基于GPS的智能公交实时信息服务系统

“北京邮电大学－大学生创新性实验计划”项目申请书项目类别：目标导向类■探索类□项目名称：基于GPS的智能公交实时信息服务系统项目依托学院：电子工程学院项目负责人：联系电话：E-MAIL：指导教师：填报时间：２０12年11月1项目基本信息表项目名称基于GPS的智能公交实时信息系统项目负责人所在学院电子工程学院学号联系电话指导教师职称所在学院联系电话项目所属一级学科电子科学与技术依托的创新基地或实验室电子院创新实验基地起止时间2012,12――2013,12总经费主要研究内容(限300字)本项目的主要研究内容是设计一个车载智能终端系统，具有以下功能：1.车辆自动报站。2.车辆运行位置监控，超速提醒3.车辆运行参数采集，主要有车辆运行数据的采集和记录如里程数、趟数、客流量等，及车辆安全指标等。4.多媒体信息服务系统。智能公交调度系统在车上安装液晶显示屏和音响装置，播放交通信息、新闻或轻松愉快的歌曲等。5.车内音视频监控，报警处理等。6.手机终端查询对应车次信息。7.车站的车牌终端车次需求量统计及车次信息查询，以实现自动调度。8.交通路面信息采集，及相应措施处理指令。预期成果形式(限200字)1用户手机终端app显示界面（1）有公交位置，距离指定站点位置，预计到达时间，公交路线等查询功能。（2）通过移动gprs与系统控制通信。2.车站车牌显示界面用户刷公交卡后，选择指定车次，统计客流量，显示相应的车距离本站的距离，以及相应预计到达时间。3.公交车车载终端，显示监控调度中心的指令，并执行（包括超速提示，抛锚停运，自动报站，提醒车内偷盗，播放对应影音等）。4.中心进行数据收集，统计日常常规数据。25.发表1-3篇相关论文一、目的意义、国内外水平、发展趋势1.1目的意义城市公共汽车客运，在传统管理手段下，始终存在着无法解决的车辆运营过程中的两大历史性管理难题：一是由于公共汽车运行场所的开放性和驾驶员作业环境的相对独立性，使得车辆运行过程中实际处于一种非受控状态，驾驶员行车安全操作全取决于个人的职业道德和素养，使得公共汽车的安全行车和服务过程的管理只能是事后控制，对市民的乘车出行的公共安全性的保证度难以持续提高。二是由于公交线路和站点分布广，运营现场调度管理分散，无法实时掌握线路车辆运行信息和客流状况，基本处在一种“双盲”条件下的“静态”调度模式，行车不准点，间隔不均匀的现象时有发生，难以满足线路上的乘客需求，而且车辆运力资源浪费，又难以保证提供市民出行乘车的方便性。上述公交行业内部管理历史性难题，多年以来，制约着公交企业的持续改善服务质量，公交企业花费了大量的人力、物力和财力试图加以解决，但始终未能奏效我们急需寻求一种能够对车辆运营过程进行动态视屏监控和自动发出安全警示，实施运营智能化动态调度指挥的技术系统，对公共汽车运营过程的作业信息能够实时、客观、精确、全面反映和自动记录在案，在现阶段，全面实施“智能公交系统”，运行ＧＰＳ子系统是解决这一历史性难题的必由之路。1.2发展趋势智能公交行业将继续保持快速发展的状况。以公共交通枢纽为纽带，以公交专用车道为基础，以公交优先通行为保障的智能化公共交通网络系统，将是未来我国大城市客运交通发展的主要方向。3二、研究目标、主要研究内容和技术关键2.1研究目标2.1.1ＧＰＳ子系统有六大主要功能（1）车辆运营过程安全监控和超速提示预警功能：可任意设置不同路段、站点间的最高限速值，当车辆超出该路段限速值时，立即语音提示驾驶员控制车速，并同时在调度中心监控界面提示超速，调度员可对其发布指令直接干预要求减速，管理人员通过数据统计分析对驾驶员进行事前安全教育和违规考核。图1路段限速指示（2）运营作业过程监控和视情调度：实现对车辆实时监控，调度员可观察到每辆车运行状态、正点率、相互间隔等实时信息，系统自动对异常情况进行提示，可自动向驾驶员发送调控信息，以便调度员合理调度指挥。