车库车辆导引系统的设计

1 引言

随着时代的发展，城市居民汽车拥有量急剧增加，在拥挤的市区里汽车与停车位之间的矛盾越来越突出，因此如何充分利用有限的停车场资源来最大程度满足车辆的停泊要求，已成为现代停车场急需解决的问题[1-2]。

目前，常见的智慧停车场聚焦在提升车牌识别、自动计时、自动缴费等方面的智能化水平，但是，现在很多公共停车场缺少有效车位信息的提供，特别在大型停车场中，泊车者进入停车场入口到找到有效空车位的所需的时间往往较长，而且泊车者在寻车位的巡游过程中，产生较多的无效交通[3-5]。因此，以提升停车场与泊车者信息对称度，提高城市停车场的利用率和运行效率，缓解汽车发展社会化进程中出现的停车难、道路拥挤问题为目标，研发停车场智能泊车引导系统成为社会的迫切要求。

2 系统总体框图

车辆车位引导系统的核心是 STM32 单片机，另外系统输入设备有车辆检测器、超声波传感器等，输出设备有显示设备（区域显示、指示箭头、空车位数量显示）和蜂鸣器等。

3 设计思路

多数停车场的路线规划为双向车道，但是在停车场这种在空间相对狭窄的公共场所，双向车道容易引起交通拥堵。为了避免双向车道造成的拥堵现象，提高停车效率，本系统的车辆行进路线规划为单行线路径形式。

3.2 超声波传感器

本系统中选用超声波传感器作为车辆的位置探测器。与光敏传感器、压敏传感器和光电传感器等传感器相比，超声波传感器受外界因素干扰影响更小。考虑到车场环境的复杂性，为了防止行人随机经过或其他物品意外遮掩造成的误判，本系统选择超声波传感器进行位置探测：当有车辆进入或驶出时传感器发出信号，如果其他物体（如小猫、小狗等宠物）误入检测区域时传感器不触发。根据各种车辆底盘到地面间的距离设定超声波传感器的触发范围。常见中小型车辆底盘高度，传感器的触发范围设置为 35-40cm 之间。

3.3 灯光显示

停车场设置灯光指示主要出于以下原因：

（1）优化交通流线与导航效率。

改变频率调节音调。

本系统使用低电平触发的蜂鸣器，当停车超出规定范围，蜂鸣器报警，提醒车主要规范停车。

5 系统软件设计

当车辆进出停车场入口时，车辆检测器将检测到的信息送入控制与管理计算机，计算机用于掌握着停车场实时的车位占用情况，根据欲停车车位的剩余空间和无车辆泊位分布情况，计算出一个最佳停泊车地点或分区号，将其输入到车位引导 LED 显示屏，并开启车辆行车路线的灯光指示或区域指示屏。驾驶员通过车位引导显示屏或指示灯牌和交通引导路标的引导下，将车辆行驶到指定的泊位上。当指定的是分区号，驾驶员也可停泊在该区的任一空泊位上，不会影响下一车辆的引导，因为安装在该车位上方的超声波检测器立刻检测到该车辆，并将该车位已被占用的信号传送至车位引导控制器，车位引导控制器对车位情况及时间等信息进行处理，存储并上传至管理计算机，计算机数据库会及时更新。每台车位控制器控制 20 ——60 车泊位。当车辆离开车位时，安装在该车位上方的超声波检测器，立刻检测到该车位已无车辆，在延迟一定时间后，将该车位已无车的信号发送到主控制器。避免车主因调整停车位置导致主控制器误判。如图2 所示为系统主流程图。

（2）动态路径指引：通过箭头、颜色（如绿/ 红灯）引导车辆流向入口、出口或空闲车位，减少拥堵。（3）车位状态可视化：车位上方 LED 灯（绿色为空闲 / 红色为占用）帮助司机快速定位空位，缩短寻位时间。

（4）分区标识：不同颜色或数字灯光区分楼层、区域（如A 区、B 区），便于记忆和返回寻车。清晰的灯光指引降低司机在复杂停车场中的迷路概率，缓解压力。

3.4 蜂鸣器报警

停车场或路边经常会出现不规范停车的现象。不规范停车不仅仅给其他车辆的停放和通行带来不便，还降低了停车场的使用效率。所以本系统除了车位引导功能之外，还设计了不规范停车报警的功能。如果车辆停靠超出规定范围，系统通过蜂鸣器报警，提醒车主要规范停车。

4 系统硬件设计

4.1 控制器

STM32 单片机为本系统的控制核心，通过其高性能实时处理能力与丰富的外设接口，高效整合超声波传感器、无线通信模块及LED 显示屏等硬件。STM32 实时采集车位占用数据，利用算法分析路径并生成导航指令；其低功耗特性确保系统在车载环境下稳定运行，同时支持多任务调度与复杂逻辑控制，显著提升停车效率与用户体验，是智能停车系统高效、可靠运行。主要实现对所有模块的控制功能和数据处理功能，可对传进的数据进行分析，传出数据进行控制。所有的算法以及运行全都与此模块有关。

4.2 灯光指引

指引灯光选择 LED 点阵屏中双色屏为主要指引器件，双色屏是一种通过两种基色 LED 灯珠组合实现多色显示的点阵式显示设备，通常采用红色和绿色 LED 作为基础，通过控制两种颜色的亮灭组合可呈现红、绿、黄三种颜色。用于在车位顶部指示当前车位数量和区域方向，红色表示当前车位满，绿色表示当前车位空。黄色为当前区域以有 80% 的占用率。

4.3 蜂鸣器

违规停车报警部分选用蜂鸣器。蜂鸣器可分为无源他激型和有源自激型。有源蜂鸣器特点：内置振荡电路，通电即发声（固定频率），无需外部驱动信号。

无源蜂鸣器特点：无内置振荡电路，需外部提供脉冲信号驱动，可通过

6 结束语

本文设计了一款地下车库车辆引导系统功能有：超声波传感器检测车位是否为空位，并通过 LED 点阵屏提示。控制器会根据车场情况，为车主指引距离最近的空位。在车位边缘分界线处，装有蜂鸣器检测停车是否越线，如果越线，蜂鸣器会发出报警，提醒车主规范停车。本系统的设计及实现，对提升城市交通智能管理水平具有一定的意义。

参考文献：

1. 鞠洪杰 . 城市共享停车位引导系统研究与设 [D]. 兰州：兰州交通大学，2019.

2. 罗莹，吕俊峰，杨庆 . 停车场车位引导系统的应用研究 [J]. 科技创新与应用，2018（8）：30-31.

3. 祝知也，张朦，张玉龙 . 基于 Arduino 的公共停车场车位智能引导系统 [J]. 科技与创新 .2024.14.

4. 魏晓鹏，陈伟利. 基于GPS 和图像识别技术的城市车位引导系统研究 [J]. 科学技术创新，2020（24）：98-99.

5. 周明彬，曾伊玲. 基于51 单片机停车场车位引导系统设计[J]. 电脑知识与技术，2019，15（36）：227-228，234.

作者简介：胡博涵（2000.5），男，汉族，辽宁辽阳人本科生在读，研究方向 ：电气工程及其自动化；贾朱植（1978.5），女，满族，辽宁铁岭人副教授，博士，研究方向 ：智能控制技术；

刘姝君（2001.9），女，汉族，黑龙江海林人本科生在读，研究方向：单片机应用技术。

基金项目： 2025 年大学生创新创业训练项目“智能车库引导系统”。