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基于网络无线传感器，有源射频识别技术的现代化汽车停车场管理系统的手持设备研究:
关于停车场管理的WSN,RFID,和暴徒开发者技术
Djamel Djenouri,CERIST研究中心、阿尔及尔、阿尔及利亚
ElMouatezbillah Karbab,CERIST研究中心、阿尔及尔、阿尔及利亚
Sahar Boulkaboul,CERIST研究中心、阿尔及尔、阿尔及利亚
Antoine Bagula,开普敦,南非西开普大学
摘要
本文主要讨论了网络无线传感器，执行器，射频识别技术和移动计算技术。在对在新兴的互联网拥有复杂的服务的现代汽车停车管理系统探索的道路上，无处不在的掌上电脑，智能传感器，射频识别阅读器和标签逐渐与显示对接，将各种各样的服务变成了可能。回顾整篇文章，作者提出了一个可伸缩的和低成本的汽车停车框架（CPF）,基于上述技术的集成，一个初步的原型实现正在一步步地实行，以及一些被推荐的CPF的模块的实施。这个结果证明了一个观念，尤其表现在对比现有的解决方案，该方法大大地减少了WSN技术部署的成本和能源消耗。
关键词：移动应用，移动计算机处理技术，射频识别技术，智能城市，智能停车，无线传感器。
介绍
在现代的城市中，一个使用现代化技术的自动汽车停车管理系统成为了一个不可或缺的选项去使交通更通畅。在世界范围内，随着城市群里的车辆逐渐增多，如何去寻找一个可用的停车位成了现代社会上的市民的担忧。这种增加的主要原因是由于高油耗，逐渐增加的车流量，影人关注的环境问题，司机的健康和幸福感等。如同移动计算和新兴的手持设备等新技术（智能手机，智能手表等），传感器制动器，和无线电频率识别可能发挥这关键作用在提高停车场管理，提供现代化服务的在新兴网络（物联网）的一个里程碑。这些设备可以被赋予一个IP地址和装备只能停车的对象和形成基础对象的智能对象。后者可能与传感器设备互联成一个物联网平台使用形成对空停车点的定位，当RFID技术用来，对停车位的授权，汽车定位还有小偷防盗。用户将通过他们的手持设备进入局域网和因特网的服务。然而，这些技术的集成产生了一个带有很多挑战的异构环境在部署，通信，和协议工程方面。其中的一些挑战已被本文解决在提供一个停车场框架上。它是建立在一个模块方法上使很多的服务成为了可能。就像是汽车导航，自动支付，停车场检索，安全和破坏检测等。他的在实验室原型上的部分实施同样在这篇文章中指出，其中一些模块已被真正的实验测试和评估。
智能停车解决方案与本文中被唐言中，李敏和P.K等人提出的一个提议关联很密切。这些解决方案在每个停车场使用一种简单的无线节点，这些节点配置了用于车辆检测的传感器。这些传感器可以是磁性传感器，超声传感器，光学传感器等。当一辆车在有一些传感器的传感器网络中是（一个停车节点），传感器的状态将会发生改变并且一个信号将会传到连接点。后者将被加工成输入信号去决定可能的探测。使用微粒在每一个节点同样也有缺点，首先，代价很昂贵（包括部署的财务消耗，操作时的能源消耗），第二点，他增加了冲突域，创造了更多的干扰。B.J.R.等人提出的一项有趣的关于室内通信的研究显示了移动金属对象在无线通讯频道上的巨大影响，探测到一种媒介停留在传感器的节点上这是经常发生的 一件事，这导致从感应区域分离出通信模型将会是非常有用的。为了克服每一个停车节点使用一个微型传感器这一缺陷，我们提出了一系列混合有线和无线的传感器簇。每一个传感器板连接到一个单片机单元（MCU），然后使用串联方式将这些传感器连接起来。这些小单元被认作是通信的小能手，并且传感器被当作是奴隶。无线通信是用来连接其余的单元的网络，这种模式大大减少了成本和干扰，将会在接下来的部分进行阐述。
接下来的论文介绍了如下内容：下一节将介绍了继承了RFID与WSN的汽车停车管理系统的目前发展状态。第三部分介绍了提出的框架，第四部分是实施，第五部分介绍了我们为移动用户开发的接口，第六部分是一些观点的证明，和一些原型实验和一些初步的绩效评估的解决方案，最后第七节总结了全文。
当前发展状况
现有的停车场管理系统可以被分为两类，①门管理②批次管理，基于门管理的系统为驾驶者提供了一些基础的服务，比如说检查免费停车点的可用性，网络预定等等。这种服务由于门管理系统而变得可行，因为进入或离开的信息被充分的使用。在第二类中，每个停车位可以配置一个传感器来检测是否存在车辆，门管理系统的主要优点在于它的低消耗和它相较于批次管理系统的简洁性。然而后者可以提供更多先进的服务给驾驶者，比如面向司机的导航系统，面向着最近免费的停车点，免费地图等。这是通过赋予停车场传感器来实现的。表1提供了这两张表的一个总结。此外，基于多智能的停车场管理可以分为两类；多停车场管理与单一停车场管理（表2）.多停车场管理系统可以管理不同区域的不同的停车场。这些区域可能是室内的，比如商场或飞机停车场，或者是室外的，例如城市的街道公园。多停车场管理系统可以为司机导航到最合适的停车场。很多解决方法属于单一停车场管理系统，只有很少部分的解决方法面对地多停车场管理系统。本文主要关注的是前类。
单一停车解决方案通常是针对室内公园和专注于一个公园管理。他们可以在停车场内给汽车司机提供指导能力。作者AYass和亚辛（2011），Bong和赖（2008）提出一个使用图像检测的系统。在唐言中（2006）和李敏（2006），和B.J.R等人（2006）的论文中，一个基于单一停车场管理的无线传感器网络被描述。
