到；2017年12月2日修订；2017年12月17日接受；2018年2月20日发表
学术编辑：王尚广
©2018阿米尔·沙赫扎德等。本文为开放获取文章，依据知识共享署名许可协议发布，允许在任何媒介中不受限制地使用、传播和复制，只要正确引用原始作品。

本研究采取了一项直观的措施，开发了便于用户使用的智能车辆停车系统（SVPS），该智能系统能够利用最短路径处理策略，在停车搜索过程中管理大量车辆，并更高效地完成停车预约与管理。为此，本研究综合采用了地图策略，使系统中的停车点广泛分布，以帮助用户快速、便捷地获取停车信息。本研究包含多个系统化分布在不同位置的停车点，这些停车点可在可用的图形地图上进行追踪，总体信息可通过智能设备轻松访问。为了提供停车信息，本研究设计了一个智能网页应用，作为另一重要模块，SVPS系统的注册用户可通过该应用以高效可靠的方式访问所有智能车辆停车搜索与预约服务。本研究采用了一种集成网络方法——RF‐WSN，即射频识别（RFID）与无线传感器网络（WSN）的结合，通过在RFID‐WSN网络中安装和配置的传感器设备来获取实时信息。

1. 引言

随着物联网（IoT）在人类生活多个领域的不断进步，交通控制与管理系统占据了主导地位，为此已实施多种智能解决方案以管理大都市地区的大规模交通流量。通常很久以前，全球几乎所有地区的人类流动都在大幅增加，涌向大城市；因此交通问题也同时日益严重，尤其是在寻找停车位方面。值得注意的是，在拥有可用停车场的拥挤城市中寻找停车位，一直是车辆所有者面临的一大挑战。近年来用于寻找车辆停车场的方法是手动的；因此，在大规模交通流量的大都市中寻找停车场是一项艰巨的任务。一些停车场使用计算机化系统来监控车辆进出停车场的情况，监控系统主要通过监视系统（例如，闭路电视）实现。然而，这取决于个人是否幸运；如果他/她幸运，到达停车场时可能找到停车位；因此很明显，大多数时间总是浪费在寻找停车位上，即使有空位。此外，在大多数情况下，车主找到的停车位往往离其目的地较远；因此，这不是一种最佳方法，即使在预定义停车的情况下，也会浪费时间、车辆燃料和其他能源消耗[1–3]。为了通过采用现代技术进行改进，例如互联网、无线和蜂窝通信，已经引入了许多交互式和非交互式系统，用于在前往目的地之前在线进行车辆停车预约。这种方法在某种程度上是好的，但无法确保通过蜂窝设备在需要时即时获得停车位的确认[1, 4, 5]。

智能停车系统也被视为智慧城市项目的一部分，其中物联网等先进技术已广泛部署于各个领域，通过提供所需服务来方便用户的生活。因此，借助该系统，用户或车辆驾驶员能够通过互联网连接，使用电子可访问设备和/或蜂窝设备，在城市的任何区域查找停车场，并根据个人偏好预订空闲停车位。停车费用可通过借记卡/信用卡在停车地点的停车收费机上支付。通过互联网访问智能在线停车应用或停车系统，用户应能准确获取停车场信息、停车位可用性、停车预约决策、费用明细以及可靠支付方式；这无疑节省了大量时间，并从用户角度避免了严重的交通拥堵问题。此外，在选择停车位及停车过程中，车辆管理系统也是智能停车系统的重要组成部分，被高效部署以管理各项任务，包括在线可访问停车点定位、通过互联网接入进行停车预约、通过追踪网络标签实现车辆安全、停车道闸控制、基于RFID的停车支付等[6, 7]。通常，智能停车系统包含两种类型的管理系统：（1）主停车门追踪系统和（2）停车场追踪系统。车辆在进出时经过主停车门，在每次检查（进入或离场）时均被监测和管理，从而为驾驶员提供多种重要服务，包括停车场内空闲停车位的可用性以及在线预约功能；而各车辆在指定停车位的停放情况则通过安装在该车位的传感器读取数据进行监控。停车场通常配备传感器或摄像头设备用于车位监控，并由作为智能停车系统一部分的车位管理模块进行处理和管理，从而也为用户（车主）提供服务，包括车位可用性信息和停车地图指引。此外，车位管理模块可根据停车场设计和区域不同而变化，例如室内停车场设计（或单体停车场）和室外停车场设计；此时采用选择性停车场模块，依据安装在车位上的传感器所观测到的数据进行管理[6]。

射频识别（RFID）是一种常用的创新技术，作为无线通信系统的重要组成部分，广泛应用于汽车工业、航空、医疗领域、交通运输以及停车管理系统等领域。实现RFID通过无线电波传输的常用设备包括RFID标签（如有源和无源）、标签读取器和通信介质。计算机系统包括数据库、用户界面、中间件、网关等 [7, 8]。因此，射频识别技术因其成本降低和提升系统计算效率的优势，被认为具有巨大潜力，已广泛应用于各种技术领域和应用中，通过使用特定的硬件和专有协议，实现RFID读取器准确地从标签读取数据的通信。

在射频识别系统中，通常使用两种类型的标签。（1）有源标签，包含嵌入式集成电路芯片、线圈天线和内置电源，接收来自RFID读取器的低能量信号，然后将识别信息或响应信号传回读取器。（2）无源标签，是另一种类型的射频识别系统，标签本身没有内部电源，而是利用RFID读取器的能量来源，通常设计为向RFID标签发送高功率信号，并使用相同的能量来返回所需的调制信号。RFID读取器是射频识别技术中的主要模块，其作用是发送信号以从标签获取信息；然而，读取器能够同时接收来自多个标签的调制信号，并将其传输到系统上运行的应用程序进行进一步处理，包括存储。对于有源标签，识别信号持续发送并保持供电，无论是否接收到读写器场信号；而无源标签则在接收到RFID读取器的高电平信号时被激活[7–9]。实际上，射频识别技术已在交通系统中发挥着重要作用，并得到广泛应用，其中在停车系统中的车辆识别尤为突出[6, 10]。

在自动化停车系统中，射频识别技术在车辆识别和自动停车收费方面发挥着重要作用；射频识别系统通过RFID读取器对追踪标签的监控，实现车辆进出停车场出入口（或道闸）时的自动快速、高效和安全监控，包括对出入口的控制及其指定定时，从而在停车场所内进行管理。因此，车辆可按顺序通行方式进出停车场出入口，仅产生轻微延迟，避免了拥堵问题和多车进出问题，同时停车费可通过基于射频识别的票务机[7, 11]实现无延迟收取，无需每辆车在停车场出入口处停车。射频识别是一种利用无线电信号进行通信的非接触式技术，适用于物体跟踪识别，因其多项优势而特别适合车辆停车系统：(1)非接触式物理通信，(2)支持标签环形布置，即使在恶劣场景和环境条件下也能使用，(3)可根据通信系统需求提供广泛范围和尺寸的标签，(4)最低服务成本，以及(5)在非视距通信中具有最低错误率等优点。对于最优停车系统而言，射频识别基础系统被视为解决现有研究中所遇到的停车场管理问题的有效方案[12]。

主要问题之一是当停车场满位时出现的应用处理问题，这会导致停车位管理问题的发生。这个问题可以通过阻止那些需要签到的车辆来解决；然而，寻找空闲停车位可能会花费大量时间。另一个主要问题通常发生在通过互联网接入与主系统出现短时/长时断连期间，这些问题可以通过保持通信持续、执行每笔交易，并将本地系统配置中记录的所有已保存数据更新至主系统的存储中来解决，当主系统状态变为在线时。因此，这是一种有效的做法，即在本地系统上运行数据库，并在与[11]建立连接后将所有信息传输至主系统。

