Intelligent Parking System

Abstract

The searching of parking burns a lot of barrels of the worldrsquo;s oil every day. Car parking problem is a major contributor in congestion of traffic and has been, still a major problem with increasing vehicle size in the luxurious segment and also confines parking spaces in urban cities. The rapid growth in the number of vehicles worldwide is intensifying the problem of the lack of parking space. As the global population continues to urbanize, without a well-planned, convenience-driven retreat from the car, these problems will worsen in many countries. The current unmanaged car parks and transportation facilities make it difficult to accommodate the increasing number of vehicles in a proper, convenient manner so it is necessary to have an efficient and smart parking system. Smart parking management systems are capable of providing extreme level of convenience to the drivers. In this paper, a proposed web App system, named “Park Easy” is based on the usage of smart phones, sensors monitoring techniques with a camera which is used as a sensor to take photos to show the occupancy of cars parks. By implementing this system, the utilization of parking spaces will increase. It allocates available parking space to a given driver to park their vehicle, renew the availability of the parking space when the car leaves and compute the charges due. Smart parking App, “Park Easy”, will also enable most important techniques to provide all the possible shortage route for parking from any area of the city mainly, it helps to predict accurately and sense spot/vehicle occupancy in real-time.

Keywords

Smart Parking System, Android App, Sensing Camera, M2M Services Innovation, Parking Zones

1.Introduction

The searching of a parking space in a parking lot in commercial areas is a so much frustrating activity for many people. More problem increases with the high growth rate in the registration of new cars worldwide. There are many parking places of modern technologies existing but many drivers donrsquo;t know about the parking blocks or about parking system. To overcome from these problems of congestion of traffic and save the fuels from it, the unique step of solution is smart parking.

According to a report, smart parking can result in 220,000 gallons of fuels saving till 2030 and approx. 300,000 gallons of fuels saved by 2050.

The intelligent or smart parking system must be proposed for searching the vacant or about to vacant parking space. The proposed system based on image processing technique which captures and processes the rounded image drawn at parking lot produces the information of the empty car parking spaces, with the help of the Android App, “Park Easy” App on the mobile phones by the existing data records or by searching the spaces through App. In smart parking system, users can access data to determine the availability of spots for parking and then pay for them with their mobile phones. Also the App provides all possible shortage routes for the parking from any area of the city. Thus, smart parking improves the utilization of existing parking, leading to greater revenue for parking owners. It also benefits for the environment and plays a major role in creating eco-friendly environment.

Smart parking programs are now being deployed in San Francisco, Los Angeles, Stockholm, Beijing, Shanghai, Satilde;o Paulo and the Netherlands. In Los Angeles, low-power sensors and smart meters track the occupancy of parking spaces throughout the Hollywood district, one of its most congested areas. Los Angeles sees a return on its investment in smart parking within three months.

Few years back, individual parking systems efforts so far have been locally successful but uncoordinated, operating in their own entrepreneurial vacuums without taking advantage of universally-applicable insights to scale their operations citywide or globally. The gap between existing parking programs and more widespread transportation system planning is, at the global scale, a massive missed opportunity for cities to reduce transportation-related emissions. The concern of mobility in urban areas in recent decades has become an increasingly serious problem and difficult to manage: the quality of life, not only of drivers, is strongly influenced due to inefficiencies and diseconomies of urban congestion. This raises also serious problems of pollution and noise and wide spaces of the city are occupied by parked cars. However, it is possible to overcome all of the issues of collaboration, from this technique using the sensors, real time data collection, data operators and smart phones. Thus, from this purposed “Park Easy” App, the user can occupy data, tend to have many owners and is not standardized or accessible in a way that will allow software developers to turn it into user-friendly applications. With smart phones, capturing more and more of the global telecommunications market in both developing and developed nations, software entrepreneurs are able to collect and analyze data and deliver insights and information to consumers in brand new ways that do not require installation of new hardware.

2.Background

2.1Publish/Subscribe (Pub/Sub) Model

The pub/sub model is an alternative to the traditional client/server model, whereby a client communicates directly with an endpoint. It is a data-centric architecture, whereby messages are delivered to interested destinations without knowing the IP addresses of these destinations. In other words, it decouples the sender of a specific message (publisher) from another client, who is getting the message (subscriber), and allows communication via a third component (the broker). It also provides a greater scalability than the traditional approach because operations on the broker side can be parallelized and processed in an event-driven

