本发明涉及室内定位技术研究领域，具体地说涉及基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法。
背景技术：
城市停车场是人们日常驾车出行的重要组成部分。
随着科技的发展和进步，城市居民的汽车拥有量达到了空前水平，而已有的停车资源无法满足日益增长的停车需求。如何提高现有停车资源的利用率，缓解城市停车供需矛盾，成为迫切需要解决的问题。为了解决这些问题，停车场智能化的趋势已越来越明显，实现停车场智能化的一个重要技术就是室内定位。
互联网技术和智能手机的普及，给人们的日常生活带来越来越多的便利，如今智能手机不仅可以提供各种信息，还为人们的日常活动提供决策支持。以地理信息技术为基础，利用位置二维码，可以实现手机与停车场管理与服务平台之间的数据传输，这为停车场室内定位、停车位信息的自动获取以及路径引导等功能的实现提供了可能。
技术实现要素：
为了解决上述存在的问题，本发明提供基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法，充分利用位置二维码的作用，在实现移动端与服务器之间信息传输的基础上，使停车场室内定位达到一定精度，以便为泊车者提供停车位查询与选择、停车引导、停车收费等服务,为达此目的，本发明提供基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法，具体方法如下：
(1)室内大型停车场双层网络模型：根据大型室内停车场的空间特点和车辆行人通行的不同要求，室内大型停车场双层网络模型包含行人道子网络和机动车道子网络，在此双层网络模型的基础上，建立停车场空间的多层次网络模型的概念模型和逻辑模型；
(2)位置二维码布设及其与双层网络的关联：针对停车场内的布局及平面图建立相对坐标系，将每个二维码布设点在坐标系内的相对坐标信息转换成二维码，实现二维码的坐标信息与抽象的网络的关联；
(3)基于双层网络模型的行人车路径规划方法：由于行人和机动车的通行条件有所不同，其通行引导路线分配也各不相同，根据这一特征，将停车场内的路径划分为不同层次，以区分泊车者在驾驶时的引导路线和作为行人时的引导路线。
本发明的进一步改进，二维码的坐标信息包含所在停车场、停车场楼层、二维码编号、位置相对坐标和点弧段拓扑关系，将位置信息转换成二维码，结合停车场管理与服务平台的数据库基础，便可得知当前二维码所在位置，即用户定位所在位置。
本发明的进一步改进，室内大型停车场双层网络模型中将停车场数字化成基于图论的节点—弧段道路几何网络模型，并分为行车道路网络模型和行人道路网络模型，使用dijkstra算法计算出最佳路径，当驾驶者在车上时，单独使用机动车道子网络进行最短引导路径计算；作为行人行走时，则使用行人道子网络，其中行人道子网络除机动车道外，还含有行人通道，以及两类道路的连接点，进行最短引导路径计算。
本发明的进一步改进，基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法通过管理与服务平台进行管理与服务，所述基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台，由数据处理模块、信息查看模块、信息传输模块、移动端app以及位置二维码组成，具体如下：
(1)数据处理模块，在室内大型停车场双层网络中，完成室外最短路径导航和室内最短路径引导，提供路径参考；
(2)信息管理模块，利用停车场管理数据库，对停车场管理与服务系统的空间数据、非空间数据以及用户数据进行管理与查询；
(3)信息传输模块，用于停车场管理与服务平台与移动端之间的信息交互，获取用户位置信息，使用功能模块所得的数据，对用户的各种请求进行相应的回应；