在研究[10, 12–16]中，对采用当今先进物联网技术的智能停车系统进行了全面综述；进一步指出了停车系统中普遍存在的若干重要问题，以及驾驶员（或用户）在拥挤区域的高交通密度下寻找最佳停车路径时常遇到的挑战。更进一步地，在研究[10]中构建了智能停车系统，并建立了数学模型以验证整个系统性能，实现了以最小成本完成停车预约；但与此同时，该研究也存在一些缺点，包括在车辆转场情景中转移到另一个停车地点时所消耗的时间浪费。因此，在目标停车位已被占满之前，智能停车系统需要特别关注并采取高效解决方案，以应对车辆转移问题。

在本研究中，计划采用一种全面且便捷的方法来部署自动化智能车辆停车系统（SVPS），该SVPS系统被智能化地设计和建模为一个完整的解决方案，用于监管和监控其停车点及其他联网设备，并符合公共部门规定。简而言之，这意味着整个拟议系统直接关联于公共部门或政府机构的财产。因此，该系统的开发在经济效益以及为用户提供相较于私营部门停车系统更为便捷和廉价的停车服务方面发挥着重要作用。以下是本研究旨在实现（或预期）的主要目标：

(1) SVPS系统仅对其用户开放；因此设计了一个在线注册模块，以便新用户进行注册。完成注册后，用户可以获得RFID标签安装、射频识别访问卡以及在线登录账号和密码。
(2) 登录SVPS在线系统后，停车搜索与预约模块作为SVPS系统网络应用的一部分被设计出来，以通过所设计的地图策略简化停车搜索，并根据用户选择或用户停车请求完成停车预约。通过地图功能，用户可以找到附近停车点以及到达目的地的最短路线。此外，系统在计算最短行驶路线方面具有高效性，该路线基于用户的输入位置。
(3) 在访问停车点和选择性停车场时，使用嵌入式RFID标签和设计的射频识别访问卡来进入主停车场闸门。为了对用户（或车辆）进行身份验证和验证，在停车点入口闸门处通过安装的传感器无线读取RFID标签并验证射频识别卡。随后，在已分配的停车场再次读取车辆嵌入的RFID标签，以实现停车场的验证目的。
(4) 对于停车利用率及相应的应付金额，SVPS系统具备智能化功能，可在线按小时计费方式将所使用停车服务的总支付金额显示在用户账户中，且停车费用可通过多种支付服务（例如使用信用卡/借记卡和基于月度的转账功能）进行支付。因此，用户在停车期间（或驶出停车场时）无需担心支付问题。

在本研究中，停车点（PP）用于表示提供多个停车位（PL）供车辆停放的停车场，而注册车辆则被视为系统的用户。此外，在射频识别‐无线传感器网络系统中，安装在停车场的射频识别超高频读取器被指定为与主传感器节点相连的从传感器节点。

本文的其余部分组织如下：第2节对现有车辆停车系统中采用的各种解决方案、系统和技术进行了全面调研。第3节描述了系统设计和框架，该研究通过此设计实现了其目标。第4节详细阐述了智能停车的设计，并部署了多个传感器节点。第5节实现了一个系统，允许注册用户或系统用户访问作为系统一部分提供的智能停车服务并进行停车预约。第6节定义并采用了实验场景来开展结果讨论。最后，第7节总结了整个研究工作以及未来工作的方向。

2. 文献综述

智能停车系统采用物联网（IoT）技术，用于支持通过在线停车服务进行的停车预约[2]，用户可通过蜂窝设备和平板电脑等可访问设备进行操作，终端用户可在预约前查看停车场的可用情况。作为解决方案，每辆车被分配一个有效的唯一识别编号（UID），并在整个在线停车预约过程中使用，该编号还将在停车场主入口处通过安装的射频识别设备[2, 7, 17]对车辆进行认证时应用。尽管如此，考虑到现有车辆停车系统存在的一些局限性，例如未定义的短距离停车、交通负载均衡管理、实时性等问题，物联网技术在解决这些问题中发挥着重要作用。在一项研究中[1]，建立了一个基于云的智能停车系统模型，考虑到物联网技术的高效计算能力，其中每个停车场被视为物联网通信节点。所需的关键信息包括：利用全球定位系统（GPS）进行车辆位置计算、估算车辆当前位置与最近停车场之间的距离，以及以实时方式检查停车位可用性。观测到的信息随后被同时传回云数据中心，在那里信息被存储、管理和更新，并可根据授权用户的请求进行访问。在系统原型设计中，使用了物理物联网Arduino平台，停车场配备了射频识别技术[1]。采用短消息服务（SMS）作为一种智能停车解决方案，结合硬件设计，使用全球移动通信系统（GSM）中的TC35i模块，由于开发成本较低，避免了使用其他无线媒体。因此，通过该服务，驾驶员向系统发送短信以查询停车区域中停车场的状态，在确认有可用停车位后，驾驶员将被允许使用停车场，使用时长以从系统收到的短信中注明的时间为准[18]。

在研究[18–21]中，介绍了用于智能停车系统的先进技术框架，该框架采用混合网络，结合有线和无线传感器网络，并部署了现代射频识别技术及IEEE标准进行通信。此外，所开发的智能停车系统可通过互联网功能在线访问。因此，在完成停车预约与确认后，系统会收集可用停车位以及空置车位的信息，并将这些信息传回给用户，用户可通过其智能设备上安装的智能停车应用查看停车信息[7, 11]。当车辆进入指定停车位时，系统分配给用户的停车场将在小型显示停车地图上显示，该过程采用一种名为专用短程通信（DSRC）的短距离协议。DSRC协议已被广泛应用于多种智能交通系统[22]。此外，在边界停车区域，惯性导航系统（INS）被普遍部署，以引导车辆到达其原始停车位置。因此，通过实时更新停车区域的信息（例如特定停车点的车位是否空闲或非空闲），系统设计变得更加高效并具备高精度，从而显著减少用户进行停车预约所需的时间[13]。在另一项研究[19]中，提出了一种新架构——智能停车助手（IPA），用于管理分布在城市各个区域的公共停车点。该设计架构能够智能地计算路边停车区域中可用停车位的信息，从而使提交了停车请求的驾驶员在抵达目的地前几分钟即可查看到可用停车位信息。IPA的设计主要针对管理占用较小覆盖区域的停车位，并通过采用射频识别技术，使车辆进出登记信息在控制单元中始终保持更新。射频识别设备和磁环安装在停车位中，IPA获取停车总体信息，并定期更新控制单元。

在[23]中考虑了常见的停车问题，然后提出了一种基于IEEE 802.15.4规范的ZigBee网络的智能停车系统，适用于个人区域网络。在所设计的系统中，协调器设备建立网络根节点，应用层通过互联网快速将信息传回控制器，相关信息在数据库中保持更新。作为系统设计的一部分，创建了一个网页服务，该服务可用于持续更新停车场的实时信息，供新用户（或驾驶员）在停车位可用时进行预约。拉姆布里诺斯和多西斯[15]提出了一种智能停车系统的架构设计，采用称为物联网（IoT）的先进平台、中间件层以及ZigBee无线传感器网络（WSN），所需报告服务通过作为交互式用户界面的物联网前端层12进行操作。然而，该研究存在局限性，因为在将信息从网络设置传输到控制单元时采用了受限应用协议（CoAP）这一可靠的应用协议。邦德等人[24]提出了一种自动停车系统的微型模型，其设计目标是根据给定的分配时间，对停车场内停车位的可用性进行控制和管理。为此，基于安卓平台设计了一个软件应用程序，用于管理车辆的分配停车时间以及已占用停车场的剩余时间。安装在停车场入口的传感器设备负责管理各个停车场的进出登记。为方便用户查询停车场信息，在停车场入口处设置了与微控制器集成的液晶显示屏，实时显示停车场状态。在[25]中，设计了一种包含多个停车层级的智能停车系统机械模型，并采用升降设施实现自动停车。部署了一个识别系统，通过车牌号码识别停车场内的车辆。为检测停车场内部的车辆停放情况，安装了超声波传感器并配备液晶显示器，以可视化空闲停车位状态[26, 27]。

