修 平 技 術 學 院

資 訊 網 路 技 術 系

畢 業 專 題

停車場導航系統

指導教授：麥 毅 廷 老師

學生：BN96102 高資淵

BN96105 楊大威

BN96106 紀佳瑋

中華民國 100年 4月 13日

目錄

序章 摘要 ············································································· 1

第一章 前言 ·········································································· 2

1-1 簡介 ················································································································· 2

1-2 目的 ················································································································· 3

第二章 文獻探討 ·································································· 4

第三章 環境建置 ·································································· 6

3-1 設備簡介 ········································································································· 6

3-2 環境建置 ······································································································ 10

第四章 停車場導航系統之架構 ·········································· 17

4-1 系統功能 ···································································································· 17

4-2 系統優先權判定························································································ 18

4-4 入口處建置說明························································································ 26

4-5 車位監控端建置說明················································································ 28

4-6 機器車建置說明························································································ 30

第五章 停車場導航系統運作說明 ······································ 32

第六章 結論 ········································································ 39

第七章 參考文獻 ································································ 40

圖目錄 圖 3-1 結合零組件變成機器車 ................................ 5

圖 3-2 BOE 多功能電路板平面圖 ............................... 6

圖 3-3 XBee 相容介面 ........................................ 7

圖 3-4 各式零組件 .......................................... 7

圖 3-5 安裝程式起始畫面 .................................... 9

圖 3-6 輸入安裝者身分 ..................................... 10

圖 3-7 一般安裝或進階安裝 ................................. 11

圖 3-8 指定安裝路徑 ....................................... 11

圖 3-9 是否自動更新 ....................................... 12

圖 3-10 確認安裝 ......................................... 12

圖 3-11 安裝檔案中 ....................................... 13

圖 3-12 安裝完成 .......................................... 13

圖 3-13 默認副檔名.BS2 用此軟體開啟 ....................... 14

圖 3-14 小技巧提示 ....................................... 14

圖 3-15 程式編譯軟體主視窗 ............................... 15

圖 4-1 優先權示意圖 ...................................... 17

圖 4-2 入口處流程圖 ...................................... 18

圖 4-3車位監控端 A 部分流程圖 .............................. 20

圖 4-4車位監控端 B 部分流程圖 .............................. 21

