古　輝，顧杰杰

(浙江工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

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一種預(yù)約式智能停車場(chǎng)及其LEACH路由算法改進(jìn)

古輝，顧杰杰

(浙江工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，浙江 杭州 310023)

摘要：通過(guò)超聲波傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)停車位上車輛有無(wú)檢測(cè)，利用手機(jī)App來(lái)實(shí)時(shí)查詢和預(yù)約停車位以及在線支付功能，提出了一種以超聲波傳感技術(shù)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合的預(yù)約式智能停車場(chǎng)的控制與管理技術(shù)方案.在構(gòu)建停車場(chǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中，基于某個(gè)特定的場(chǎng)景，提出了基于LEACH的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的路由算法改進(jìn)方法，Matlab模擬實(shí)驗(yàn)表明，改進(jìn)后的算法對(duì)節(jié)點(diǎn)能耗有很大減少，延長(zhǎng)了停車場(chǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的生命周期，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)預(yù)約式智能停車場(chǎng)系統(tǒng)的有效管理.

關(guān)鍵詞：停車位控制器；超聲波；App；無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)；LEACH蔟樹(shù)網(wǎng)絡(luò)

隨著我國(guó)車輛保有量的激增，開(kāi)車堵和停車難問(wèn)題在城市顯得尤為明顯，造成當(dāng)前停車問(wèn)題主要有以下5點(diǎn)：1) 停車位資源匱乏；2) 違章停放現(xiàn)象普遍；3) 停車設(shè)施利用率低；4) 管理存在盲點(diǎn)；5) 停車管理的信息化程度低.無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的興起帶動(dòng)了停車場(chǎng)智能管理的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外研究日漸成熟，但能耗問(wèn)題一直都是研究熱點(diǎn).Jong-Myoung Ki等[1]提出了一種無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基于模糊邏輯的簇頭選舉機(jī)制，通過(guò)使用模糊邏輯，收集和計(jì)算開(kāi)銷可以減少，并且傳感器網(wǎng)絡(luò)的壽命可以延長(zhǎng).Guang-yao Ji等[2]提出了一種上下文自適應(yīng)聚類的高效的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合方法，對(duì)改善能耗和網(wǎng)絡(luò)壽命有很大成效.周玉等[3]提出了一種基于遺傳算法的新型路由算法LEACH-GEC，較LEACH協(xié)議分簇更均勻，簇首選取更合理，有效延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)壽命.吳臻等[4]基于對(duì)能量和簇頭間距的考慮，對(duì)LEACH路由算法的改進(jìn)，提高了網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間和簇負(fù)載平衡程度.

在上述研究的基礎(chǔ)上，筆者提出一種預(yù)約式智能停車場(chǎng)，利用手機(jī)App進(jìn)行預(yù)約，超聲波傳感器檢測(cè)車輛有無(wú)，在線計(jì)時(shí)扣費(fèi)，其中停車場(chǎng)中各個(gè)停車位傳感控制模塊構(gòu)成了無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，基于以上文獻(xiàn)都是在無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)大范圍下提出的改進(jìn)或者新算法，沒(méi)能針對(duì)停車場(chǎng)進(jìn)行特定環(huán)境進(jìn)行深度處理，提出一種更加適合停車場(chǎng)場(chǎng)景的LEACH的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的路由算法改進(jìn)方法，在節(jié)點(diǎn)能耗方面得到很大改進(jìn)，使得整個(gè)預(yù)約式智能停車場(chǎng)系統(tǒng)能夠完成停車到收費(fèi)的自動(dòng)化管理.

1系統(tǒng)概述和流程

1.1系統(tǒng)概述

基于無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的預(yù)約式智能停車場(chǎng)主要組成：具有查詢和預(yù)約車位以及在線支付功能的手機(jī)App[5-6]，是由具有無(wú)線通信和溫濕度檢測(cè)的Telosb節(jié)點(diǎn)、超聲波傳感器以及車位鎖等組成的停車位控制模塊.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示.圖1中的Sink, EndDevice只是分工不同的Telosb節(jié)點(diǎn)[7].