在研究[7, 28–39]中，众多汽车停车系统根据车辆停车的持续变化的时间需求进行设计和建模，采用了射频识别和无线传感器网络。为此，传感器设备或传感器大多根据约束条件分为侵入式传感器和非侵入式传感器，并被加以应用，以满足普遍部署的需求，如资金、可扩展设计区域、系统可靠性和效率，从而对系统的使用和处理实现智能监控与平衡。尽管存在侵入式传感器技术，非侵入式传感器的利用在各种无线传感器网络中，视频图像处理解决方案被认为是一种经济高效且易于安装的方案，与其他方案相比更加稳健，并且也用于停车系统中，以检测停车场边界内的车辆。车辆检测通过视觉图像进行，作为视频图像处理系统的一部分，因此通过对特定时间间隔内捕获的连续帧进行调节和比较，实现成功的观测（例如变化）。针对更先进的现有停车问题进行了考虑，随后提出了基于图像处理的解决方案，以更好地服务使用者。在开发过程中，使用了“RabbitCore微控制器图像处理”单元，并与闭路电视（CCTV）集成，部署于设计的停车区域中。集成的目的是检测停车区域内的停车位，并通过ZigBee无线传感器网络（WSN）将收集到的信息（空闲停车位信息）传回中央服务器，从而保持数据库中的信息更新。作为停车系统一部分的视觉设施安装在停车场主入口处，通过A‐Star（A∗）算法的实施，显示完整的停车场地图、各层车位的可用性以及便捷的更短路径方向。自动售票和支付机位于停车场边界的各个位置，在进入停车场和驶出停车场时使用[42]。在[43]中，作者提出了一种图像处理解决方案，用于采集停车区域内的空闲停车位信息。该方案通过捕捉每个停车位的棕色圆形图像，进一步检测空闲（或可用）停车位，并在七段显示器上可视化显示。在另一项研究[44]中，提出了一种基于摄像机视觉技术的机制；通过设置输入值（例如停车位输入坐标）到目标分类器来检测空闲停车位。为此，从多个角度采集停车点处的车辆图像，并将其分类为正负图像。正图像用于判断车辆存在，而负图像则用于分析并显示空闲停车位或可用于停车的停车场。

3. 提出的系统：设计与框架

本研究的主要目标是提供一个全自动的智能车辆停车系统（SVPS），该系统应显著减少传统现有停车系统通常所需的人力，并旨在以高效的方式在无线传感器网络（WSN）中部署射频识别（RFID）技术。WSN配置为所提出的停车系统或SVPS系统提供了潜在优势，展示了一种满足高级停车系统需求的新发展，这些需求可能是当今现代智能停车系统所必需的[5, 9–12]。因此，本研究在实现其目标方面做出了良好贡献；该发展主要被视为物联网（IoT）的一部分。平台，其中所有系统设备作为完全自动化的设备联网，能够与整个系统模块进行交互。为此，SVPS系统由设计并部署为SVPS系统所提供服务的模块组成：（1）停车预约模块，（2）注册模块，（3）安装模块，（4）网络搜索模块，包括停车预订管理和停车场管理，以及（5）停车设计与设置，以实现本研究的目标。

在图1中，SVPS系统的框架由四个主要层组成：（1）硬件传感器层，（2）网络接入层，（3）中间件层，以及（4）用户应用层，用于实现SVPS系统模块之间的双向通信和交互。更具体地说，在以下小节中，将根据这四个层对SVPS系统定义的模块进行详细说明。目前，SVPS系统的设计完全基于高效仿真设计和相关测量结果，同时在未来的系统扩展和系统模块化规划方面具有很高的灵活性。此外，SVPS系统是一个完全在公共部门（或地方市级政府层面）监管下开发的系统，原因如下：

(1) 未来，SVPS系统的设计和框架可能会接管并规范公共部门，并有意进一步将该项目扩展为国家级项目。
(2) SVPS系统的设计和框架被直接或间接视为物联网系统的一部分，即物联网泛在智慧城市项目。

3.1. 硬件传感器层

在SVPS系统中，在硬件传感器层，通过集成射频识别技术和无线传感器网络技术，主要实现系统的服务功能。此外，重要的是，系统会持续从安装和配置在射频识别‐无线传感器网络系统中的RFID传感器获取整体有效信息。如图1所示，SVPS系统由多个停车点组成，旨在通过与网关系统通信，传输来自已安装RFID传感器的实时信息（或读数）。在每个作为SVPS系统组成部分的停车点中，停车场内安装了具备以下规格的RFID读取器（或传感器）：（1）超高频（UHF）类型，可用频率范围约为860–960MHz；（2）RFID标签检测，检测距离范围约为2米；（3）符合ISO 18000‐6C标准[45–47]。采用空中接口协议（第三代），作为带标签的无源RFID标签与已安装的RFID超高频读取器之间的通信方式。更准确地说，每个所使用的RFID读取器被认为具备感知能力，并结合使用无线传感器网络技术；然而，例如，SVPS系统仅为了汇聚或无线覆盖扩展的目的而将无线传感器网络技术与射频识别技术相集成。因此，通过集成无线传感器网络技术，来自RFID传感器的信息可被转发至每个停车点中安装并设置的系统网关，并进一步传送到中央控制系统。RFID传感器安装并定位在每个停车场的正中心，如图2所示。

嵌入式射频识别传感器（也称为从传感器节点（SS节点））直接连接到主传感器节点（MS节点）。MS节点是一种采集节点，用于从从传感器节点获取实时信息；然而，分配给每个主传感器节点的传感器数量是有限的。此外，从节点通过有线网络直接连接到主传感器节点，为此采用互连集成电路（I2C）协议，该协议旨在实现从传感器节点与主传感器节点之间的通信。在停车点范围内（例如，个人区域网络）的本地通信中，采用基于IEEE 802.15.4规范的ZigBee无线网络，以访问并传输来自网络化主传感器节点（MS节点）的信息，通信距离范围约为10–100米。此外，在RFID‐WSN网络中，中继器或锚节点（AC节点）被组网并分布在最佳位置，以便获取信息并向主传感器节点提供覆盖。

3.2 网络层

在每个停车点的网络设置中，从传感器节点被安装并直接连接（即有线网络连接）到指定的主传感器节点，主传感器节点通过无线方式连接至本地系统控制器（LSC）。基本上，LSC执行网关系统的功能，在每个停车点，LSC被指定用于承载来自从‐主传感器节点的通信流量，并通过传输控制协议（TCP）/互联网协议（IP）将该流量传送到中央控制系统（CC系统），这是一种通过互联网传输的方式。因此，在SVPS系统中注册的用户可以通过智能电子设备（包括基于GSM/GPRS的蜂窝设备）直接从中央控制系统（CC系统）访问系统。这意味着，由于安全问题，利用停车预约及其他系统可用服务的外部智能设备仅允许通过中央控制系统（CC系统）进行访问，而不能通过选择性停车网关系统访问，只能从中央系统访问。然而，在某些情况或紧急情况下，用户可以直接从目标停车点的网关系统获取信息；这是未来考虑的方向之一。