4•图2公交实时地理位置（3）自动调度派车：当车辆回场时系统自动识别车号，并根据计划、规律自动派发下一趟车，将该派车指令发布到车辆GPS终端显示屏和调度公告屏上，同时车厢内喇叭发音提示驾驶员发车。（4）自动报站和服务宣传：GPS设备自动根据车辆运行站点报站和服务宣传，不需要驾驶员人工操作，减轻驾驶员劳动强度。（5）自动与调度中心撮合生成各类指标的统计分析功能。GPS子系统每天向调度中心提交数据，自动统计、汇总撮合生成各类报表，供相关管理人员分析预测。图3GPS系统运行管理模式2.1.2实时调度中心主要功能处理采集到的原始数据，并转化为相应的有效数据，通过gprs技术，发向相应的终端，并对一些命令进行判定，发布命令，协调各方。52.1.3全球眼的实时图像采集全球眼可以采集路面状况，从而更加正确的分析到达的具体时间，减小误差，更大程度的改善功能实现。2.2主要研究内容2.2.1APP终端的设计(1)静态界面的设计：APP界面主要包括各功能键，即应有的各大功能。(2)主要功能设计：1)实时公交路线查询，推荐路线。2)公交距离站点的距离，以及预计达到指定站点的时间。3）数据的传输，采用GPRS传输技术。6图4APP界面设计2.2.2站台显示系统通过与生活联系最紧密的公交车站点系统进行嫁接，在城市主要大公交站点架设公交电子站牌，通过GPS全球定位系统对公交车辆、客流和道路信息，经计算机数据处理以及因特网和无线网络的传输，将相应信息发布至站牌显示。为市民提供最便捷的服务。采用中心集中管理模式，中心内容制作，中心统一发布，中心远程实时监控。实现多点、个性化的多媒体信息发布。图5站台显示系统2.2.3中心运营调度系统系统集班次计划制定、配车排班编制、统计分析和决策分析于一体的综合性系统，涵盖现有的汽车、有轨电车、无轨电车、城市快轨等多种运输形式，通过独有的车辆/人员班次排定算法能够实现任意天的班次、车辆、人员计划排定，能够实现对公交行业运营方面的事前计划、事后统计及分析，并能够与监控调度系统、IC卡票款收入系统、物资管理系统、车辆系统等多系统进行结合，实现多方位、多角度全面的运营业务管理。监控调度系统是利用GPS技术、无线通信技术及电子地图显示技术，通过统一的信息平台，实现对线路运营车辆、机动车辆、检修车辆动态位置的实时情况监控、地图显示、调度控制、双向通信、历史数据回放、车内视频监控等功能，从根本上提高调度指挥系统对运营状况的实时掌握与应变能力。采用先进7的智能调度算法，依据实时的交通状况、车辆行驶状况、载客状况，实现电子化的动态发车调度、应急调度、多线路调度、区域调度，系统具有可视化调度指挥和现场的营运数据采集功能，采集的数据包括线路营运数据和考勤、加油、维修、保养、包车、故障和其他非营运数据，自动生成电子路单。调度人员可根据调度系统中监控到的车辆信息，施行实时合理的调度指挥，从而改变了传统的、落后的调度模式，同时调度人员可根据现场调度的实际情况来发车。另外，通过自动和人工两种数据采集方式相结合，将实际的营运数据上传到调度中心数据库，作为营运统计分析的基础数据。图6中心监控调度系统示例2.3技术关键1.GPRS数据所有的数据传输均用该技术来实现，包括原始数据发往调度中心，已经处理过后的数据，以及相应的指令。2.GPS和全球眼这是数据的采集手段，是实现所有功能的基础。8三、项目创新特色概述(50字以内)该项目实现了组合创新，将诸多先进技术很好地配合，在可实现的前提下，使用户能更方便快捷的方式得到公交出行的相关信息。同时该项目打破了传统的公交出行方式，完全数字化，具体化的信息，必将使更多人选择公交出行，从而减少污染，保护生态环境。四、拟采取的研究方法、技术路线、可行性分析4.1研究方法功能分析法：通过分析不同模块的功能需求，结合自身的技术水平，在一次次的探索中逐渐完善作品的功能，逐步实现各功能。模块一：各终端数据传输模块二：监控中心数据处理，分析，以及应给出的相应指令。4.2技术路线4.2.1系统总体设计9图7总线设计(1)主要包括三部分：1.