圖 4-5 機器車流程圖 ....................................... 23

圖 4-6 入口處建置完成圖 ................................... 24

圖 4-7 入口處運作示意圖 ................................... 25

圖 4-8 車位監控端建置完成圖 ............................... 26

圖 4-9 場地建置圖 ......................................... 27

圖 4-10 機器車建置完成圖 .................................. 28

圖 4-11 機器車運作示意圖 .................................. 29

圖 5-1 實驗場地圖 ......................................... 30

圖 5-2 全為空位 ........................................... 31

圖 5-3 機器車停入車位 A .................................... 32

圖 5-4剩最後空位 .......................................... 33

圖 5-5 機器車停入車位 D .................................... 34

圖 5-6沒空位時 ............................................ 35

圖 5-7入口處 LED燈亮起 .................................... 36

1

序章 摘要

隨著時代的進步，現在已經是個資訊化的時代，現代人生活需

要用到電腦、網路的機會大大的增加，各行各業也都開始結合網路

來提升工作效率與便利性。同時，隨著網際網路的發達，無線網路

的發展也更進步，許多行業開始將無線網路融入其中提生服務品質。

現代人習慣開車代步，會需要停車位停放車子，因此停車場為

此興建，如果是小型停車場在尋找空位時很容易，因為一眼便可看

盡停車場，但是當是大型停車場，空位不多時，尋找車位就會變得

困難，也許前方左轉就有車位，但是卻選擇往右轉而找不到車位，

後來的車選擇先左轉後反而先停進空位，因而錯失停車機會。在停

車場就常發生明明有車位卻找不到的情形而繞轉許久卻沒找到車

位。

因此我們製作出一套停車場導航系統，解決尋找車位的問題，

讓車子到達入口處時，入口處透過 Zigbee 無線傳輸設備連結在車位

監控端上的無線傳輸設備，讓車位監控端判斷出目前的車位狀況，

並將離入口處最短到達路徑時間的空位，透過 Zigbee 無線傳輸設備

告知駕駛人如何前往，讓駕駛人不用再辛苦的尋找空位，節省駕駛

人尋找車位的時間，讓駕駛人可以更快速的停好車子。

2

第一章 前言

1-1 簡介

隨著資訊的進步，網際網路的蓬勃發展，各行各業都開始透過

網際網路來擴大經營事業，讓消費者可以在家中就得到想要的服

務。網際網路發展伴隨著無線網路的崛起，Zigbee、藍芽、WIFI 等

無線網路都在各種場合下展現出其優越有線網路的便利性，無線網

路具有不必佈線、不受場地影響的優點，可在許多環境下使用網際

網路不受限制，許多業者都開始使用無線網路取代現有的有線網

路，如何加以應用無線網路將會是未來的趨勢。

每個家庭幾乎都會有一台汽車，甚至更多，人人一台車，出門

也是使用汽車代步居多。不論是出遊或購物，找尋停車位則變成了

許許多多開車人的煩惱，停在路邊不安全且可能被開單，為了解決

這些煩惱，所以附近都會建造停車場供開車的人停放車子。但是這

會有另一項問題，怎麼找到空位?如果停車場不大或是空位許多時，

尋找車會是很容易的，但是停車場很大、空位不多時，往往就會發

生明明有空位卻找不到的情形。

為了解決問題，我們模擬了一套停車場導航系統，利用機器車

模擬汽車前往停車場，讓機器車可以在入口處時就可以知道空位在

3

1-2 目的

利用寶博機器車結合 Xbee (Zigbee)無線通訊模組模擬出車子在

停車場導航系統的引導下時如何找到停車位，並且可以完成以下的

動作:

1. A 車停在入口處時，就可接收到空位的資訊，並知道該空位

所在處並前往該空位。

2. 導引的空位必頇是當下離入口處最適當的空位，最適當的空

位為可最順暢到達的空位。

3. A 車停好之後，B車再前往入口處等待即可接收空位資訊。

4

第二章 文獻探討

在論文[1]此系統運用 Zigbee 無線通訊模組方式來傳輸，相互

連成的一個無線網路，並且在路上的每盞路燈裝上感測器，在將所有

的感測器的資料傳回給監控中心，提供給管理者，讓管理者知道目前

路燈故障情形。

在論文[2]此演算法提到了最短路徑演算法，最短路徑的定義不

應該是最短路程的路徑，而應該是耗費時間最少的路徑為最短路徑，

因為最短路程的路徑可能會因臨時路況的改變，因而不會最快到達，

所以應選擇最短路程時間做為最短路徑的判斷依據，此也為本系統的

路徑判斷依據。

在論文[3]此系統透過各式各樣感應器傳送回資料庫(例如溫

度、濕度等)，提供網頁、觸控式以及PDA 三種方式可以查詢感測器

之資料或狀態，也結合 Google Map 來觀看感測器位置及攝影機影

像，並使用資料庫儲存所有感測器歷史資料。

在論文[4]此系統為了改善因為 DHCP 取得 IP的延遲時間，在隨

意車載網路中是相當不便的，提出保留已經過 DHCP協定認證的 IP，

5

在車輛需要 IP 時直接給予認證 IP，以不需要再透過 DHCP 獲取 IP，

以確保網路傳輸不中斷，提升便利性。

在論文[1]此系統主要是為了防止車子被盜，所開發出來的系

統，其運用是當車子進入停車場時給予一個ID，當車主停好車車主離

開之後，如果有小偷想偷車，則小偷開車要出去停車場時，透過ID

的辨識，知道是小偷，則車子自動停駛等等。

在論文[6]此系統利用RFID加上嵌入式系統，建立車籍資料庫，

也可以利用這樣的想法，建置停車場防盜系統，進入停車場時取得

RFID卡，沒有卡片及對應的車便不能出去。

6

第三章 環境建置

3-1 設備簡介

我們所使用的是飆機器人公司的 Boe-Bot Robot Kit(通稱 BB)