这将部署在安全框架存在的情况下，而该安全框架超出了本研究的范围。

3.3. 中间件层

3.3.1. 开发与数据库

在本研究中，中央控制器系统被视为一个主要的集中式控制器，用于访问、监控和控制来自/发送到分布在大都市各个主要位置的远程网络化停车点的总体信息。因此，SVPS系统通过CC系统执行所有必要的操作，如管理、监控和控制操作。SVPS系统完全使用以下开发工具设计和开发：（1）Microsoft Visual Studio C# 作为编程工具，（2）ASP.net 用于网络应用，（3）IIS服务器用于网络访问，以及（4）MySQL数据库工具。此外，还提供了适用于在手机上运行的Android和iOS操作系统的更先进的附加组件，旨在允许用户仅通过兼容的主流搜索浏览器（如Microsoft Explorer、Google Chrome、Firefox和Safari）在线访问SVPS系统。因此，手机用户可以通过兼容浏览器在线访问SVPS系统，实现停车位可用性检查和停车预约等功能。

为了高效地在线搜索停车相关信息并始终保持记录的最新状态，云计算设计也是SVPS系统的一部分。因此，SVPS系统集成了云设计，也称为SVPS‐云。积极使用微软云平台来满足系统的整体备份存储需求。然而，目前SVPS系统中采用的云计算设施仅限于保存来自停车点的信息备份。在SVPS云中，数据库设计具有通用性，能够独立存储和记录每个模块的信息，并且在计算方面高效，因此可以从SVPS系统的不同模块中综合计算并检索信息。例如，只有在系统中注册的用户（即授权用户）才被允许进行停车预约，此外，只有当停车场处于空闲状态时，相关停车请求才可能被批准。

为了管理大规模连接和网络流量，SVPS系统被开发为可通过互联网全面访问蜂窝设备，这些设备运行Android或iOS系统。因此，注册用户可通过蜂窝设备中的互联网连接在线访问和使用SVPS系统的服务。

为了用户便利性，停车搜索是一项重要的功能，可提供一种可靠且快速的方法，从车辆所在位置或地点搜索停车点。为此，系统设置了谷歌地图，并通过谷歌应用程序接口（API）将其集成到SVPS系统的设计中，以便根据用户需求获取所搜索的停车点。因此，作为本研究的一部分，该系统使用谷歌地图服务标记精确的停车位置，并新增了一项定位功能。通过计算与系统中所有可用停车位的距离，确定较近的停车位，随后由用户进行选择（即停车请求）。因此，系统将显示最近的几个（例如3‐4个或更多）停车点，用户可根据个人意愿在多个选项中选择特定的停车点。

3.3.2. 时间分配与管理

智能系统或SVPS系统旨在进行停车分配，且每辆车所需的停车时间完全按小时计进行管理。车辆在预约时无需固定停车时间，即离开已分配停车场的时间；SVPS系统会通过传感器读数自动计算、管理和通知进出时间，每当授权车辆进入或驶出停车场时均如此。然而，由于传感器读数可能会产生一定延迟，例如信息从传感器传输至本地系统控制器（LSC）再到中央控制器系统（CC系统）的过程中。对此，SVPS系统能够高效地测量相关定时（如传输延迟），从而显著减少对整个系统性能的影响。此外，该系统具备智能化能力，能够在车辆通过主入口进入选定的停车点时，利用传感器数据采集获取时间信息。为了实现最佳的时间管理，系统将根据车辆从停车场主入口到停车场入口（已分配）可能行驶的总距离，给予足够的额外时间。例如，系统计算出停车场主入口与已分配停车场之间的距离约为300米，在停车点内部无交通拥堵的情况下，车辆通常可在两分钟（或更短）内完成行驶。因此，系统将为该车辆额外分配2分钟时间以进入停车场。

特别地，SVPS系统在设计上具有高度灵活性和高效性，主要满足用户停车请求的需求，并提供以下三项主要功能：适用于停车时间分配与管理。

(1) 随时停车 。注册用户可随时通过SVPS在线系统进行停车预约。例如，当用户靠近任意停车点并希望停车时，可通过查看停车场的可用性，进行停车预约，从而被允许进入所选的停车点，并可在停车场内停留较长时间，系统不会施加任何时间限制。然而，系统会按小时计费，并管理停车时间和停车场的使用情况。
(2) 固定时间停车 。此智能停车功能允许用户在停车场可用的情况下，提前数小时但不超过48小时，在系统监管下对停车点进行固定时间的预约。例如，一名注册用户希望根据所选停车点，在48小时内（例如，周日上午14:00–22:00）提前进行停车预约。因此，系统会提前为用户分配与用户选择的固定定时相对应的停车会话时间。
(3) 计时停车 。旨在按月停车的用户使用此功能。因此，用户可以选择按月进行停车预约，并选择停车场，同时还可以选择在每日和每周基础上进行停车预约。为了用户便利性，只需使用在线系统，并通过年/月历提供的服务以及时间日期功能选择开始的时间/日期和结束的时间/日期，即可轻松完成停车预约。

对于上述情况，中央控制系统根据从主从传感器获取的停车场可用性，在用户发出停车请求（RFP）后进行预约。该系统在计算方面非常高效，即在车辆进入选定停车点的停车场主道闸以及系统分配的停车场时进行时间计算。因此，当车辆到达停车场的时间确定后，本地系统控制器（LSC）通过安装在停车场的传感器将信息或进出登记状态传输至中央控制系统。

3.3.3. 注册与主要功能

所提出的系统或SVPS系统是在全自动化系统的考虑下设计的；为实现这一目标，SVPS系统采用了当今先进的新兴技术，即物联网（IoT）。因此，该系统被视为全自动化系统，并可通过互联网接入被众多智能设备（如蜂窝设备、笔记本电脑等）访问。然而，该系统在设计时并未充分考虑安全因素，即网络安全以及针对系统潜在漏洞的安全防护[48, 49]。因此，全面的安全设计将成为本研究在未来近期内拟制定的一项重要贡献；但在当前阶段，本研究采用全面的智能设置流程，该流程在验证过程中非常有用，可用于验证使用停车服务的车辆是否已获得授权。因此，简而言之，系统采用一种标准的新注册方法，作为SVPS系统下规范的授权方式，该方法在停车流程的各个阶段（如停车搜索与预约）均具有重要意义。

(1) 注册 。在诸多重要步骤中，包括验证在SVPS系统下注册的车辆以及授权车主身份认证（例如有效身份证件号码）。在注册时，这些是每位用户注册的基本要求；然而，可以通过智能预约模块在线提交SVPS注册申请。因此，通过将用户完整信息及其车辆信息输入SVPS系统，系统将生成一个唯一识别编号（UID）并分配给该车辆。该UID表明用户的授权身份，并用于后续访问系统服务。

(2) 安装 。完成注册流程后，例如所有必要任务完成后，将生成一个称为Tag‐SVPS（或T‐SVPS）的智能射频识别无源标签和一张名为C‐SVPS的射频识别基础芯片卡，二者具有相同的唯一识别号（例如 IS0004641V780012104P561S），并打印在注册车辆上。对于每辆车辆，在注册完成后，T‐SVPS和C‐SVPS均基于射频识别技术，并拥有相似的识别号，用于在系统使用期间跟踪和获取车辆的有效信息。C‐SVPS的用途有两点：(1) 在停车场入口处，通过安装在停车道闸处的射频识别传感器感应身份来实现身份验证；(2) 另外，当嵌入式T‐SVPS由于网络问题（如硬件问题或干扰）导致射频识别传感器无法读取时，C‐SVPS将非常有用；因此，系统允许该车辆通过使用C‐SVPS进入停车场内部。然而，这种情况并不常见，且操作时需要获得中央控制系统许可。为了持续与系统进行交互，具有相似识别功能的T‐SVPS和C‐SVPS始终非常有用，而车辆识别则需要在停车点安装现场传感器。例如，SVPS系统在设计时考虑了20个停车点，并将其集中连接到CC系统，但这些停车点之间并不相互连接。由于安全问题，SVPS系统仅采用集中式系统（或CC系统），并智能地设置以控制和管理每个停车点的信息。