圖1　預(yù)約式智能停車場(chǎng)系統(tǒng)框架圖Fig.1　The frame chart of reserved-intelligent parking lot system

Sink節(jié)點(diǎn)一方面負(fù)責(zé)收集各個(gè)EndDevice的車位信息并通過(guò)串口輸出到電腦終端存儲(chǔ)到后臺(tái)中心，另一方面轉(zhuǎn)發(fā)后臺(tái)指令到某個(gè)具體的EndDevice實(shí)現(xiàn)車位鎖的操作.EndDevice實(shí)現(xiàn)車輛的檢測(cè)和對(duì)車位鎖的操作.

1.2系統(tǒng)流程

預(yù)約式智能停車場(chǎng)的系統(tǒng)停車流程如圖2所示，可分為如下6個(gè)步驟：

1) 車主打開(kāi)手機(jī)App，輸入停車地點(diǎn)、時(shí)間和搜索范圍，搜索可用車位：范圍內(nèi)無(wú)有可用車位，返回1)；搜到可用車位，進(jìn)入2).

2) 根據(jù)距離依次顯示最佳車位，用戶決定是否進(jìn)行預(yù)約：不預(yù)約，返回2)；選擇某個(gè)車位進(jìn)行預(yù)約，進(jìn)入3).

3) 系統(tǒng)鎖定車主預(yù)約的車位，對(duì)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)的車位狀態(tài)進(jìn)行更新，提供用戶到達(dá)該車位的導(dǎo)航功能.

4) 車主到達(dá)該車位后，點(diǎn)擊手機(jī)App的開(kāi)鎖按鈕，通過(guò)后臺(tái)傳送開(kāi)鎖指令到具體的車位鎖，實(shí)現(xiàn)開(kāi)鎖，車輛駛?cè)?，停車?jì)費(fèi)開(kāi)始.

5) 超聲波傳感器模塊開(kāi)始工作，對(duì)車輛是否離開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)：檢測(cè)到未離開(kāi)，返回5)；檢測(cè)到離開(kāi)，進(jìn)入到6).

6) 自動(dòng)產(chǎn)生停車費(fèi)用，從手機(jī)App的用戶賬戶上扣除，并自動(dòng)對(duì)車位上鎖，后臺(tái)更新車位狀態(tài).

圖2　系統(tǒng)停車流程圖Fig.2　The flowchart of Parking system

2停車位檢測(cè)控制模塊

2.1Telosb節(jié)點(diǎn)

采用美國(guó)美新半導(dǎo)體(MEMSIC)公司開(kāi)發(fā)的telosb節(jié)點(diǎn)TPR2420CA作為控制器和無(wú)線通信模塊，TPR2420CA把所有要素都集中在一個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)上：USB 編程能力，IEE802.15.4 射頻器和天線，低功耗擴(kuò)大內(nèi)存得MCU和可選的傳感器套件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示.

圖3　Telosb節(jié)點(diǎn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.3　The internal structure of Telosb Node

2.2超聲波傳感器模塊

筆者采用HC-SR04超聲波測(cè)距模塊，具有測(cè)距精準(zhǔn)和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，模塊包含超聲波發(fā)射器、接收器與控制電路[8].該模塊通過(guò)一個(gè)控制端口發(fā)送一個(gè)大于10 μs的高電平，接收端口等待高電平輸出，一檢測(cè)到就打開(kāi)定時(shí)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，直到轉(zhuǎn)為低電平時(shí)結(jié)束，通過(guò)高電平持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算測(cè)量的距離，公式為