(4)移动端app，即为安装于用户手持移动设备的应用软件，用于显示操作停车位选择、停车场路径导航、室内路径引导、取车路径引导、个人中心查看，含有二维码扫描识别功能即用于扫描二维码获得定位点信息和支付功能即用于实现用户在线支付停车费；
本发明的进一步改进，所述基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台中数据处理模块包括：
(1)室外路径导航单元，用户未到达停车场时，对用户从当前位置到指定停车场的导航路径进行计算，确定合适路径；
(2)车位分配单元，用于按需即停车偏好或指定车位给用户分配对应的车位；
(3)室内路径引导单元，用户在停车场内时，对从用户所扫描的位置二维码到目标地点包括车位、电梯、出入口间的最佳路径进行计算，确定合适路径。
本发明的进一步改进，所述基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台中信息管理模块包括：
(2)定位点管理单元，查看场内定位点布局，并进行管理。
本发明的进一步改进，所述基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台中信息传输模块包括信息交互单元，用于实现服务器端与移动终端的数据交换以完成用户的功能请求。
本发明的进一步改进，所述基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台中信息传输模块移动端app包括：
(1)定位单元，用于获取停车场外gps或网络定位信息，以及停车场内相对坐标信息；
(2)停车场信息，用于结合百度api获取当前位置周边地图及周边停车场信息，如剩余车位、收费标准；
(3)选取车位，用于获取停车场车位信息，并按照一定停车偏好选取车位如靠近电梯或出入口或直接指定某一空车位来选取停车位，并获取从停车场入口到达该车位的最佳车辆通行路径；
(4)寻找电梯，用于获取从当前位置到最近的电梯的最佳行人通行路径；
(5)反向寻车，用于用户返回取车时，获取从用户当前位置到达泊车位的最佳车辆通行路径；
(6)出场付费，用于获取从用户当前位置到达停车场出口的最佳车辆通行路径，并且采用在线支付进行停车收费；
本发明的进一步改进，基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法的管理与服务平台工作步骤如下：
(1)停车场搜索：移动端结合电子地图服务，针对当前定位或兴趣点poi周边的停车场进行搜索查找，显示周边地图及周边停车场信息如剩余车位、收费标准，为用户提供科学的停车决策参考和行车路径导航服务，以到达符合用户要求的停车场。
(3)寻找电梯：用户完成泊车后，在移动端选择乘电梯功能，获取最近的电梯信息与到达该电梯的最短行人通行路径，显示在屏幕上；服务平台在收到用户的乘电梯离场请求后，为其寻找最近的电梯并规划最近路径返回到移动端上，用户在去往电梯途中可以查看停车场地图，或随时扫描场内二维码获取所在位置到最近电梯的新的引导路径，帮助用户寻路；
(4)反向寻车：用户返回取车时，选择移动端上取车功能，并扫描离用户最近的二维码，获取达到用户所停车位的行人通行最短路径；服务平台收到用户取车请求时，根据已存储的用户车位与收到的当前位置信息，计算并给出反向寻车的最短路径，用户在取车途中可以查看停车场内部地图，或随时扫描场内二维码获取所在位置到用户泊车位的新的引导路径，帮助用户寻路；
(5)驾车出场：用户停车完毕准备离开停车场时，在移动端选择出场付费功能，获取达到停车场出口的最短路径，并在到达出口处后，扫描出口处的位置二维码，完成本次停车的付费，离开停车场；服务平台收到用户出场请求时，计算并给出的基于当前泊车位驶离停车场的车辆通行最佳路径，在收到用户付费请求后，服务平台计算本次停车的费用并进行相应的收费操作，当用户完成付费，则结束该用户的本次停车服务，并释放车位。