3.3.4. 智能访问

在注册时，会为每位注册用户创建一个简短的唯一用户ID和密码，即授权SVPS系统的用户通过各种智能设备在线访问系统服务。因此，该系统支持具有无线网络、全球移动通信系统、第二代移动通信技术和第三代移动通信技术等各种网络连接的智能设备与系统进行交互。当用户在线登录系统时，在现场系统中输入用户ID和安全密码后，应通过获取位置坐标来确定用户的原始准确位置（或用户车辆的位置信息），然后将观测到的位置拖动到地图（即谷歌地图）上显示的指定停车点。随后，在验证用户位置和指示后，系统相应地测量并显示所有停车点的实际位置，并在地图上展示空闲和非空闲停车场的信息。在此，用户可以选择附近有空闲停车位的停车点，进一步提交停车请求（RFP）以进行预约，一旦确认，相关信息将在用户登录账户中可视化显示。

3.3.5. 智能支付

与其他在SVPS系统中可用的智能功能一样，该系统还提供了一种高效且方便用户的停车费管理方式；通过使用这种智能支付方法，用户无需在停车使用后或离开停车点时立即付款。如上所述，该系统已完全实现按小时计费；例如，如果车辆停放时间超过30分钟但不足1小时，系统仍会按小时计费。然而，在使用车辆驶出所占用的停车场之前，会有近10分钟的宽限时间。因此，在驶出停车场后，系统将根据车辆占用停车场的时间计算总费用，总金额将显示在用户账户中。用户可根据登录后的使用时间查看总停车费用或停车付费历史。

每次用户使用系统的停车服务时，相应的停车费（或金额）将被计算并累计到用户应支付的总额中。用户可选择在下一个月底之前通过多种支付方式完成付款，包括直接账户存款和支票方式。此外，允许通过信用卡/借记卡支付的用户必须在使用SVPS系统前进行注册。这样，所需的总停车费用将在月底或到期日自动支付。然而，这些支付方式目前并不新颖，因为它们通常是全球先进的银行系统固有的特性。

3.4. 用户应用层

在应用层或抽象层，通常从终端用户的角度出发，定义了所有主要使用的协议、接口和系统服务。因此，SVPS系统的用户可以通过用户应用层，利用各种智能设备访问系统提供的可用服务（或资源）。

4. 智能停车设计与设置

例如，SVPS系统的设计包含20个停车点（PP）i，即（PP）i={(PP)1,(PP)2,(PP)3,…，(PP)n}，其中n表示第n个停车点，位于大都市（如韩国首尔市）内多个拥挤的主要区域（或地点），这些区域通常是知名公司、购物中心和其他日常工作场所的集中地。每个停车点（PP），共计(PP)(i≤ n)= 20，占据不同数量的停车场（PL）e
（PL）e={(PL)1,(PL)2,(PL)3,…，(PL)k}和1 ≤k ≤ 150。因此，每个停车点PP ∈(PP)i中的停车场数量（PL）e取决于总面积大小；例如，每个设计停车点的标准最大面积并不固定，可能占地数英亩。同样，每个停车位（PL）的尺寸（宽度∗长度）也没有固定的规格，而是根据车辆大小而变化，但通常采用的标准尺寸约为8英尺乘16英尺，即8英尺宽和16英尺长。然而，本研究未考虑多层停车的设计；停车点（PP）i设置在开放区域，但周围设有边界围墙。不过，每个停车点（PP）用于车辆停放的面积各不相同，其所包含的停车位数量（PL）e也不同，即e ≤k= 150。

表1：设计的停车点及映射描述

编号	停车点名称	门数量	方向	PL数量	PL大小	节点数量（从节点；主节点；锚节点）	局部映射
(1)	PP01	2	东北	120	8 ∗16	(124; 13; var)	引导图 可用
(2)	PP02	-	东北	120	-	(124; 13; var)	-
(3)	PP03	-	东北	110	-	(114; 12; var)	-
(4)	PP04	-	东北	90	-	(94; 10; 变量)	-
(5)	PP05	-	东南	80	-	(84; 09; var)	-
(6)	PP06	-	东南	90	-	(94; 10; 变量)	-
(7)	PP07	-	东南	90	-	(94; 10; 变量)	-
(8)	PP08	-	东南	130	-	(134; 14; 变量)	-
(9)	PP09	-	东南	150	-	(154; 16; 变量)	-
(10)	PP10	-	东南	140	-	(144; 15; 变量)	-
(11)	PP11	-	南方	90	-	(94; 10; 变量)	-
(12)	PP12	-	西南	90	-	(94; 10; 变量)	-
(13)	PP13	-	西南	140	-	(144; 15; 变量)	-
(14)	PP14	-	西南	150	-	(154; 16; 变量)	-
(15)	PP15	-	西南	140	-	(144; 15; 变量)	-
(16)	PP16	-	西北	150	-	(154; 16; 变量)	-
(17)	PP17	-	西北	145	-	(149; 16; var)	-
(18)	PP18	-	西北	115	-	(119; 13; var)	-
(19)	PP19	-	西北	125	-	(129; 14; var)	-
(20)	PP20	-	西北	80	-	(84；09；var)	-

SySVPS ∋[(PP)(i,i≤n)]
其中 i 是一个整数且 i ≤n= 20 (1)
⇒(PL)e=[(PL)(e,e≤k)]
其中 e 是一个整数且 e ≤k= 150 (2)
f(X)=[(PL)(e,e≤k)] ∈
∑ₜ₌₁ˡ (x)ₜ,
t=[1,2,3,…,l] ≤k (3)
⇒ f(X) ⋅(PL)e. (4)

SVPS系统SySVPS包含在设计的停车点（PP）i内的不同停车场（PL）e，但每个停车点PP均有已占用的（PL）e ≤ k，各停车点PP处的停车位数量（PL）e通过公式（3）和（4）进行计算f(X) ⋅(PL)e，其中 f(X)在每次来自（PL）e ≤ k的计算上累加（x）t ≤l的值，如表1所示，包含所有所需参数的详细信息。此外，定义了一个函数f(Y)= f(X) ⋅(PL)e，用于通过系统内部计算来得出非空置（NV）的数量，即(e,t)= 0，空闲数量，即(e,t) ≤(k,l)，以及停车场(PL)e的数量。

f(Y)= {
f(X) ⋅(PL)e,(e,t) ≤(k,l)
f(X) ⋅(PL)e,(e,t)= 0 (5)

表1中的信息显示了在SVPS系统停车点设计阶段所使用的通用分析信息。如图所示，针对每个停车点停车点PP、停车位数量（PL）e以及用于传输信息的节点（或传感器节点）均已列出，包括其他重要细节。然而，每个停车点网络设置中使用的锚节点数量大小可变（Var），并且针对每个停车点PP所提及的方向为大致估算值（非精确估算）。

此外，在图3中，通过图形化表示展示了在SVPS地图位置上，不同选择性位置处的停车点（PP）i分布数量及其相应的方向。

4.1. 网络配置

在SVPS系统中，每个停车点PP ∈(PP)i均基于高效计算范式进行完整设计和组网；因此，假设所有从传感器节点（SS节点）均安装在最佳位置，以便能够与主传感器节点（MS节点）通信，并进一步与本地系统控制器（LSC）通信。如上所述，在停车点（PP）i中，可用停车位（PL）e的尺寸并不固定，但通常采用的标准尺寸约为8英尺乘16英尺（宽度∗长度）。每个停车场（PL）在（PP）i中均配备有安装在地面位置并受到坚固防护罩保护的从传感器节点（SS节点）或RFID读取器；该地面位置恰好位于PL入口的中间中心位置。因此，系统注册车辆需通过嵌入式RFID标签，利用RFID空中接口协议与安装的SS节点进行通信。