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智能停车场管理系统

摘要

人们每天在寻找停车位时，都会消耗掉世界上大量的汽油。停车问题是造成交通拥堵的主要原因之一，这一直以来都是豪华路段车辆规模不断扩大的主要问题，也限制了城市停车位的使用，全球汽车数量的快速增长加剧了停车位不足的问题。随着全球人口继续城市化，如果没有一个精心规划的、方便的驾车出行方式，这些问题将在许多国家变得更加严重。现有的无人管理停车场和交通设施难以以适当、方便的方式容纳不断增加的车辆，因此有必要建立一个高效、智能的停车系统。智能停车管理系统能够为驾驶员提供极大的便利。本文提出了一种基于智能手机、传感器监控技术的网络App系统“Park Easy”，该系统利用摄像头作为传感器拍照，显示停车场的占用情况。通过实施这一系统，停车位的利用率将会提高。它为给定的司机分配可用的停车位来停车，在汽车离开时更新停车位的可用性，并计算到期的费用。智能停车App“Park Easy”也将使最重要的技术主要为城市任何区域的停车提供所有可能的短缺路线，帮助准确预测和实时感知车位/车辆占用情况。

关键字

智能停车系统，Android App，传感摄像头，M2M服务创新，停车区域

1.介绍

对许多人来说，在商业区的停车场里寻找停车位是一件非常令人头疼的事情。随着全球新车登记的高速增长，更多的问题也随之增加。现在有很多现代技术的停车场，但是很多司机不知道停车场或者停车场系统。为了克服这些交通拥堵的问题，节约燃料，唯一的解决办法就是智能停车。

据一份报告显示，智能停车可以在2030年之前节省22万加仑的燃料。到2050年将节约30万加仑的燃料。

所以我们必须提出智能或智能停车系统来搜索空置或即将空置的停车位。拟议的系统基于图像处理技术捕获和处理的图像绘制在停车场的信息产生空停车场,Android应用程序的帮助下, “Park Easy” 应用程序在手机现有的数据记录或通过搜索空间应用。在智能停车系统中,用户可以访问数据来确定停车点的可用性,然后用手机支付。此外，该应用程序还提供了所有可能的短缺路线的停车场从任何地区的城市。因此，智能停车提高了现有停车的利用率，为停车车主带来了更大的收益。它也有利于环境，在创造生态环境方面发挥着重要作用。

智能停车项目目前正在旧金山、洛杉矶、斯德哥尔摩、北京、上海、圣保罗和荷兰实施。在洛杉矶，低功耗传感器和智能电表跟踪整个好莱坞地区的停车位占用情况。好莱坞是好莱坞最拥挤的地区之一。洛杉矶在智能停车方面的投资将在三个月内获得回报。

几年前，个别停车系统的努力迄今在当地取得了成功，但缺乏协调，它们在自己的创业真空中运作，没有利用普遍适用的洞见，在全市或全球范围内扩大运营规模。现有的停车计划与更广泛的交通系统规划之间的差距，在全球范围内，是城市减少交通相关排放的一个巨大错失的机会。近几十年来，对城市地区流动性的关注已成为一个日益严重和难以管理的问题:由于城市拥挤的效率低下和不经济，不仅司机的生活质量受到严重影响。这也带来了严重的污染和噪音问题，城市的广阔空间被停放的汽车占据。然而，通过使用传感器、实时数据收集、数据运营商和智能手机，可以克服协作的所有问题。因此，从这个有目的的“Park Easy”应用程序，用户可以占用数据，往往有很多所有者，而且不标准化或访问的方式，这将允许软件开发人员将其转化为用户友好的应用程序。随着智能手机在发展中国家和发达国家占据越来越多的全球电信市场，软件企业家能够收集和分析数据，并以全新的方式向消费者传递见解和信息，而不需要安装新的硬件。

2.背景

2.1发布/订阅(Pub / Sub)模型

发布/子模型是传统客户机/服务器模型的替代方案，客户机/服务器模型直接与端点通信。它是一种以数据为中心的体系结构，在这种体系结构中，消息被传递到感兴趣的目的地，而不知道这些目的地的IP地址。换句话说，它将特定消息(发布者)的发送方与接收消息(订阅者)的另一个客户机解耦，并允许通过第三个组件(代理)进行通信。它还提供了比传统方法更大的可伸缩性，因为代理端上的操作可以以事件驱动的方式并行化和处理。在这样一个系统中，前面提到的三个主要实体是发布者、订阅者和代理。发布者是内容的生成器和所有者，即，服务提供者。订阅者是对接收并订阅特定内容感兴趣的任何成员。订阅者通过信息传递系统(代理)接收所需的内容。

