專利名稱：公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)及其方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用微功率無線擴(kuò)頻技術(shù)，共享無繩電話頻道，以固定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)公交車的運(yùn)行中的地理定位方法；是一種采用無線與有線通信方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，以及公交車運(yùn)行定位可視化的方法。屬地理定位信息獲取與處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的加速，城市人口大幅度增加，城市的交通問題顯得十分突出。人們期待著經(jīng)濟(jì)、快捷的公交系統(tǒng)。而作為城市形象之一的公交車，就外觀形象而言這些年已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，數(shù)量也已經(jīng)大幅度增加，但是其服務(wù)質(zhì)量還有待進(jìn)一步的提高。人們在公交站臺候車時會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，有時同一條公交線路上的幾輛公交車幾乎同時到站，有時候等半天也見不到一輛車到站，公交車安全正點(diǎn)長期以來就是市民關(guān)注的問題。
采用高新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)公交車運(yùn)行的監(jiān)控指揮是目前很多城市努力的方向。目前，已有相關(guān)的專利，如專利號99217398.1“移動目標(biāo)定位監(jiān)控器”，利用GPS全球定位系統(tǒng)和GSM短消息/專用無線通信系統(tǒng)集成來實(shí)現(xiàn)公交的可視化指揮調(diào)度和乘客的可視化監(jiān)督。利用該系統(tǒng)，公交車的指揮調(diào)度中心的調(diào)度員通過屏幕可以觀察到各條公交線路上正在行駛的公交車輛位置，公交車駕駛員如遇堵車、壞車，可以通過無線通訊系統(tǒng)直接與調(diào)度取得聯(lián)系，由調(diào)度員及時采取措施，保證運(yùn)營秩序安全正點(diǎn)。該系統(tǒng)對公交車的指揮調(diào)度中心的調(diào)度員而言，如同千里眼，對乘客而言可以了解到公交車出行運(yùn)力狀況、估計(jì)自己的候車時間。
但是，上述系統(tǒng)要求在每輛公交車上都要安裝GPS接收機(jī)和GSM收發(fā)器或無線通信設(shè)備，利用GSM短消息或?qū)Ｓ玫臒o線信道，建立公交車、公交站臺和公交車指揮調(diào)度中心通信聯(lián)系。這種方式常常出現(xiàn)兩個問題，一是短消息的延時，嚴(yán)重時可能延時幾分鐘，甚至更長；二是當(dāng)公交車指揮調(diào)度中心監(jiān)控的公交車比較多的情況下，會造成信號通路阻塞，致使信號延時，這時在監(jiān)控中心顯示的公交車的位置可能與當(dāng)時的實(shí)際位置相差很大，甚至幾公里。這樣，即使GPS測量的移動目標(biāo)的位置精度可能很高，而監(jiān)測中心所顯示的位置精度則難以滿足對公交車實(shí)時監(jiān)控的要求。另外，由于GPS、GSM成本高，GSM短消息雖然每次成本低，但次數(shù)多了，運(yùn)行成本也較高。所以基于GPS、GSM短消息/專用無線信道的公交車可視化系統(tǒng)的性能問題，以及建設(shè)成本和運(yùn)行成本總量大，將阻礙公交可視化技術(shù)的推廣和公交服務(wù)質(zhì)量的提高。
也有使用無線與有線相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)機(jī)動車地理定位的方法，如專利申請?zhí)?8111625.6，電子地理信息定位方法及裝置。其方法的可靠性低，采用DTMF的有線傳輸方式在車輛較多，數(shù)據(jù)量稍大時就無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明目的本發(fā)明的目的是利用無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)公交車在移動過程中的地理定位，采用無線擴(kuò)頻通信與有線電話線通信方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸及公交車運(yùn)行定位的動態(tài)可視化。既滿足公交車指揮調(diào)度中心對公交車的運(yùn)行監(jiān)控與指揮調(diào)度，又滿足候車乘客及時了解線路上公交車的以運(yùn)行情況。實(shí)現(xiàn)公交車運(yùn)行定位系統(tǒng)構(gòu)建和使用維護(hù)低成本，高性能，是解決未來城市交通信息化建設(shè)的重要手段。