在图4中，车辆在停车场的识别是通过固定在车辆车牌、车辆前引擎盖下方的RFID标签实现的，从而对车辆在进入指定的停车场（PL）时获得可靠的访问权限。每辆车在注册后安装或固定RFID标签的过程分为两步：

(1) 通常情况下，车辆的车牌在日常生活中的验证中非常重要，因此在车牌上安装射频识别标签对于车辆进入停车点（PP）时的车辆识别和验证非常有用。
(2) 如前所述，每个停车场（PL）都配备了安装在地面位置的从传感器节点；因此，当车辆进入指定的停车场（PL）时，信息将能够被可靠且方便地获取。通过射频识别技术，与条形码不同，射频识别标签无需对准或放置在视线范围内，即可与每个停车场（PL）安装的RFID读取器进行通信e。

例如，在图5中，每个停车点（PP）的停车位数量（PL）e大小可变，但最多分配十个停车场（PL）(e ≤ k=10)，即Max{1 ≤(PS)e ≤10}，分配给每个主传感器节点（MS节点），通过有线连接并利用I2C协议进行通信。射频识别技术借助无线传感器网络技术来扩大覆盖区域，因为射频识别系统主要用于访问带有RFID标签的对象或节点。在约2米（或更远）的短距离范围内。无线传感器网络（WSN）系统高效地扩展了射频识别设备的无线覆盖范围，使其能够与控制器通信，例如在本例中将传感器节点的信息传输至本地系统控制器。简而言之，主传感器节点（MS节点）直接配置并与安装在停车场中的从传感器节点相连，执行信息的读取/写入功能，并负责通过锚节点将观测到的信息传送到各停车点（PP）内的本地控制站（LSC）。此外，MS节点还负责根据中央控制系统（CC系统）发出的指令，通过连接的从传感器节点（SS节点）执行控制操作。在每个停车点内，所部署的MS节点相互连接，因此每个MS节点都完全知晓其相邻的MS节点。对于控制和监控，始终由中央控制系统（CC系统）负责；所采用的射频识别技术在其使用上具有灵活性和可编程性，依据的是各种命令和指令。因此，整个网络系统通过中央控制系统（CC系统）的命令得到高效调控。

例如，在表1中，停车点（PP）(i=12)，即PP12，占用了90个停车场（PL）(e=90)。因此通过中央控制系统数据库处理后，仅有少量停车场（PL）e处于空闲（V）状态，即V ∈(PL)e，如SVPS‐L006、SVPS‐L008、SVPS‐L010、SVPS‐L44、SVPS‐L55和SVPS‐L74，进一步假设其余均为非空闲（NV），即NV ∈(PL)e。根据中央控制系统，假设：

根据预约记录，收集以下信息：

(1) 六辆具有车辆注册编号UReg、UReg ∈ SyU ∈ SySVPS的车辆，例如P561S、T782E、TT89D、TS90P、PK61L和PK61L。
(2) 注册的标签编号 UTag、UTag ∈ UReg ∈ SyU ∈ SySVPS，如 IS0004641V780012104P561S、IS0205841P707012104S535S等，如图5所示。
(3) 注册用户ID UID，(UTag、UReg) ∈UID ∈ SyU ∈ SySVPS)，例如 Tommy‐IS0004641V780012104P561S、Alice‐IS0205841P707012104S535S等。
(4) 分配的停车位(PL)e，即V ∈(PL)e，例如PP12‐PL065、PP01‐PL061、PP01‐PL025、PP01‐PL022、PP01‐PL001和PP01‐PL006。

对于每个SVPS系统的用户（U）或SyU ∈ SySVPS，上述详细信息必须注册，这是预约的必要条件。因此，经分析上述信息并接入中央控制系统后，只有特定车辆（例如车辆P561S–PK61L）才能在入口闸门获得通行权限，并进入选定停车点（PP）(i=12)中的指定停车位（PP12‐PL‐065–PP01‐PL‐006）。安装的从传感器节点是智能且可编程的，并完全受中央控制系统发出的指令控制。因此，仅该车辆可进入选定的停车点由中央控制系统命令的停车点停车场。如果车辆进入正确的停车点，但由于主闸栏处安装的传感器读取错误，同一车辆试图在未为其指定的停车场进行停车，则一经识别，安装的从传感器节点将不允许停车，并同时发出红灯指示，表明由于车辆识别失败而导致未经授权的停车。

为了确保SVPS系统下每位注册用户（或注册车辆）的安全，在图6中，停车点的主入口处配备了两个传感器，且仅在主入口处安装。然而，在出口闸门或出口栏杆处则安装了一个传感器，用于在车辆驶出时获取读数。因此，在进入SVPS系统授权的选定停车点时，安装的两个传感器将启动，以进行车辆识别，其工作流程如下：

(1) 第一个传感器安装在停车场入口闸门处，位置与停车场的入口中心相同，位于停车挡杆后方一步的位置。
(2) 同时，在左侧面板上的确切位置固定并启用了另一个传感器设备，该设备通过SVPS系统提供的智能RFID卡，对进入车辆进行识别。

5. 系统实现

对于停车预约或停车请求（RFP），用户可通过在线访问SVPS系统来使用服务，该系统实时记录来自各个停车点的非空置（NV）和空闲 V停车场信息，即 f(Y)= {f(X) ⋅(PL)e | NV;V} ∈(PP)i ∈SySVPS；该信息完全由主从传感器节点（M2S节点）计算得出。因此，系统用户SyU（即SyU ∈ SySVPS）在到达指定的不同停车点（PP）i之前，其预约的停车场（PL）e已得到保障。然而，SVPS系统也规定了一些时间限制，尽管这些限制非常灵活，用于控制用户会话的有效期，以确保用户能够及时使用其预约的停车位；当会话过期后，SVPS系统将动态地把该停车位（例如已被占用的PL）分配给系统预约队列（SyRQ）中等待的其他用户。SVPS系统采用一种高效的方法来管理和调控系统预约队列中的所有待处理预约；当有空闲停车位时，系统会将其分配给队列中等待的用户，但需优先考虑优先级方案。

SVPS在线系统仅对在系统中注册的用户（即系统的授权用户）开放；其他实体完全不被允许，被视为未经授权实体。SVPS系统网页应用的设计充分考虑了系统用户的易用性。用户成功登录在线系统后，即可访问系统提供的各项服务。因此，用户可以使用所有可用的服务，以实现停车搜索与预约的目的，并在账户内查看相应的停车支付详情。为方便使用，系统提供交互式综合SVPS地图，地图上标有所有停车点（即20个停车点），便于正在规划寻找较近停车位的用户根据当前位置进行查找。根据用户选择的停车点，用户可进一步查看该位置所有可用的停车场情况，例如非空闲（NV）和空闲（V）。然而，根据系统规定，每位用户每次只能预约一个停车位，虽然没有时间限制，但可在不同的停车点预约另一个停车位。如果用户离开或退出其当前占用的停车场。在支付方面，系统旨在管理停车服务的总费用，用户的停车使用按小时计费，并可选择通过多种可靠的支付方式完成付款。

5.1 智能访问与预约

在在线访问SVPS系统时，假设注册用户 U具有有效实体，使得 U ∈ SySVPS。因此，当输入有效的用户标识ID和密码PW，即 U(ID;PW) ∈ SySVPS时，登录凭证将被认证，随后允许用户 U进入系统。作为新进入系统的用户，可使用其账户内的整个系统服务，例如，特别是停车搜索与预约服务。为此，系统在接收到停车请求（RFP）后，会在SVPS地图上高效地显示指定地理位置上的所有可用停车位（PP）i，如图3所示。在SVPS地图上，各停车点之间相距较远，距离约为数公里；这种停车点分布方式适用于需要在不同位置进行停车预约的用户。