智慧型機器人教學平台作為模擬建置平台來建置模擬環境，將 BS2

微處理器結合 BOE多功能電路板並在上面加上各式零件配件組合成

BB 自走車。

圖 3-1 結合零組件變成機器車

7

圖 3-2 BOE多功能電路板平面圖

上圖 3-2為 BS2多功能電路板平面圖

(1) BS2 微處理器插槽:差入 BS2 微處理器的插槽。

(2) 麵包板: 插入零件配件。

(3) 電源輸入端: BOE多功能電路板所使用的電源為 6-9V的電壓，

可使用 USB 或 3 號電池組供電。

(4) 電池插槽: 同為電源輸入端，是用來插入 9V方型電池的插槽。

(5)開關: 位於 0時不供電，位於 1時只有麵包板供電，位於 2時

BOE多功能電路板全面板供電。

(6)重置按鈕(Reset):將寫於 BS2微處理器上的程式重新運作一次。

(7)3PIN 插槽:此處用來連結 BB 自走車伺服機。

(8)USB 插槽:用來與電腦連結將程式寫入 BS2微處理器中。

8

我們利用 BB 自走車模擬車子的行進，並在 BOE多功能電路板上

加上 XBee跟光敏電阻與其他零件組合成所需要的模組，見下圖

3-3、圖 3-4。

圖 3-3 XBee相容介面

圖 3-4 各式零組件

9

(A) TTL標準介面:讓 XBee 可以與 BOE多功能電路板連結。

(B) XBee:利用 ZigBee 無線通訊協定與微處理器、電腦與系統之

間交換傳輸資料。

(C)3Pin延長線: 為解決麵包板大小問題所使用的延長線。

(D)3Pin接腳:用來連結延長線與 BOE 多功能電路板。

(E)光敏電阻:會隨著明亮度改變電阻值的一種電阻。

(F)220Ω & 2KΩ

(G)接線包

XBee是一個非常受歡迎的 2.4GHz 模組並且是一個平價、低功

率無線感測網路。這個模組為 IEEE 802.15.4 堆疊 ( 以 Zigbee

為基礎 ) 及包覆到簡易使用的 serial command 設置中。這個模組

容許微控制器、電腦、系統、任何東西含有 serial port 間非常可

靠的及簡單的通訊。點對點及點對多點往例支援。

ZigBee 是一種無線網路協定，主要由 ZigBee Alliance 制定，

底層是採用 IEEE 802.15.4 標準規範的媒體存取層與實體層。主要

特色有低速、低耗電、支援大量網路節點、支援多種網路拓撲。

10

ZigBee 協定層從下到上分別為實體層(PHY)、媒體存取層

(MAC)、網路層(NWK)、應用層(APL)等。網路裝置的角色可分為 ZigBee

Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device 等三種。支援

網路拓撲有 Star、Tree、Mesh 等三種。

3-2 環境建置

一、BASIC Stamp Editor 建置

我們所使用的程式編譯軟體叫做 BASIC Stamp Editor，使用的語法

是一種用來對 BS2微處理器下達指令的程式語言，我們使用的版本

為 Setup-Stamp-Editor-v2.4.2，點擊二下執行圖示

，接著會出現下圖 3-5。

圖 3-5 安裝程式起始畫面

11

點選 NEXT進入安裝前置動作

圖 3-6 輸入安裝者身分

如圖 3-6所示，User Name是使用者名稱，Organization 是組

織名稱，預設會去讀取電腦上的設定，無特別需求請直接點選 NEXT

進入下一步。

12

圖 3-7 一般安裝或進階安裝

接著如圖 3-7會詢問是否 Complete :一般安裝(所有檔案都安裝

到電腦上)或是 Custom:進階安裝(只選擇想要的檔案安裝)，同上一

步驟；若沒特殊需求直接選擇 Complete 就可點選 NEXT往下一步。

圖 3-8 指定安裝路徑

13

接著圖 3-8 會詢問你安裝的路徑，預設在 C槽的 Program Files

底下，可自行選擇安裝位置，選擇好請按 NEXT下一步。

圖 3-9 是否自動更新

如圖 3-9這時會詢問是否要自動更新(建議)，讓程式維持最新版本。

圖 3-10 確認安裝

14

上圖 3-10 確認以上選擇無誤之後點選 Install 就會如下圖 3-11 開

始安裝檔案了。

圖 3-11 安裝檔案中

圖 3-12 安裝完成

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安裝完成後如圖 3-12 點選 Finish 即可完成安裝。