终端显示界面，主要功能就是把从调度中心处理过后的数据显示出来，从而达到用户的某些需求。包括站台显示系统，以及用户APP终端。2.GPRS：主要是传输数据和命令。将GPS以及全球眼采集的数据通过该技术传输到调度中心，经过分析后，再传输到相应的终端。3.监控调度中心对采集的数据进行分析处理，给出相应的指令。4.2.2数据处理的具体实施10图8监控报警流程图9自动报站图10超速提醒11图11实时车辆安全指数监控图12路面状况处理4.3可行性分析4.3.1已取得相关研究成果日本是研究智能交通最早的国家，已经进入实用化阶段。初时使用电感环行天线，当GPS出现并较为成熟后，主用应用GPS定位来实现智能自动化。12GPS是美国研发第二代卫星导航系统，很多国家相继利用GPS定位实现智能化交通。美国、日本以及欧洲都已经在大区域、大城市中展开了智能交通建设。我国北京、上海、深圳、广州、杭州、大连、成都、青岛和南京等城市都已认识到公共交通智能化调度系统的重要性，开始逐步开发，正在试验之中。4.3.2完成课题的保障条件（1）研究时间：在平日学习专业基础课程间隙以及寒、暑假是我们利用的主要时间，我们每位组员与会付出百分之一百二十的努力，充分利用个人在课下的休息、娱乐时间，将更多的精力投注于“”的创新项目的完成和调试。（2）实验仪器、所在单位条件：学校无私的为我们提供了便利的研究场地，让我们每一次的实验都可以在优良的实验环境下进行，充分体现了学校对于我们学生搞创新项目设计的重视和用心。同时，指导老师和学长也为我们提供了充分的实验研究所需要的设备和器材，促进了我们实验的顺利进行。（3）课题创新相关人员：首先，课题指导老师是北京邮电大学的优秀的课题指导老师、科研创新项目的主要管理人员。其次，负责指导创新项目的学长是北京邮电大学优秀的在读研究生，有丰富的专业基础知识和多次亲身参与创新项目所获得的宝贵的经验，在项目进行的过程中，能帮助我们克服重重的困难，协助我们完成研究任务。参研人员来自北京邮电大学2011级电子工程学院，有扎实的基础理论知识，虽然是第一次参与创新项目，经验有所欠缺，但热情高涨。（4）我们坚实的后盾—BUPT：北京邮电大学，北京邮电大学是中央部属高校，教育部直属的全国重点大学。国家首批“211工程”重点建设高校。全国75所教育部直属高等学校之一。经过四十多年的发展，北京邮电大学已经成为一所以信息科技为特色，工学门类为主体，工管文理相结合的多科性大学，是我国信息科技人才的重要培养基地。历届毕业生在信息科技和信息产业领域发挥着重要作用。学校的总体建设目标是建成信息领域国内一流、国际著名的多科性、研究型、开放式的全国重点大学。（5）完成创新任务方法的多样：我们研究的创新项目的方法多样，适合不同问题的探究和解决。文献法有利于了解此类项目的现状、前沿动态和明确指导课题的基础理论；调查法有利于我们在课题实施中发现个案的特色，规律性的东西，以便提炼和总结打下基础。这些都为课题研究的进行和顺利完成13奠定了良好的基础。（6）校领导、老师的重视：学校领导、相关老师非常重视此次创新项目，高度关注此次创新项目的进展进程，希望通过本次项目的成功完成，真正培养、提高学生自主完成科研项目的能力。五、前期研究基础及现有条件14日本是研究智能交通最早的国家，已经进入实用化阶段。初时使用电感环行天线，当GPS出现并较为成熟后，主用应用GPS定位来实现智能自动化。GPS是美国研发第二代卫星导航系统，很多国家相继利用GPS定位实现智能化交通。美国、日本以及欧洲都已经在大区域、大城市中展开了智能交通建设。我国北京、上海、深圳、广州、杭州、大连、成都、青岛和南京等城市都已认识到公共交通智能化调度系统的重要性，开始逐步开发，正在试验之中。学校无私的为我们提供了便利的研究场地，让我们每一次的实验都可以在优良的实验环境下进行，充分体现了学校对于我们学生搞创新项目设计的重视和用心。同时，指导老师和学长也为我们提供了充分的实验研究所需要的设备和器材，促进了我们实验的顺利进行