(2)發(fā)明原理本發(fā)明的無線擴(kuò)頻收發(fā)器，采用無需申請的微功率無線擴(kuò)頻通信技術(shù)，用其微功率發(fā)射半徑一定的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)公交車的地理定位，即用布設(shè)公交站臺上和在公交線路沿線的已知地理坐標(biāo)的有線電話線點(diǎn)的位置來表示公交車運(yùn)行到達(dá)的地理位置。采用共享的無繩電話頻道的無線通信與有線電話通信方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的實(shí)時、準(zhǔn)實(shí)時信息傳輸，在地理信息系統(tǒng)的支持下構(gòu)建的公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)。
(3)發(fā)明的方案利用城市道路上已經(jīng)布設(shè)的有線電話線，在公交線路上的站臺上及站臺之間每隔200m左右的道路旁，選用具有地理位置X、Y坐標(biāo)的電話線點(diǎn)。
在公交車上，集成無線擴(kuò)頻收發(fā)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器存儲、處理與控制發(fā)送包括公交車編號、運(yùn)行狀況等公交車信息，同時控制接收和管理來公交線路沿線站臺上和道路旁電話線點(diǎn)發(fā)來的固定目標(biāo)電話線點(diǎn)的基礎(chǔ)信息，包括電話線點(diǎn)的編號、地理坐標(biāo)等。無線擴(kuò)頻收發(fā)器負(fù)責(zé)完成信息的無線傳輸。
在公交線路上的電活線點(diǎn)，集成無線擴(kuò)頻收發(fā)器、數(shù)據(jù)處理器和有線調(diào)制解調(diào)器。數(shù)據(jù)處理器控制信息收發(fā)與傳輸及收發(fā)數(shù)據(jù)的管理；無線擴(kuò)頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送指揮調(diào)度中心的信息。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點(diǎn)的基礎(chǔ)信息，包括其編號、地理坐標(biāo)等，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
在公交站臺上，集成無線擴(kuò)頻收發(fā)器、有線調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)處理及顯示器。無線擴(kuò)頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送站臺基礎(chǔ)信息和公交車指揮調(diào)度中心發(fā)送的信息。數(shù)據(jù)處理器用于存儲與處理來自公交車的信息、自身的基礎(chǔ)信息和來自公交車指揮調(diào)度中心來的信息，控制信息發(fā)送與接收以及數(shù)據(jù)的顯示。顯示器用于動態(tài)顯示相關(guān)公交線路上公交車運(yùn)行到達(dá)的具體位置及時間，以及在各沿途站臺規(guī)定應(yīng)該到達(dá)的時間等，具有相關(guān)的查詢檢索功能。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點(diǎn)的基礎(chǔ)信息，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
在公交車指揮調(diào)度中心，系統(tǒng)由有線數(shù)據(jù)接口、基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話線點(diǎn)地理定位管理系統(tǒng)組成。通過有線電話數(shù)據(jù)接口，接收來自公交線路沿線各電話線點(diǎn)傳送來的公交車的信息及相應(yīng)的電話線點(diǎn)的信息，并存儲到電話線點(diǎn)地理定位管理系統(tǒng)中，以基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在電子地圖上動態(tài)顯示公交車運(yùn)行到的具體位置和時間，顯示沿途站臺規(guī)劃應(yīng)該到達(dá)的時間，具有相應(yīng)的查詢檢索功能。