附图说明
附图1为停车场空间双层网络模型示意图；
附图2为停车场空间网络逻辑模型图；
附图3为停车场二维码扫描定位解析图；
附图4为最佳路径算法流程图；
附图5为人车路径引导算法结构图；
附图6(a)-图6(d)为停车管理系统信息传输流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
(1)室内大型停车场双层网络模型；
(2)位置二维码布设以及与双层网络的关联；
(3)基于双层网络模型的行人与车辆路径规划方法；
具体内容如下：
1室内大型停车场双层网络模型:
停车场空间信息包括背景信息和网络模型两部分。背景信息用于停车场空间信息可视化；网络模型则将停车场内的道路及定位结点的空间信息抽象化，是路径规划与定位的数据基础。
停车场道路网络模型由行人道子网络和机动车道子网络构成双层网络模型。该双层网络模型采用点弧结构，其中弧段包括机动车通道段和行人通道段，结点包括路段的交叉点及路段端点。交叉点即机动车通道交叉点、行人通道交叉点及机动车通道与行人通道交叉点。
具体停车场网络逻辑模型属性表如下，
表1车辆通道空间信息属性表
表2行人通道空间信息属性表
表3交叉点空间信息属性表
2位置二维码布设以及与双层网络的关联：
位置二维码是一种记录所处位置信息的二维码，主要用于用户所在位置的定位。用户用手机扫描停车场内位置二维码，即可获取当前位置信息，从而为停车场内的多种服务(如车位分配、路径引导等)提供地理数据基础。
2.1位置二维码信息编码：
基于所处停车场的相对坐标系，停车场内每个位置二维码都存储了当前位置的坐标信息。位置二维码的编码数据均由21位数字组成，这些数字分别包括停车场编码、楼层编码、二维码标识码、位置编码、拓扑关系等信息。其中二维码的拓扑关系信息由二维码所处弧段编号表示，该编号可由程序判断自动读取。二维码序列信息表如表4所示。
表4二维码序列信息表
2.2位置二维码与网络的位置关联方法：
位置二维码仅记录二维码所处空间场中孤立的矢量位置信息，不记录与其他对象的空间位置关系。要实现定位和引导的功能，基础是位置二维码所处位置与空间网络的关联。停车场道路在数据库中存储为线要素，而二维码坐标无法精确落于数据库中的线要素上，因此需要检索计算与位置二维码坐标距离最近的道路线，其检索方法为：
确定位置二维码坐标到道路线的距离阈值d0(考虑到道路交叉口处的二维码，此处距离阈值可设为道路宽度的1/2)；
计算该位置二维码到各个道路段的距离di,若di≤d0，则这个二维码属于该路段，否则继续搜索，直至找出。
其中位置二维码到道路段的距离计算方法为：
记路段(直线段)的两个端点为a(xa,ya)，b(xb,yb)，位置二维码为点p(x,y),则其中，和均表示向量，利用向量积与向量长度之间的关系，得到所要求的距离。
将二维码与空间网络进行位置关联后，用户只需在停车场内扫描位置二维码，即可获得其此时在停车场中的空间位置及该位置与网络的关联关系，再查询所要到达的目的地如电梯、停车位、出入口等，即可获得规划路线。中途若迷失方向，可通过当前位置附近的二维码定位，获取路线或者目的地方向。
2.3位置二维码的布设：
为了将整个停车场区域范围的空间数据覆盖在由位置二维码连接的网络中，位置二维码的布设及层次结构划分的合理性尤为重要。本方法中，将位置二维码的布设按照空间尺度和详细程度分成以下几个层次：
出入口：即停车场的入口和出口，以便引导用户从入口到达相应车位，或者在停车结束时，从出口驶离停车场；
其他特殊点：包含停车场内楼梯、电梯以及楼层间坡道的端点，用于用户停车完毕后离场路线指示，以及停车场楼层间的连接；
连接点：即机动车通道和行人通道间的交叉点，连接了机动车通道网络和行人通道网络；
