汽车作为代步工具极其普遍，由此带来的车多位少停车难的问题日益突出，一线城市寸土寸金，额外划停车位是不现实的，因此可行办法就是对现有停车场进行升级改造，现有停车场位置特殊，一般都是建设在地下，通常光线昏暗，视野不开阔，司机寻找停车位困难，改造一方面是要考虑成本，另一方面还要考虑施工强度和社会的发展趋势。在现有停车场的基础上加入定位导航功能迎合市场需求，使司机受惠。地下停车场，砖墙实体的遮挡，GPS（GlobalPositionSystem）信号极弱，难以定位，传统的定位技术在室内情况下由于硬件成本高难以广泛应用，而随着“室内定位”概念的日趋完善，技术也在日渐成熟，利用随处可见的Wi-Fi信号定位就是解决方案之一。本系统采用基于位置指纹的Wi-Fi定位方法，手机APP的开发为用户提供更好的定位导航服务，快速寻找停车位，提高车位使用效率。
1系统整体组成
整个系统由空车位检测，车位信息上传，车辆定位导航组成，如图1所示。为了避免大面积施工以及毁坏现有车位建设，空车位检测通过最简单的测距方式判断车位状态。空车位检测后获得的状态信息上传至服务器，用户向服务器发出请求信息，服务器将车位信息发送给用户。用户利用手持移动端连接Wi-Fi获得定位，基于位置指纹的Wi-Fi定位技术分为离线数据采集和在线定位两个阶段。离线数据采集阶段需要利用现有AP（AccessPoint）节点，采集不同物理位置接收到同一AP的RSS（ReceiveSignalStrength）值，并将RSS值与现实世界的距离值相互映射，形成位置指纹数据库。在线定位阶段对实时测量的RSS值进行位置解算，从而判断当前位置，为用户提供空车位导航服务。
2系统详细设计
2.1车位信息
首先系统的基础信息是车位状态信息，车位状态信息的获取可以分为接触式测距法和非接触式测距法。为了避免大面积施工以及毁坏现有车位建设，因而检测电路采用非接触测距法。现有的非接触测距技术包括激光测距、电磁波测距、雷达测距和超声波测距，超声波测距因其指向性强，易于安装，成本低廉等优点而被广泛使用。图2为使用超声波传感器进行车位信息检测。
根据发射端和接收端的时间差，可计算超声波测距模块到待测车位的距离。将距离L值与停车场高度设置阈值S比较后，判断后得出车位状态。
2.2室内定位
本系统基于Wi-Fi技术的位置指纹实现定位，该方法主要包括两个阶段，离线数据采集和在线定位。位置指纹定位技术是利用接收信号强度值RSS与物理位置之间的映射关系进行定位，即利用不同物理位置接收到同一AP的RSS的特征值不同。RSS的特征值不同是在定位前期离线采集数据阶段的参考点（referenceplace，RP）不同所致，采集位置指纹数据后，对数据进行统计分析，得出RSS的特征值，后利用定位特征值与物理位置之间的关联，在线阶段对实时测量的RSS进行位置解算，确定定位结果，主要原理和流程图如图3所示。
2.3导航
Dijkstra算法是典型的计算两个节点间最短路径的导航算法。Dijkstra算法需要各节点的相邻距离组成二维矩阵，从中可以看出各个节点之间是否存在通路。
本系统采用Dijkstra算法求最短路径。绘制寝室楼的平面图，在地图的重要位置设置节点，选取的节点越多越密集，在路径规划阶段，所显示的路径较短，信息较详细，但是复杂度也更高，本次选取的地图较简单，仅需将所有路线清晰展现即可。路径规划图如图4所示。
2.4综合管理数据库
本系统主要采用WirelessMon检测本地Wi-Fi网络和附近网络的信号。采集到的数据如图5所示。
根据采集到的数据，利用MySQL创建离线位置指纹数据库，已便在线阶段对位置进行解算。
2.5手机APP
搭载Android系统的通信手机更像小型化PC，钟情于Android系统的用户日益增多，手机端应用下载也触手可及。本系统通过Java语言进行Android开发定位导航APP供用户下载。
3软件设计与实现
3.1车位状态检测
主要由中断服务程序和车位状态指示程序等部分组成，实现车位状态检测并用指示灯指示。软件设计流程图如图6所示。
中断服务程序包括定时中断子程序和外部中断子程序。定时中断子程序用来检测超声波是否发射完，记录超声波模块发射端和接收端的时间差。外部中断子程序根据公式计算超声波测距模块到待测车位的距离。车位状态指示程序用于判断车位状态。
3.2APP系统开发
将接收到的RSS值按数值从大到小排列，得到最强的n个Wi-Fi信号信息。访问位置指纹数据库，将n个Wi-Fi信号信息的MAC与指纹数据库中的指纹信息进行对比，采用基于相似度的加权质心算法，得到唯一定位点坐标。通过定位点坐标与地图的映射关系将当前位置显示在手机APP显示界面。定位实测图如图7所示。
黑色表示空车位，得到空车位后，点击空车位选项，显示导航路径。
4结论
通过空车位检测，Wi-Fi定位导航的设计与实现，基于Wi-Fi位置指纹的室内定位，并采用现有软件WirelessMon和便携式计算机测试记录Wi-Fi信号，通过对信号处理构建位置指纹数据库，空车位检测模块检测车位状态上传车位信息，既而通过定位算法进行定位然后根据用户需求导航到空车位。以Android手机为平台，将手机作为定位服务器，实时测量RSS的值，实现空车位定位导航。
参考文献
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