安裝完成之後桌面上會出現捷徑 ，點選之後進入編譯程式。

圖 3-13 默認副檔名.BS2 用此軟體開啟

第一次進入編譯程式他會詢問你是否要將副檔名.bs2的檔案默認用

BASIC Stamp Editor 開啟檔案，如圖 3-13所示，選擇是即可。

圖 3-14 小技巧提示

接著會出現上圖 3-14 小技巧提示，若不需要點選 Close即可。

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圖 3-15 程式編譯軟體主視窗

接下來就可以看到上圖 3-15 畫面，這就代表安裝完成，環境即建置

完成。

17

第四章 停車場導航系統之架構

4-1 系統功能

本系統共分成三個角色：入口處、車位監控端、汽車端(我們使

用小型機器車模擬，後面章節將統稱為機器車)三個角色。

入口處:

用來偵測是否有汽車到來，到來時會發送訊號要求汽車停止等

待進一步的空位導航，同時發出訊號要求車位監控端將最適當的空

位告訴給機器車。

車位監控端:

用來偵測空位的狀態，當入口處要求最適當空位時，會判斷出

哪個空位的是最適當的，並將該空位的代號告訴給汽車端，汽車端

就會前往該空位。

機器車:

到達入口處時會收到來自入口處要求停止的訊號，待車位監控

端將空位代號傳送過來後，會根據該代號找尋儲存於汽車端上的導

航路徑，並前往該空位。

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4-2 系統優先權判定

本系統主要是讓駕駛人可以在第一時間知道最短到達時間路徑

的空位，由本系統的優先權判定當下停車位狀態下的最適當的空

位，在此最適當的定義為當下到達路徑上最不會塞住的空位。判斷

後再告知駕駛人前往，如下圖 4-1所示:

圖 4-1 優先權示意圖

必頇為同距離(這裡的同距離指的是排與排離入口處距離相同)

左右二排才能做此優先權判定。

照理應該是離入口近的位子應該為最適當的位子，但是考慮到

每個人停車時花費間不一定，要是要停在入口處的位子的駕駛人停

車花費時間長，需要停到後面空位的駕駛勢必要等待前面駕駛前好

19

才能過去，這樣子所花費的時間將會更多。考慮這點，所以我們將

優先權判定設定成最裡面的位子即為第一優先權，這樣子車子依序

進入比較不會有因為等待前方車子出入而塞住的情況。

我們的設定成左邊最裡面的車位為第一優先權，即車位 A，第二

優先權為車位 B、第三優先權為車位 C、第四為車位 D、第五為車位

E、第六為車位 F，以此類推…

20

4-3 系統流程圖

入口處:

圖 4-2 入口處流程圖

當車子停在入口處前的感測設備時，感測設備狀態值就會變

化，接著發送讓偵測最高優先權的車位監控端開始偵測車位狀態，

當車子收到訊號移動後感測設備狀態值將會變回初始值，即又變

化，此時會廣播 Reset 訊號讓所有的車位監控端與入口處自身的程

式回到最初狀態等待下一台車進入。

21

車位監控端:

在我們設定的系統優先權判定下，左邊排與右邊排的流程會有所不

同，因此我們將流程圖分為圖 3-3:左邊排(A 部分)與圖 3-4:右邊排

(B 部分)來介紹。

22

圖 4-3 車位監控端 A 部分流程圖

23

圖 4-4 車位監控端 B 部分流程圖

24

傳送交替訊號：告訴同距離的對面排接續判斷車位狀態的動

作。而在最後一個車位的狀態時，此訊號會傳送

給比自己離入口處距離更遠一階層的左邊車位

排進行判斷車位狀態的動作。

等待訊號： 除了最後一個車位之外，其他情況傳送交替訊號後，

假如對面沒車位便會傳送交替訊號過來；反之，有

車位時便會接收到 Reset訊號讓車位監控端程式回

到初始值，因為不確定收到什麼訊息，所以要讓車

位監控端進入等待訊號的狀態，以利判別訊號。

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機器車:

圖 4-5 機器車流程圖

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4-4 入口處建置說明

用來感測判定機器車是不是在入口處前有很多種方式，可以使

用紅外線、光敏電阻、超音波、壓力感測等等…，而我們選擇使用

光敏電阻作為感測設備，將光敏電阻安置於入口處前地面上；同時

也在入口處上安裝 XBee無線通訊模組作為傳輸訊號的介面，如圖

3-6。另外在安裝上一顆 LED 燈，用來表示車位全滿時的狀態。

圖 4-6 入口處建置完成圖

當機器車到達入口處前時會剛好在光敏電阻的正上方，我們預

設光敏電阻接收光源充足時顯示狀態為”1”，機器車在上方時光敏

電阻接收光源不足時顯示狀態改變，由”1”變成”0”，這時安裝

於入口處上的 XBee無線通訊模組將會廣播無線訊號 P，車位監控端

與機器車都會同時收到無線訊號 P，再由上方的程式判斷接下來的

運作。

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圖 4-7 入口處運作示意圖

如上圖 4-7 所示，當位於光敏電阻上方的機器車接收到空位資

訊離開之後，此時光敏電阻接收光源充足變的充足，光敏電阻狀態

會再從”0”變回”1”，這時就會將程式回歸到起始狀態，以便導

航下一台車。

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4-5 車位監控端建置說明

同前面講述的感測方法，車位監控端也可以選用各種感測設備

用來感測空位狀態，在這邊我們也選擇用光敏電阻做為偵測是否為

空位的依據。我們設計成一個車位監控端監控二個停車位，一個車

位監控端代表一排。

相同於入口處的安裝方法，在車位監控端上裝上 XBee無線通訊

模組與光敏電阻，但光敏電阻會依據車位的數量而裝上相同數量的

光敏電阻，一個空位對應一個光敏電阻，如圖 4-8。當機器車停駛

於車位上時，遮住光敏電阻的光源，由光敏電阻狀態改變藉此判斷

是否為空的車位。

圖 4-8 車位監控端建置完成圖

由入口廣播的無線訊號 P，車位監控端接收到這個無線訊號 P 時

就會開始找出目前最適當的空位。

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圖 4-9 場地建置圖

我們使用 IF…ELSE做條件判斷，同 4-2 節所說的講述的，同距

離(這裡的同距離指的是排與排離入口處距離相同)的左邊最裡面的

車位優先權最高，為上圖 4-9 中 A 車位。

接著會照著 4-2講述的優先權判定，其車位優先權順序為

A>B>C>D，依此判斷出最適當的空位後，再透過 XBee無線通訊模組

廣播出去，讓機器車接收。

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4-6 機器車建置說明

機器車不同於前面的入口處與車位監控端，他只需要裝上 XBee

無線通訊模組，接收入口處與車位監控端的廣播訊號，如下圖 4-10。

圖 4-10 機器車建置完成圖

我們用 IF…ELSE 做條件判斷，當接收到入口處廣播出來的無線

訊號 P，就會使程式進入迴圈，同時機器車會立即停駛，開始等待

車位監控端發出的車位代號，機器車上都寫入了前往各個車位的路

徑程式碼；並以車位代號作為判斷，當機器車接收到的代號訊號符

合程式碼中擁有的代號時，就會開始執行該程式碼片段並開始前往

該代號車位，如下圖 4-11所示。

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圖 4-11 機器車運作示意圖

要是車子沒有先接收到無線訊號 P就不會進入該程式迴圈，也

就是說，要是機器車沒有先到達入口處前方的光敏電阻所在地遮住

光源，就不能得知接下來車位導航資訊。

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第五章 停車場導航系統運作說明

接著我們展示當不同空位狀態時停車場導航系統會如何導引機

器車前往最短到達時間的空位。

我們建置成二排停車位，分別在入口處的左邊與右邊，一排各

二個停車位，分別為 A、B、C、D，如圖 5-1。

圖 5-1 實驗場地圖

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1.全為空位時

由入口處廣播出去的訊號 P，左邊的車位監控端會因為收到訊號

P 而進入空位判斷程式，會先檢查離入口處最遠的空位 A 是否為空

位。

圖 5-2 全為空位

如上圖 5-2 所示，該車位為空位，因此左邊的車位監控端會開

始廣播該車位 A代號的訊號，當停在入口處的機器車收到該車位訊