机动车道网络点：包括机动车通道网络内的点，用于车辆行驶中的定位和引导；
行人通道网络点：即行人通道网络内的点，用于用户在停车场内步行时的定位和引导；
其中，除出入口和特殊点外，其他区域的位置二维码布设无需全面覆盖所有交叉点，但仍应优先置于道路交叉点，尤其是行人通道与机动车通道之间的交叉点。此外，道路内的位置二维码布设，应满足机动车道内的位置二维码之间间距不小于20米，行人通道内的位置二维码间距不小于15米。
2.4面向双层网络的路径规划基本算法；
采用dijkstra算法的基本思想，设计最佳路径计算方法如下：
假设路网中每一个结点都有标号(dt,pt)，dt是从出发点s到点t的最短路径长度；pt表示从s到t的最短路径中t点的前一个点。求解从出发点s到点t的最短路径算法的基本过程为：
(1)初始化。出发点设置为：ds＝0,ps＝null；其他点di＝∞，pi未定义。标记起源点s，记k＝s,其他所有点设为未标记。
(2)检验从所有已标记的点k到其他直接连接的未标记的点j的距离，并设置dj＝min[dj,dk+w(k,j)],其中w(k,j)表示从点k到点j的路径长度。
(3)选取下一个点。从所有未标记的点中选取dj最小的点i，点i被选为最短路径中的一点，并设为已标记的。
(4)找到点i的前一点。从已经标记的点集合中找到直接连接到点i的点,并标记为pi。
(5)标记点i。如果目的点s已标记，则算法结束。否则记k＝i，转到(2)继续。
3基于双层网络模型的行人与车辆路径规划方法：
基于双层网络模型，以最优路径算法为基础，设计行人和机动车路径引导方法如下：
3.1机动车路径引导
机动车路径引导有三种情况：①用户驾车驶入停车场寻找空余停车位；②机动车在停车场内行驶过程中，用户无法自行辨别方位；③用户驾车驶离停车场。
机动车路径引导的实施所需的弧段数据即机动车通道弧段数据，结点数据包含：机动车通道交叉点、机动车通道附近定位点、车辆进出场定位点和车位附近定位点。
3.2行人路径引导
行人路径引导用于：①停车完毕后步行离开寻找电梯或楼梯；②反向取车时，步行寻找之前停车的位置。
行人在停车场内的可以通行的道路，除一般的机动车可通过的道路外，还有一些只有行人可以通过而车辆无法通过的小路，因此其数据需求在机动车路径引导的基础上，还需要行人通道的专属数据，包括：行人通道段、行人通道交叉点、行人通道与机动车通道交叉点、行人通道附近定位点。
实施案例：
本实施案例围绕停车场管理与服务平台和移动端app的结合运用而展开。
附图3展示了实现位置二维码布设并与双层网络的关联后，用户扫描位置二维码后，获得了当前位置的效果。图中的红色箭头指示位置即为用于定位引导的二维码定位点，事件发生定位点是能够确定当前所在位置的支撑柱，扫描该二维码即可获知该事件发生点处于停车场中的相对位置。图中位置二维码所表示的信息为：当前所在停车场编号为1，所在楼层为地下二层，扫描的二维码编号为215，位于停车场内的相对坐标为(123.5，789.6)，所在弧段编号为54。获得此位置后根据之前的功能选择进行空车位查询并引导路径，电梯楼梯间查询并引导路径，反向寻车，停车场出场，若用户在以上过程中迷失方向，可重新进行二维码扫描进行定位并获取路线引导服务。
用户进入停车场时可以选择不同的停车偏好，如靠近电梯口、靠近楼梯口和靠近进出口等。系统根据用户的停车偏好，计算相应特殊点到其周边一定范围内的空闲停车位的距离，得到当前情况下符合用户要求的空闲车位编号，并将该编号返回给用户，再基于dijkstra算法计算出用户从当前定位处到系统推荐车位的最短路径，为用户提供路径指示与引导路径。其中基于dijkstra算法的最短路径计算流程图见附图4。室内引导路径算法即最短路径算法，将用户当前定位位置设为路径的起点，用户选择的停车位或系统推荐车位为路径的终点，一旦指定起点与终点便可确定两点间的最短路径。最短路径设计应用了贪心算法模式，算法解决的是有向图中单个源点到其他顶点的最短路径问题，其主要特点是每次迭代时选择的下一个顶点是标记点之外距离源点最近的顶点。