代理可以以各种方式过滤消息，这样每个订阅者只能获得他们感兴趣的消息。第一种方法是基于主题的过滤，其中消息根据主题或主题进行过滤。接收客户端只订阅他们感兴趣的主题，然后根据这些主题得到通知。主题名称通常由具有层次结构的类url符号表示。第二种方法是基于内容的筛选，其中代理根据所考虑事件的实际内容筛选消息。这种类型的一个大缺点是必须预先知道消息的内容，并且不能加密。第三个选项是基于类型的筛选，它根据消息的类型(类)进行筛选(事件)。在此场景中，订阅者可以侦听类型为X或其任何子类型的所有消息。作为该选项的缺点，订阅者需要提前知道发布数据的结构。

2.2传输层安全(TLS)协议

1999年，互联网工程特别工作组标准化了一种新的密码协议，称为TLS协议。它的主要目标是实现三个主要目标—身份验证、机密性和数据完整性—这对于在Internet上进行安全通信非常重要。机密性可以使用具有强分组密码的对称加密来实现，比如高级加密标准(AES)。另一方面，身份验证是通过公钥加密实现的。最后，可以使用消息验证码(MAC)检查数据完整性。在TLS中，机密性和身份验证是通过一系列称为“握手”的消息实现的。

ClientHello和ServerHello消息，用于交换证书和协商将在会话期间使用的密码套件。密码套件是安全算法的组合，通常包括密钥交换算法、加密算法和MAC算法。密码套件名称的一个例子是TLS_RSA_WITH_AES_128_CBC_SHA，它定义了一个会话，该会话使用:

用于密钥建立和验证的RSA;密码块链(CBC)模式下的128位AES用于保密;安全哈希算法(SHA)用于完整性。

证书的验证和协商完成后，客户机和服务器交换一个密钥(会话密钥)。最后，他们交换完成的消息，告诉彼此，从现在开始，所有东西都将经过身份验证和加密。当客户机和服务器交换完成的消息时，此握手正式完成。

3.模型和目标

在本节中，我们将介绍框架、威胁模型和设计目标的主要组件。

3.1提出框架

我们提出的框架由几个组件组成，包括配备传感器节点、智能网关、代理和客户机的大量停车位。在下面的小节中，我们将简要描述每个组件的主要功能。请注意，我们的框架适用于广泛的停车场，包括商场、机场、大学、城市中心和医院。此外，它也适用于室内和室外的部署。

3.1.1Sensor节点

该组件的主要目标是监视每个停车场并检测车辆的存在，以便计算任何时候每个停车场的空闲停车位总数。为此，每个停车位都配有一个传感器来识别其状态;然而，有多种传感技术可以可靠地用于检测车辆，包括超声波、磁、雷达和光学(红外)传感器。在确定正确的技术时，必须考虑不同的因素，包括目标大小、传感范围、传感器安装、精度、传感器是室内还是室外、成本和环境条件。尽管如此，将两种传感技术结合起来以达到更高的精度水平可能是有益的。

3.1.2Smart网关

一般来说，物联网网关执行各种关键功能，如设备连接、协议转换、数据过滤和处理、安全、更新、管理等等。这里，智能网关负责从传感器节点接收车位状态，对数据进行分析加密，并发送到特定的代理。

3.1.3Broker

Broker是系统的核心。它主要负责接收来自智能网关的所有加密消息，过滤它们，确定谁对它们感兴趣，然后将消息发送到订阅的客户机。由于应用程序数据本身一直保持加密，代理无法查看加密的数据，所以它使用未加密的消息元数据(即：主题名称)用于路由。注意，代理可以是公共的，也可以是私有的;例如，它可以归交通部所有。

3.1.4Client

客户机是任何电子设备，从微控制器到配备定制软件的成熟服务器，这些定制软件支持通过Internet连接到代理(如笔记本电脑、平板电脑、智能手机或桌面)。它可以连接到代理，订阅一个或多个主题，并在有新消息时得到通知。

3.2Threat模型

半诚实模型在合理的计算和通信成本内提供了足够的安全级别，因此易于被科研界广泛接受。因此，我们在本文中假设了半诚实模型，即各方都正确遵守协议的规则。但他们也试图获得尽可能多的信息。但是，这个模型没有考虑到强大的攻击者，这些攻击者可以物理访问设备并控制它们。此外，我们假定颁发证书的证书颁发机构(CA)是安全可信的。

3.3设计目标

本节致力于确定我们的框架应该满足的目标。

• 正确性:如果经纪人和客户双方都严格遵守规则，客户可以得到正确的实时停车可用性信息。此外，有车位预约的客户在到达时，保证有车位。换句话说，当诚实地遵守规则时，框架必须以正确的方式提供所有服务。
• 安全性:框架必须保护和保证传输数据的机密性和完整性，并确保其在网络上的安全性。一方面，当给定加密消息时，攻击者无法获得原始数据。另一方面，该框架可以保护客户端和代理之间的通信通道。此外，它应该在发布/子客户端和代理之间提供相互身份验证。