測(cè)量距離=(高電平持續(xù)時(shí)間×聲速)/2

式中聲速為340 m/s.由于一般車輛底盤高度小于30 cm，只要對(duì)車輛的底盤高度進(jìn)行檢測(cè)，就能知道車位上是否有車輛存在.超聲波傳感器裝在車位鎖底盤上，底盤與地面距離為10 cm左右，這里設(shè)定測(cè)量閾值為20 cm.為達(dá)到測(cè)量的結(jié)果準(zhǔn)確性，可通過(guò)以下步驟：

Step 1連續(xù)3次測(cè)量車位上車輛底盤與超聲波傳感器之間的距離：若3次測(cè)量值都有效且都小于設(shè)定的閾值20 cm，則判定車位上有車輛存在；若3次測(cè)量值出現(xiàn)至少一次未檢測(cè)到有效值或者測(cè)量值大于閾值20 cm，則跳轉(zhuǎn)Step 2.

Step 2再次測(cè)量車輛底盤與超聲波傳感器之間的距離：若測(cè)量值都有效且小于設(shè)定的閾值20 cm，則跳轉(zhuǎn)Step 1繼續(xù)測(cè)量；若未檢測(cè)到有效值或者測(cè)量值大于閾值20 cm，則判定車位上無(wú)車輛存在.

通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該策略能保證檢測(cè)結(jié)果的成功率.在20 cm的閾值范圍內(nèi)，最低的判定成功率為95.5%.當(dāng)要檢測(cè)車輛離開(kāi)的動(dòng)作時(shí)，按照上面提到的檢測(cè)車輛存在的策略，若上一次進(jìn)行檢測(cè)，判定結(jié)果為存在車輛，緊接著下一次測(cè)量結(jié)果判定為不存在車輛，則判定檢測(cè)到車輛駛離的動(dòng)作，從而正確做出相應(yīng)的關(guān)閉車位鎖的動(dòng)作.

3LEACH蔟樹(shù)網(wǎng)絡(luò)的路由算法改進(jìn)

3.1改進(jìn)算法的簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)建立

假定一個(gè)擁有116 個(gè)車位的城市停車場(chǎng)，各個(gè)停車位上都配置一個(gè)車位鎖，車位鎖包括一個(gè)超聲波傳感器和一個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)通信模塊，一個(gè)城市停車場(chǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)就可以組建完成.網(wǎng)絡(luò)只擁有一個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)，Sink節(jié)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)連接，所以不考慮能源問(wèn)題，其主要負(fù)責(zé)匯聚和分發(fā)數(shù)據(jù).這里防止安全干擾，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行安全加密處理.為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，每一個(gè)車位的長(zhǎng)度設(shè)為6 m，寬度設(shè)為3 m.國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局、建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《城市道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)機(jī)動(dòng)車公共停車場(chǎng)出入口設(shè)計(jì)作了如下規(guī)定：少于50 個(gè)停車位的停車場(chǎng)，可設(shè)計(jì)一個(gè)出入口，其寬度宜采用雙車道；50～300 個(gè)停車位的停車場(chǎng)，應(yīng)設(shè)兩個(gè)出入口[9].因此采用雙出口，圖4表示對(duì)應(yīng)的城市停車場(chǎng)車位示意圖.

將每個(gè)停車位抽象為一個(gè)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，就可以形成如圖5所示的節(jié)點(diǎn)抽象圖，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值可計(jì)算得知.對(duì)車位進(jìn)行編號(hào)，車位號(hào)n從1～116，并以各個(gè)車位的中心點(diǎn)作為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo).各節(jié)點(diǎn)的直角坐標(biāo)值(xn,yn)與車位號(hào)n的關(guān)系式分別為

圖4　停車場(chǎng)示意圖Fig.4　The schematic diagram of the parking lot

(1)

(2)

式中：xn，yn分別為節(jié)點(diǎn)的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)；n為車位號(hào).