U ∈ SyU ∈ SySVPS,
U(ID; PW) ∈ SySVPS
⇒ f(U)= {
0, U ∈ SySVPS
Φ, U ∉ SySVPS (6)

f(U)是一个用于在用户登录SVPS在线系统时验证用户U(ID; PW)的函数。如果系统成功验证了用户U，即U(ID ;PW) = 0，则允许该用户对任意停车点PP ∈(PP)i使用服务RFP，

∃f(U)= 0 ⇒[(PP) (i,i ≤ n)] , i=[1,2,3,…,n]. (7)

因此，所有可用停车位(PP)i将显示在用户面前，遍布SVPS地图上的各个位置；在此，用户有两种选择来搜索较近的停车位(PP)i并发出停车请求，具体如下：

(1) 选择性智能停车（SSP） ：用户输入特定位置作为源位置，然后通过SVPS地图搜索较近的停车点，显示距离用户所选位置最近的所有停车点。系统从最近的停车点开始显示，并计算从所选位置到各个停车点（PP）的距离i。例如，在图7中，用户输入一个位置作为其目标位置，并希望获取最近的停车点。为此，系统计算用户目标位置与所有可用停车位位置之间的距离，从而以红色可视化显示较近的停车位，红色单元格按顺序依次为PP18、PP17、PP12和PP15。

(2) 智能定位停车（SPP） ：在此模式下，当发出停车请求（RFP）时，系统通过SVPS地图自动获取用户当前位置，并根据输入的目标位置，从最近的开始依次显示多个停车点。例如，在图8中，系统获取车辆或用户当前位置以及计算所有可用停车位位置的距离。结果，系统在红色单元格的汇聚范围内显示较近的停车位，并以红色可视化，标注数字01和02。因此，得出结论：在红色单元格的汇聚范围内，PP01的距离比PP02更短。

在这两种情况下，系统会根据所有可用停车位计算输入的目标位置及其距离，并依据计算结果，按照距离差逐一识别较近的停车位，并向用户显示。然而，所有可用停车位之间的总距离在SVPS系统的设计和设置阶段即已被系统所知。

数学公式化 。假设一个函数 f(d)用于计算每个可用停车位（PP）i之间的距离 d，使得SySVPS: f(d) = d (PP)i ，其中 a和 b是每个停车点PP ∈(PP)i的距离坐标。例如，停车点（PP）i的数量被限制为整数 n。因此，函数f(d)计算停车点（PP）(i,i≤n)之间的距离，随后得到值S。

S={(PP)1,(PP)2,(PP)3,…,(PP)n}=(PP)(i,i≤n) ⇒
f(d)= d S = d [[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[[
{(PP)1,(PP)2};{(PP)1,(PP)3};{(PP)1,(PP)4};…;{(PP)1,(PP)n}
{(PP)2,(PP)3};{(PP)2,(PP)4};{(PP)2,(PP)5};…;{(PP)2,(PP)n}
{(PP)3,(PP)4};{(PP)3,(PP)5};{(PP)3,(PP)6};…;{(PP)3,(PP)n}
{(PP)4,(PP)5};{(PP)4,(PP)6};{(PP)4,(PP)7};…;{(PP)4,(PP)n}
{(PP)5,(PP)6};{(PP)5,(PP)7};{(PP)5,(PP)8};…;{(PP)5,(PP)n}
{(PP)6,(PP)7};{(PP)6,(PP)8};{(PP)6,(PP)9};…;{(PP)6,(PP)n}
.........
{(PP)n−1,(PP)n} ]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] . (8)

例如，(PP)1与(PP)2之间的距离 d的计算方法为
d (PP)1,(PP)2
= √[(PP)1(a) −(PP)1(b)]²+[(PP)2(a) −(PP)2(b)]².(9)

此外，假设L1 和L2 是注册用户U输入的目标位置和当前位置，则系统正在映射输入值L 1 → d[S] (ab) 和L 2 → d[S] (ab)，并得出较近的停车位（PP）i，如图9所示。

为了方便用户并基于位置输入，系统通常会执行用户请求，然后按距离用户输入位置从近到远的顺序显示可用停车位（PP）i。然而，在图7和图8中，系统仅显示了较近的停车位，即 PP18、PP17、PP12、PP15以及PP01和PP02，并标注了可用或空闲停车位（PL）e。更准确地说，在图9中，以红色和黑色显示的标识符号表示各停车点空置（V）停车场（PL）e的数量，例如PP01为10个，PP02为23个，PP18为44个，PP17为31个，PP15为52个；而当停车场（PL）e非空闲（NV）时，则显示为零，例如PP12的情况。

在图9中，利用图7和图8的情况，系统计算了选定的停车点（PP）i各自的空置（V）停车场（PL）数量e，但并未对所有人而言，在停车请求期间，用户可以通过提前了解空闲（或非空闲）停车场的情况来节省时间，然后再进行停车预约。由于用户已知晓可用的停车位和空闲停车场，停车预约过程变得更加简单直接，便于提交停车请求。SVPS系统采用了一种通用策略来设计和可视化停车点中的停车位数量，这在停车预约时非常有用。例如，在图10中，PP01包含120个连续排列的停车位，并以固定大小的块形式显示；空闲停车位用白色表示，而非空闲停车位则用灰色表示。因此，在提交停车请求时，用户可以选择任意一个空闲停车位。通过选择特定的停车位，例如以白色显示的停车位编号PP01‐PL010，系统将进一步处理该停车请求，并将其分配给提出请求的用户。同时，已分配的停车位PP01‐PL010的信息将在数据库中更新，相应的主从传感器节点将被触发，以允许授权车辆通过读取RFID标签信息进入停车场进行停车。在用户提交停车请求后，即固定时间停车和计时停车的情况下，将创建停车会话（用于使用已分配的停车位），主从传感器节点明确知晓或掌握相关信息，可允许车辆根据所述会话进行停车，并在时间结束后驶出。然而，用户可以选择延长使用SVPS在线系统已声明的现有停车会话；否则，系统将按小时计调节停车时间，例如使用随时停车功能。

在信息采集方面，简而言之，当用户的停车请求被确认并完成停车场分配后，系统会通过写入功能激活与该用户（或车辆）注册ID相对应的传感器节点；因此，只有该用户才能在已分配的停车位上进行停车。所有操作，例如读写操作，均由中央控制器系统（CC系统）全面指令、运行和控制，并且相应的计算信息会同时更新至系统数据库或SVPS‐DB中。在图11中，SVPS‐DB设计（或创建）的表显示了每次系统从停车点PP ∈(PP)i安装的主从传感器节点（即从传感器节点）获取读数时所保持的总体信息。此外，在SVPS‐DB中执行和管理的一些重要操作如下：

(1) 对于每个停车点PP ∈(PP)i，SVPS‐DB具有固定数量的表，用于从主从传感器节点持续更新信息。然而，这直接取决于在每个停车点安装带传感器节点的停车位（PL）e的数量。例如，假设在停车点03或PP03，总共安装了114个独立连接传感器节点的停车位；因此，为了信息采集，前110个停车位通过11个主传感器节点直接连接和管理，即每个主传感器节点管理10个从节点，剩余的4个停车位则由第12个主传感器节点管理。这意味着总共114个从传感器节点由12个主传感器节点管理；更多细节如表1所示，表中展示了每个安装有固定数量主从传感器节点的停车点的信息。因此，在SVPS‐DB中，系统维护12张表，以分别存储来自12个主传感器节点的独立信息，这些主传感器节点指定用于控制固定数量的从传感器节点，以便在车辆进出时获取读数。然而，从主从传感器节点收集的信息也已在每个停车点设置的本地系统控制器（LSC）中复制。