4.智能停车的需求与效益分析

• 优化停车位使用。
• 帮助城市交通更加畅通。
• 引导居民和游客到可停车的地方。
• 实时准确预测和感知现场/车辆占用情况。
• 支持使用数据进行智能决策，包括实时状态应用程序和历史分析报告。
• 智能停车通过减少CO的排放，在创造更好的城市环境中发挥着重要作用2 和其他污染物。

5.方法

智能停车帮助解决了在城市地区驾驶、寻找空停车位和控制非法停车的最大问题之一。当智能停车场作为一个系统部署时，通过减少人们不必要地绕着城市街区寻找停车位，从而减少了城市中心的汽车排放。它还允许城市仔细管理他们的停车供应。智能停车系统通常获得可用的停车位信息在一个特定的商业区域和过程可用的车辆位置,它使用传感器,实时数据收集,和手机让自动支付系统允许人们提前储备停车或非常准确地预测他们可能会找到一个位置。

一般来说，智能手机的使用对于有互联网的人来说是很普遍的。因此，这款名为“Park Easy”的应用程序作为android网络应用程序，帮助当地居民以及其他城市的人们出行或游客寻找停车位。

在“Park Easy”应用中，用户可以输入想要到达的地点的地址，或者特定区域的停车位，或者步行到达目的地的地点。它通过使用这种技术提供了方便的停车位，让人们可以提前预定停车位，或者非常准确地预测他们可能会在哪里找到停车位。智能停车作为一种系统部署，通过减少城市街区中搜索停车的不必要的圆圈，减少了燃料浪费的排放。通过使用这个应用程序，附近的其他用户可以在手机或笔记本电脑上看到这个空缺，如果他们搜索该区域，就会留下第一个用户的时间。下图是整个停车系统的详细过程。

该应用可以扩展到全国各个城市，提供交通信息，包括时刻表、延误、事故以及路线的交通状况，并提供备选的停车路线。给出了智能停车系统使用过程的典型流程图。这种使用android应用程序的目的技术提供了一个系统，该系统将检测停车场的可用性，并向司机显示哪里有可用的停车位。

在这项工作中，相机与传感器一起拍摄照片，显示停车场的占用情况。照相机能同时探测到许多车辆的存在。此外，相机可以很容易地移动，以检测不同的停车场。有了这个图像，可以知道特定的空置停车场，然后处理后的信息被用来引导司机到一个可用的停车场，而不是浪费时间来寻找空间。摄像头检测到停车场的空置空间，并在空置停车场的屏幕上显示绿色的圆圈。绿圈帮助用户轻松辨别车辆是否停在原地。如果有一辆车在现场，那么绿色的圆圈将不会被看到。该系统已在软硬件平台上进行了开发，其工作过程如图所示。

无论你是在机场、火车站、购物中心、酒店，还是在商业场所，使用这款android应用程序为停车创造的环境并不重要。它提供了关于所有停车位占用情况的可靠信息。

在城市内开发智能停车解决方案需要标准化的数据和管理;手机集成;硬件和软件创新;协调各种利益相关者，如:停车场所有者、市政当局、交通当局、客户和软件开发人员。这些技术解决方案和涉众是相同的数据结构和开发团队，它们是实现智能手机、多模式、完全集成的交通解决方案的不可或缺的部分。实际上，在开发本地智能停车解决方案的背后，技术支持人员和多方利益相关者的协调工作为实现完全的交通系统集成创建了一个启动平台。智能停车场实际上可以改变我们的城市景观，使它们更适合人类而不是汽车。随着智能停车场的出现和更多的个人车辆的移动替代品，更好地利用现有的停车场将减少对国家剩余停车位和地面停车场的需求。城市可以通过更新建筑规范和土地使用政策来进一步加快这一体系，以反映停车需求的减少，此举将降低建筑成本，并鼓励更多的发展选择。最终，通过多模式交通系统，城市空间可以变得更绿色、更清洁、更紧凑、更适合步行、骑自行车和使用。

5.1智能停车系统描述

智能停车系统包括多个系统，它们同时在一个平台上执行同一时间内的特定任务。智能停车系统的描述如下:

停车系统包括监控模块、控制模块和显示单元三个模块。

• 监控模块包括超声波传感器，超声波传感器识别空闲车位并将信息传输给控制单元。
• 除了检测汽车外，传感器还提供额外的信息，比如汽车停放的时间以及它的健康状况。
• 它还提供了到达停车场的可能的短缺路线。
• 除了这些模块，它还将有一个集中的系统来监控和维护停车场的数据库，并将有一个短信网关。
• 控制单元处理信息并将信息发送到监控系

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