圖5　停車位節(jié)點(diǎn)抽象圖Fig.5　The abstract diagram of Parking lot Node

在圖5所示的停車場(chǎng)中建立簇樹(shù)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)，可先將整個(gè)停車場(chǎng)區(qū)域劃分為8個(gè)區(qū)，區(qū)內(nèi)擁有一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)與多個(gè)子節(jié)點(diǎn)，該網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點(diǎn)Sink在停車場(chǎng)入口處，其坐標(biāo)值(x0,y0)為(66,0)，Sink節(jié)點(diǎn)不算作116個(gè)車位節(jié)點(diǎn).兩個(gè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的有效通信距離設(shè)定為60 m，超過(guò)60 m就只能通過(guò)路由器轉(zhuǎn)發(fā)才能到達(dá).停車場(chǎng)的車位分區(qū)規(guī)劃如表1所示.

表1　停車場(chǎng)車位分區(qū)表

表2　16位通信地址結(jié)構(gòu)

LEACH協(xié)議采用了“輪數(shù)”的概念[10]，第一輪分為簇建立和穩(wěn)定工作兩個(gè)階段，通常為了減少能耗，簇建立階段的時(shí)間遠(yuǎn)小于穩(wěn)定階段的持續(xù)時(shí)間.LEACH協(xié)議在初始化階段選取簇首按照以下策略來(lái)進(jìn)行：

傳感器節(jié)點(diǎn)隨機(jī)生成一個(gè)0～1之間的隨機(jī)數(shù)，并且與閾值T(n)做比較，選取小于該閾值的節(jié)點(diǎn)作為簇頭.其中閾值T(n)的計(jì)算公式為

(3)

式中：p為節(jié)點(diǎn)成為網(wǎng)絡(luò)中簇頭節(jié)點(diǎn)的百分?jǐn)?shù)；r為當(dāng)前的輪數(shù)；G為一個(gè)集合，該集合中的節(jié)點(diǎn)是前1/p輪中沒(méi)有充當(dāng)過(guò)簇頭節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn).

簇頭節(jié)點(diǎn)選定之后，會(huì)向其他各節(jié)點(diǎn)廣播自己成為簇頭的消息，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)收到消息的強(qiáng)度來(lái)選擇加入哪個(gè)簇頭，并告知該簇頭節(jié)點(diǎn).在穩(wěn)定工作階段，各個(gè)成員節(jié)點(diǎn)會(huì)將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到簇頭節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)融合之后，統(tǒng)一發(fā)送到Sink節(jié)點(diǎn)，一段時(shí)間后，進(jìn)行下一輪循環(huán)[11].從中可以看出:LEACH協(xié)議是假定所有節(jié)點(diǎn)擁有相同的能量并且簇頭節(jié)點(diǎn)能耗相同，在停車場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量不均衡的網(wǎng)絡(luò)中不太適用.同時(shí)可能出現(xiàn)簇頭分布過(guò)于集中，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)分布不均.

算法改進(jìn)是針對(duì)蔟樹(shù)建立的和簇頭選擇過(guò)程中的，建立簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)利用上述的邏輯地址來(lái)進(jìn)行，其步驟如下：

Step 1選取各個(gè)區(qū)內(nèi)的地址編碼最小的節(jié)點(diǎn)作為簇頭節(jié)點(diǎn)，選擇bit8作為簇頭標(biāo)志位，并設(shè)置為1，默認(rèn)狀態(tài)為0，申請(qǐng)加入由Sink組建的網(wǎng)絡(luò).

Step 2計(jì)算區(qū)內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)的距離計(jì)算公式為

(4)

1)計(jì)算簇頭節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)之間的距離滿足d(0,n)<60 m，則判定可以直達(dá)，直接加入網(wǎng)絡(luò)，跳轉(zhuǎn)到Step 4.

2)計(jì)算簇頭節(jié)點(diǎn)與Sink節(jié)點(diǎn)之間的距離滿足d(0,n)≥60 m，則判定為加入網(wǎng)絡(luò)失敗，跳轉(zhuǎn)Step 3.