(2) 此外，在其他多个表中，系统在SVPS‐DB中维护两个主要表：(1)停车状态表和(2)请求停车或停车预约表。停车状态表记录了各停车点基于主从传感器节点读取信息所得的停车场空闲与非空闲状态信息。所收集的信息将在用户通过SVPS在线系统搜索停车位时向用户显示。另一方面，请求停车表记录了用户所做的每次预约，以及仅对带有RFID标签的注册车辆，其对应的从传感器节点才会被完全激活的相关信息。

6. 结果与讨论

在用户登录时，SVPS系统会对用户输入的身份证和密码进行身份验证。因此，在认证过程完成后，用户将被允许访问可用的系统服务；每次用户尝试在线访问系统服务时，会激活一个固定时间的会话（例如，首次成功登录后9分钟），并且可以进一步延长。然而，当前研究或SVPS系统在设计时并未考虑高效的安全部范式，仅使用了操作系统内可用的通用安全机制（即防火墙和商业安全工具）以及网页搜索期间传统的SSL和TLS解决方案。在不久的将来，该研究旨在设计一个完全安全的安全系统，以满足针对潜在攻击者的全部安全要求，同时通过互联网接入在线连接和管理系统。

对于停车请求，整个系统能够高效地并行管理用户数量。但在同一时间，如果有两个或更多用户同时针对停车点PP ∈(PP)i中的同一停车场PL ∈(PL)e时，则系统采用先到先服务（FCFS）调度算法和非抢占式方法来管理用户。假设在图11中，三位用户向停车点PP01中的同一停车场PL01‐PL004提交了停车请求，则系统会计算出这些用户中第一个提交请求的确切时间（到达时间）。根据系统计算，用户02的到达时间为02:12:55（小时/分钟/秒），相比用户01和用户03的到达时间02:32:21（小时/分钟/秒）和02:39:41（小时/分钟/秒）更早。因此，系统将生成一条消息或提示：“您所请求的停车场不可用”；此外，其他用户可随时预订同一停车点内的其他可用停车位。此处，在图12中，使用了用户01、用户02和用户03等短ID，代替第4节中系统定义的长ID。

该系统在每一级的信息计算方面均高效，即从传感器节点到本地系统控制器再到中央控制系统（CC系统），以及反向的停车点PP ∈(PP)i；因此，用户可以在最短时间内以高效方式获取所需的全部信息。为了进行计算并确保每一级计算中的信息准确，系统定义并采用了通用专用功能代码（每个功能代码为4位大小），具体如下：（1）用于读取信息的代码定义为0000，（2）用于写入信息的代码定义为“1111”。例如，这些是定义的4位代码，用于对主从传感器节点（M2S节点）执行读写功能。更准确地说，用户定义代码在读写操作期间，随着每级计算中一位的变化而执行。在停车请求的情况下，中央控制系统执行写操作，以分配并激活安装在停车场的射频识别读取器或从属传感器节点（SS节点），并将带有固定射频识别标签的车辆信息写入其中；因此当车辆到达已分配的停车场时，SS节点将读取射频识别标签信息。为此，中央控制系统输入命令“1111”以执行写操作；随后将在每一级计算中执行以下操作；即逻辑上定义了四个层级：（1）CC系统到LSC，（2）LSC到MS节点，（3）MS节点到SS节点，以及（4）SS节点。因此，写操作通过这四个层级如下执行：在确认后，每次成功执行后每个层级的位设置= 1发生变化。

表2：写操作与计算

功能代码，写操作：1111	层级	系统节点	执行	确认，位设置= 1
1	CC系统到LSC	1111	1110
2	LSC到MS节点	1110	1100
3	MS节点到SS节点	1100	1000
4	SS节点	1000	0000

SVPS‐DB
信息计算：传感器节点读数
检索到的信息（空置（V）；非空置（NV））

在表2中，写入信息的原始代码为1，或写入代码= 1，但在每一级使用了额外的3位或三个1，并执行异或操作。在每一级，位集= 1与“1111”的最低有效位进行异或操作，得到“0000”以进行确认。因此，在第4级，使用写入代码= 1（即“1000”）写入信息，并以“0000”作为确认。

同样，在表3中，中央控制系统输入读取码= 0以从SS节点获取信息或读取数据，例如当前停车场是空闲还是非空闲、授权车辆的RFID标签信息等。为此，在读取码中添加了三个额外的0，使其变为“0000”，并在确认时每次将设定位= 0与“0000”的最低有效位进行异或操作，最终得到1的个数或观察到的确认码“1111”。

表3：读取操作与计算

功能码，读取操作：0000	层级	系统节点	执行	确认，位设置= 0
1	CC系统到LSC	0000	0001
2	LSC到MS节点	0001	0011
3	MS节点到SS节点	0011	0111
4	SS节点	0111	1111

在每一层，从RFID标签收集到的信息将根据中央控制系统的命令传回；节点的执行顺序已更改为：（1）RFID标签到SS节点，（2）SS节点到MS节点，（3）MS节点到本地控制站，以及（4）本地控制站到中央控制系统。

在图13中，所给出的信息是从停车点传输到中央控制系统的信息。如前所述，每个停车点PP ∈(PP)i都配备或设置了多个节点，用于接收来自中央控制系统的指令或命令，并向其传输读取信息。对于读取信息，例如，从传感器节点从RFID标签获取读数，如果从最高有效位开始的计算值为“0000”或0位，表示当前停车位状态为非空闲，则应用确认设置位= 0以得到“0001”的值。随后，在每一层级上，通过异或操作设置位= 0，从而在第4级获得最终确认值“1111”和执行值“0111”。类似地，在图14中，从传感器节点将值设为“1111”，表示当前停车位为空闲，因为最高有效位是“1”，并添加其余三位或三个1，以便通过应用设置位= 1在下一级别获得确认。因此，在第4级，中央控制系统接收到“1000”以及确认值“0000”。此处，在两种情况下，无论停车位是空闲还是非空闲，计算值这些值与中央控制系统发送写入和读取操作命令时的值相同。值得注意的是，每次中央控制系统发送命令或传感器节点向中央控制系统回复信息时，它们各自的识别信息也会随数据一同添加。因此，在命令传输或信息回复过程中完全不会产生冲突。

因此，每个时间信息都被收集并传回中央控制系统，同时存储到SVPS‐DB中；因此，来自传感器节点的接收到的信息被分析，以获取各个停车点的停车位数量，分别判断其为空闲或非空闲状态。当从传感器节点感应到车辆标签信息并通过验证后，允许该车辆在停车场停车，同时中央控制系统接收到相同信息，并将该停车场的状态更新为非空闲。另一方面，当车辆使用停车场的会话完成后，车辆必须从停车场驶出；因此，在驶出时，系统将该停车场的状态更新为空闲，供其他用户使用。然而，如果用户希望使用SVPS在线系统延长同一停车场的停车会话，则系统将保持该停车场的空闲状态，直到车辆实际驶出为止。

表4：读取操作与计算

停车场状态（空闲= 1；非空闲= 0）	PP01	PP02	PP18	PP17	PP12	PP15
LP001	0	1	0	1	0	1
LP002	0	0	1	1	0	0
LP003	0	0	1	1	0	0
LP004	1	1	1	1	0	1
LP005	0	0	1	1	0	1
LP006	0	1	1	1	0	1
LP007	1	0	1	1	0	1
LP008	1	0	1	1	0	1
LP009	1	0	0	1	0	1
LP010	0	1	1	1	0	1
LP011	1	1	1	1	0	1
LP012	0	1	1	1	0	1
LP013	1	1	1	1	0	1
LP014	0	1	1	1