號後會尋找符合該代號的程式碼段落並前往該空位。同時右邊車位

監控端也會接收到車位 A的代號訊號，知道 A車位已被停靠。

34

圖 5-3 機器車停入車位 A

結果如上圖 5-3所示，機器車停入車位 A，機器車程式停止，入

口處開始等待下台車的進入。

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2.剩餘最後空位時

由入口處廣播出去的訊號 P，左邊的車位監控端會因為收到訊號

P 而進入空位判斷程式，會先檢查離入口處最遠的空位 A 是否為空

位。

圖 5-4剩最後空位

此時空位 A 判斷已被停靠，右邊監控端接收到 A 已被停靠的訊

號，判斷後右邊二個車位也都被停靠，這時右邊監控端會發出訊號

給左邊監控端，讓左邊監控端知道右邊車位已被停滿，這時左邊監

控端就會開始判斷車位 D的空位狀態。

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如上圖 5-4 所示，左邊車位監控端判斷車位 D的狀態為空位，

這時就會廣播車位 D 的代號訊號，讓機器車前往車位 D。

圖 5-5 機器車停入車位 D

結果如上圖 5-5所示，機器車停入車位 D，機器車程式停止。

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3.沒有空位時

圖 5-6沒空位時

如上圖 5-6 所示，當最後的車位 D也判斷為已被停靠時，這時

會由控制最後一個車位的左邊車位監控端發出已被停滿的訊號。

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圖 5-7入口處 LED 燈亮起

如上圖 5-7 所示，這時入口處接收到此停滿訊號，入口處會讓

安裝的 LED 發光，代表停車場的車位全被停滿。

39

第六章 結論

本系統主要是設計在停車場中，用來引導車子前往特定的位

子，讓駕駛人不用再苦於尋找停車場車位這件事。透過本系統，讓

車子在入口處就可以知道哪裡有空位，並且知道哪個空位是最適當

的，並限制後面車子進入的時間；前一台車子停好之後，才會開始

導引後一台車做導引的動作。

此系統我們覺得還有可以改進增加的地方:

1. 停車場一大，有時候反而會忘記停在哪裡，所以希望增

加出可以讓駕駛人快速找出自車停放的位子的方法，

如:RFID，駕駛人拿著停放車位的 RFID 感應片，就可以

直接查出位子在何方?

2. 要是停的位子很遠，後方的車必頇等到他停好才會接收

到導航訊息，這樣後方車子會等待很久，駕駛人會等很

久，怎麼樣去修改成比較人性化的設計是必頇克服的。

40

第七章 參考文獻

[1] 魏忠必, 柯中益, 凃柏村,“ZigBee技術應用於路燈監控系統之

研究” in Proceedings of the 5th Intelligent Living

Technology (ILT2010), pp. 210-217, Taichung, Taiwan, June

2010.

[2] 周哲宇, 吳世琳, "基於大尺度路網動態路況資訊的車輛路徑規

劃演算法,”in Proceedings of the

Taiwan Academic Network Conference 2010 (TANet 2010),

Tainan, Taiwan, Oct. 2010, pp. 1-6.

[3] 王能中, 袁華建, 黃紹偉, 陳子龍, ”基於無線感測網路之

Google Map資料庫整合系統,” in Proceedings of the 15th

Mobile Computing Workshop (MC2010), pp. 1-10, Taichung,

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[4] 李鴻成, 在車載隨意網路以IP傳遞與暫存實現快速換手機制,

國立高雄應用科技大學資訊管理研究所

碩士論文, 2010年。

[5] Chin-Ling Chen, Jinn-Ke Jan, and Mei-Li Chong, “Using RFID

To Design An Intelligent Parking Lot Management System,”

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(MC2010), pp. 1-5, Taichung, Taiwan, May 2010.

41

[6] 王煌城、李彥廣、張妙琦、陳彥良、程鴻文, 全民警察時代-以

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碩士論文, 2010