Step 3網(wǎng)絡(luò)中剩余的未能加入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的簇頭節(jié)點(diǎn)通過(guò)搜索成功加入網(wǎng)絡(luò)的簇頭，并計(jì)算與各個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)之間的距離d，滿足d(0,n)<60 m情況下，取d最小的簇頭節(jié)點(diǎn)作為父節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò).若加入失敗，則繼續(xù)執(zhí)行Step 3；若加入成功，則跳轉(zhuǎn)到Step 4.

Step 4每個(gè)分區(qū)內(nèi)的剩余節(jié)點(diǎn)依次加入到該分區(qū)的簇頭節(jié)點(diǎn)下面，就此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立完成.

一輪完畢后，A，C，F(xiàn)三個(gè)簇首由于和基站的距離超過(guò)60 m[8]，選取離他最近的簇首作為下一跳，所以通過(guò)建立多跳路由方式來(lái)和基站通信，避免直接通信所要花費(fèi)更大的能耗.其他簇首和基站的距離少于60 m，直接和基站通信.

簇首形成及路由算法示意圖如圖6所示.當(dāng)簇樹(shù)網(wǎng)絡(luò)完成建立后，會(huì)隨著節(jié)點(diǎn)剩余能量值來(lái)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，以維持網(wǎng)絡(luò)的最大壽命.其具體的重構(gòu)方式如下：每一輪中計(jì)算各個(gè)區(qū)中的簇首節(jié)點(diǎn)的剩余能量(通過(guò)測(cè)量剩余電壓值)，若發(fā)現(xiàn)任意一個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余電壓值低于設(shè)定的閾值v(v初始值為90%的節(jié)點(diǎn)額定電壓，隨著輪數(shù)的增加而做出相應(yīng)調(diào)整，現(xiàn)設(shè)定每經(jīng)過(guò)一輪降低10%額定電壓)，則進(jìn)行簇頭重新選取，區(qū)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)能量值(電壓值)由該區(qū)的簇頭節(jié)點(diǎn)來(lái)收集，選取每個(gè)區(qū)內(nèi)節(jié)點(diǎn)能量值最大(電壓值最高)作為新的簇頭節(jié)點(diǎn)，加入網(wǎng)絡(luò)參考上述步驟.原先每個(gè)區(qū)內(nèi)的簇頭節(jié)點(diǎn)都將以新的簇頭作為父節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)，各區(qū)內(nèi)剩余的節(jié)點(diǎn)都將加入到新的簇頭節(jié)點(diǎn)下.

圖6　簇首形成及路由算法示意圖Fig.6　The schematic diagram of first cluster routing algorithm

3.2與LEACH路由算法仿真結(jié)果比較

采用Matlab 2015a平臺(tái)作為仿真工具，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)比較改進(jìn)后的LEACH算法和未改進(jìn)的LEACH算法.在本次仿真中，根據(jù)設(shè)定的停車場(chǎng)的一個(gè)真實(shí)環(huán)境，共計(jì)116個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)Sink節(jié)點(diǎn)，傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)分布圖如圖7所示.

圖7　傳感器節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)分布圖Fig.7　The distribution map of sensor nodes coordinate

系統(tǒng)中的存活節(jié)點(diǎn)數(shù)目直接影響無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)的生命周期，從圖8可以看出：未改進(jìn)的LEACH算法出現(xiàn)第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)大約在270 s，而改進(jìn)后的LEACH算法出現(xiàn)第一個(gè)死亡節(jié)點(diǎn)的時(shí)間大約是370 s.在相同的時(shí)間內(nèi)改進(jìn)后的LEACH算法的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存活的節(jié)點(diǎn)數(shù)目明顯多于采用LEACH 算法的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).這是因?yàn)楦倪M(jìn)后的LEACH算法通過(guò)增加節(jié)點(diǎn)位置信息，并人為地對(duì)區(qū)域劃分，更有效的簇頭選取方式，保證簇頭的能量為分區(qū)內(nèi)最大值，均衡了網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，結(jié)合單跳與多跳的方式實(shí)現(xiàn)簇頭節(jié)點(diǎn)的通信，很大程度上減少了節(jié)點(diǎn)的能量消耗.