在这个系统中，无线传感器被部署到一个停车场领域中，每一个停车点提供一个传感器节点。所有的解决方法使用了TinyOS(一个WSN操作系统)开发定制的网络栈。ZigBee栈被许多单一停车解决方案所选择由于其高效的能源消耗和拓扑管理的灵活性。在KATHODIGOS（2013）中，作者提出了一个叫做KATHODIGOS的智能停车系统，这个系统使用无线技术去得到关于路边停车空位的状态信息。通过网关这些获得的信息传输到中央信息系统，在Chinrungrueng（2011）中提出了一个叫做iParking的停车管理框架，通过传感器网络实现对进出车辆的监视。iParking计算可用停车点的数量，并传递这些信息给客户。在Gu等人（2012）提出的论文中，作者提出了一个基于无线传感器网络的街道停车系统。这个系统可以监视每一个停车位的状态，通过在这个空位上部署一个磁传感器节点，去准确的检测停车的车。车辆检测算法已被提出
表1，门管理和批次管理的比较
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批次管理 |
门管理 |
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花费 |
高 |
低 |
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导航可能性 |
是 |
否 |
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免费地图 |
是 |
否 |
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免费地段数量 |
是 |
是 |
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复杂度 |
高 |
低 |
表2，多停车场管理和单一停车场管理的比较
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单一停车场 |
多停车场 |
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范围 |
单一停车场 |
许多停车场 |
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停车类型 |
室内（通常情况） |
室内和室外 |
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导航范围 |
一个停车场内 |
多个停车场间 |
自适应采样机制被用来降低能源消耗，Nawaz等人（2013）提出停车感应理论，这是一种基于智能手机感应的系统，他能为驾驶员检测到合适的停车点。大部分的解决方法要么是提出使用RFID或者是WSN。不过，我们认为在一个单一的框架，两种方式的整合具有潜在的影响，因为它将使有效对象跟踪，和环境感知。这与本文提出的工作意图相吻合。
解决方法回顾
通过在被提出的停车场管理系统框架（CFP）中整合RFID，WSN和移动计算技术来提供对于停车场管理人员的高级功能和服务。一个活跃的RFID标签被使用在每一个停放的车辆上。标签可以分配给停车用户很长时间（私人停车），或者动态地提供给短暂的停车用户在出入口。一个传感器安装在每一个停车场并且连接到一个无线节点。这个框架框架是通用的，允许使用任何传感器技术检测车辆。再提出的原型中，使用了超声波传感器。这个节点管理了一系列传感器通过串行方式。这比在许多解决方法中提出的在每一个停车点使用一个节点更高效。
图一,每个点一个节点与成簇群相比
CPF建立在一个四层架构中。传感器层用于停车点探测，和安全检测。网络层在传感器层之上层叠，使传感器和网关之间的信息传播变成可能。它同时使用了有线和无线的连接方式。在网络层的顶端中间件存储数据实现可视化。它充当网络层和应用层之间的接口（上层）这个应用层中连接到智能停车场的不同的服务都被实现。CPF的实施使用局域网（无线局域网或以太网）完成了两个部分的连接。第一部分是停车管理，所有的数据存储其中。它可能会为互联网上的客户提供一些信息，比如说，停车点的可用性。付款服务同样停车场中的停车管理系统提供。权限管理是形成停车管理的基本部分，这将会在下一小节中介绍。第二部分是门管理。它主要的功能是通过WSN控制门，并且传递这个门的状态信息给停车场管理者。WSN从携带停车点和汽车的状态信息的层面，传入下一层面。这将通过一个局域网来连接。CPF的意图将指向一个多级停车场。
分类管理
水平管理如图二所示。批次管理可以被看做水平管理的原子成分。包含许多种类的节点在这个WSN中使用。这些被包含的节点是：1）一堆传感器板簇（每个节点一个）。2）混合节点，RFID阅读器和一个无线节点集成。3）连接到一个可变消息屏的导航节点，最后4）连接到接收器节点的以太网插头将数据转发到停车场管理器。传感器节点上的事件探测器需要使用多次反射机制主要到平面的下降。为此，我们建议使用我们先前收集到的数据协议，LIBP Bagula等人（2013）。
图二,停车多级管理模式
LIBP停车场管理主要的效用在于在异构无线传感器网络的能源消耗管理。在无线传感器中，多种类型的节点有着不同的消耗，其目的是确保网络中的所用节点网络通信量可以在其生命周期内被管理。这是在停车场管理系统中典型的应用。1）具有温和能源消耗的作为指导节点的单一节点，2）消耗更多能量的负责停车场管理的主节点，3）混合节点（集成无限微粒与RFID阅读器），消耗最多的能源。批次管理模式的使用，以及微粒间通过恰当的数据搜集协议经过多次反射提供的一个可伸缩的水平管理
提供地服务
1.导航服务：
窗体顶端
有源RFID标签被分配给每一个停放的交通工具。有源RFID标签已被选定因为其拥有更长的通信范围相比于无源RFID标签，
以及它使许多先进的服务变成可能。混合节点（集成无线遥控的和RFID读取器）应放置在战略点，在那里他们可以检测即将到来的使用RFID标签的车，并确定它。根
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