本方法利用扫描位置二维码来取代目前普遍使用的插卡取卡操作，仅需一部手机就可以完成整个停车流程，实现智能选择车位和停车位引导，对于用户来说，这有效地简化了进入停车场的停车操作流程，提高了停车效率。
停车场室内人车路径引导分为机动车路径引导和行人路径引导两大类(附图5)。当用户进入停车场寻找车位或停车后取车完毕驾车驶出停车场，使用手机扫描位置二维码来获取当前位置，采用机动车路径引导，计算最短路径的数据集包含：机动车通道段、机动车通道交叉点、机动车通道附近定位点、车辆进出场定位点和车位附近定位点；当用户到达车位停好车后步行走出停车场，或者停车完毕反向取车时，采用行人路径引导，在机动车路径引导的基础上，计算最短路径的数据集还需添加：行人通道段、行人通道交叉点、行人通道附近定位点和楼梯电梯间附近定位点。
停车场服务平台所管理的信息包括：车位信息，用户信息，停车场信息。
用户进入停车场寻找停车位、停完车寻找楼梯电梯离场、反向寻车以及驾车离开停车场的过程，停车场服务平台与用户移动端之间的信息交互如附图6所示，(a)、(b)、(c)、(d)分别描述了上述四个过程。
(a)入场：用户在驾车进入停车场时，在入口处扫描二维码开始计时，用户自主选择停车偏好，系统为用户自动分配相应特殊点附近的空车位，并显示从入口到达指定车位的机动车通行最短路径；
(b)暂离：用户停车完毕后步行离开停车场，扫描附近的位置二维码，并选择想要到达的楼梯或电梯，系统为用户返回从当前位置到达指定楼梯或电梯的行人通行最短路径；
(c)取车：用户返回取车时，在移动端上选择取车选项，扫描附近的位置二维码，即可得到系统返回的从当前位置到达停车位的行人通行最短路径；
(d)离场：取车完毕后，用户在移动端上选择离场选项，系统停止计时，在线收费，同时为用户返回从当前车位到停车场出口的机动车通行最短路径。
本实施例中基于位置二维码的大型停车场定位与引导方法，应用于大型室内停车场(不限于)，管理与服务平台端和移动端app结合使用，具体步骤如下：
步骤1：停车场搜索
移动端通过停车场管理与服务平台与百度地图相结合的服务，对当前定位点或兴趣点(poi)周边的停车场进行查找，获取周边地图及停车场信息(如剩余车位、收费标准等)，供用户对比选择，确定泊车停车场，规划最佳到达路径，提供到达停车场的导航服务。
步骤2：进入停车场，选择车位
进入停车场时，用移动端扫描入口处二维码，获取停车场实时停车位信息，服务平台收到用户信息并开始计时，此时用户在移动端选择停车偏好(如靠近楼梯口或电梯附近等)，系统根据停车偏好自动选择车位，并在移动端显示到达该车位的机动车通行最短路径。若中途迷路，可扫描布设在停车场内的位置二维码，重新定位并获取新的到达车位的机动车最短路径。
步骤3：完成停车，去乘电梯
用户完成泊车后，在移动端点选乘电梯功能并扫描附近二维码定位，获取电梯位置并得到行人最短引导路径。若中途迷路，扫描附近的二维码，重新定位并获取新的到达电梯的行人通行最短路径。
步骤4：反向寻车
在移动端上选择取车功能，并扫描附近二维码，获取达到用户所停车位的行人通行最短引导路径。若中途迷路，扫描附近的二维码可重新定位，并获取新的到达停车位的行人通行最短路径。
步骤5：结束停车，出场付费
用户准备驾车离开停车场时，在移动端选择出场付费功能，获取达到停车场出口的机动车通行最短路径。服务平台收到用户付费信息后，结束该用户的本次停车服务，将其所停车位状态更改为“未使用”。若中途迷路，扫描附近二维码重新定位，获取新的到达出口的机动车通行最短路径。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。