圖8　節(jié)點(diǎn)存活數(shù)Fig.8　The number of survival Node

從基站單位時(shí)間內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)量，可以看出該網(wǎng)絡(luò)的傳輸時(shí)延，以及網(wǎng)絡(luò)通信流暢度.從圖9可見(jiàn)采用改進(jìn)后的算法網(wǎng)絡(luò)中的基站接收到的數(shù)據(jù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用LEACH算法網(wǎng)絡(luò)中的基站接收到的數(shù)據(jù)量.這是因?yàn)楦倪M(jìn)后的算法避免了簇頭節(jié)點(diǎn)過(guò)早死亡而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)生命周期過(guò)早結(jié)束，循環(huán)利用網(wǎng)絡(luò)中的能量，以達(dá)到最大利用率.

圖9　基站接收數(shù)據(jù)數(shù)量Fig.9　The quantity of the data received by base station

能量消耗問(wèn)題是無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中最關(guān)心的指標(biāo)，圖10表示改進(jìn)的LEACH算法和未改進(jìn)的LEACH算法的系統(tǒng)總能量消耗對(duì)比圖，從圖10中可以看出：采用改進(jìn)后的算法，網(wǎng)絡(luò)中的總能量消耗速度較常規(guī)LEACH 算法能量消耗比較緩慢，隨著輪數(shù)的增加，效果更顯著.

圖10　總能量消耗Fig.10　The quantity of total energy consumption

4結(jié)論

提出的預(yù)約式智能停車場(chǎng)系統(tǒng)能夠?qū)⒁苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，提高了停車管理的信息化程度和設(shè)施利用率，“一車一位”的方式一定程度上減少了亂停放現(xiàn)象，使管理更加清晰化，最重要的是促使了停車的過(guò)程更加高效和方便.基于停車場(chǎng)特定的環(huán)境，提出在停車場(chǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)中LEACH協(xié)議的改進(jìn)算法，經(jīng)過(guò)仿真表明，改進(jìn)的LEACH算法在能耗和能量使用效率上得到很大改進(jìn)，并能夠更好地均衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，使得預(yù)約式智能停車場(chǎng)能夠更有效的管理和操作，已運(yùn)用到實(shí)際工程中.

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(責(zé)任編輯：陳石平)

A smart reservation-parking system and an improved LEACH cluster routing algorthm

GU Hui, GU Jiejie

(College of Computer Science and Technology, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China)

Abstract:The ultrasonic sensors are used to detect the parking situation and the Apps installed in cell phone can be used to inquire and reserve parking service in this paper. A control and management method for the smart reservation-parking is proposed combining with ultrasonic sensor technology, wireless sensor network technology, as well as mobile Internet technology. During construction process of wireless sensor networks in the parking system, based on a particular scene, an improved routing algorithm based on LEACH cluster tree network approach is proposed. The simulation experiments on Matlab show that the improved algorithm greatly reduces the energy consumption of nodes and extends the wireless sensor network life cycle in the parking system. The entire smart reservation-parking system can be managed effectively.

Keywords:parking control; ultrasonic; App; wireless sensor networks; LEACH cluster tree network

收稿日期：2015-11-10

作者簡(jiǎn)介：古輝(1962—)，男，山西孝義人，教授，研究方向?yàn)槟Ｊ阶R(shí)別與圖形圖像處理技術(shù)，E-mail：gh@zjut.edu.cn.

中圖分類號(hào)：TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-4303(2016)02-0134-06