(4)技術(shù)效果①系統(tǒng)的抗干擾能力強(qiáng)。無線收發(fā)器采用無線擴(kuò)頻技術(shù)，微功率發(fā)射，此種通信方式對現(xiàn)有通信信號和信道幾乎沒有影響，無需要向無線電管理部門申請。
②免費(fèi)共享的頻率資源。無線收發(fā)器使用的頻段為免費(fèi)共享的無繩電話頻道，該頻道也不需要向無線電管理部門申請。
③系統(tǒng)的可靠性增強(qiáng)，使用方便。系統(tǒng)采用無線擴(kuò)頻通信方式與電話有線方式進(jìn)行信息傳輸，使系統(tǒng)的信息傳輸?shù)男?、傳輸?shù)男畔⒘康玫搅舜蠓忍岣撸煽啃栽鰪?qiáng)。
④該系統(tǒng)的實(shí)施價格低廉。由于在公交站臺、電話線點(diǎn)與公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸不需要經(jīng)過程控交換機(jī)，因此系統(tǒng)不產(chǎn)生有線通信費(fèi)，而只需要極少線路使用費(fèi)用。與使用普通的無線手段實(shí)現(xiàn)公交車運(yùn)行定位系統(tǒng)，及GPS和GSM組成的公交車運(yùn)行定位系統(tǒng)的成本相比，相差幾倍、幾十倍。具有良好經(jīng)濟(jì)實(shí)用價值。
⑤增加了地理定位信息的安全性。本系統(tǒng)中的基礎(chǔ)地理信息、電話線點(diǎn)地理定位信息等都可以使用城市獨(dú)立地理坐標(biāo)參照系，一定意義上增加了地理信息的安全性，增加了高精度地理信息共享的可能性。
四

圖1是無線擴(kuò)頻通信與電話有線通信方式相結(jié)合的公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)示意圖。圖2是公交車部分的電路原理圖。圖3是公交站臺部分的電路原理圖。圖4是公交線路上站臺之間在道路旁布設(shè)的電話線點(diǎn)部分的電路原理圖。圖5是公交車指揮調(diào)度中心組成示意圖。
五、公交車運(yùn)行可視化系統(tǒng)構(gòu)成本發(fā)明的系統(tǒng)由四部分組成，即公交車車載部分U1，包括無線擴(kuò)頻收發(fā)器U1-1、數(shù)據(jù)處理器U1-2和數(shù)據(jù)存儲器U1-3；公交站臺部分U2，包括擴(kuò)頻無線收發(fā)器U2-1、有線調(diào)制解調(diào)器U2-2、數(shù)據(jù)處理器U2-3和數(shù)據(jù)存儲器U2-4及數(shù)據(jù)顯示器U2-5；公交線路沿線電話線點(diǎn)部分U3，包括無線擴(kuò)頻收發(fā)器U3-1、數(shù)據(jù)處理器U3-2、數(shù)據(jù)存儲器U3-3和有線調(diào)制解調(diào)器U3-4；公交車指揮調(diào)度中心U4，包括有線數(shù)據(jù)接口U4-1、地理信息系統(tǒng)U4-2(包括基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話亭地理定位管理系統(tǒng))和圖形顯示器U4-3。如圖1所示。
在公交車上集成無線擴(kuò)頻收發(fā)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器存儲與處理的公交車上各種儀器儀表、語音、視頻等車輛運(yùn)行信息。無線擴(kuò)頻收發(fā)器采用微功率發(fā)射，發(fā)射信號的帶寬覆蓋46MHz無繩電話信道(該頻點(diǎn)可以根據(jù)需要調(diào)整)、發(fā)射半徑為50m。該發(fā)射機(jī)擴(kuò)頻收發(fā)模塊STEL2000A組成。數(shù)據(jù)處理器由87C51及SRAM6264組成。無線擴(kuò)頻收發(fā)器固化了公交車的基礎(chǔ)信息，并不斷將這些信息發(fā)送出去，另外，在公交車指揮調(diào)度中心需要時將存儲在數(shù)據(jù)處理器中公交車運(yùn)行信息發(fā)送給公交車指揮調(diào)度中心。同時接收來公交線路上布設(shè)在站臺上和道路旁電話線點(diǎn)發(fā)來的，電話線點(diǎn)的基礎(chǔ)信息，包括電話線點(diǎn)的編號、地理坐標(biāo)等，可用固定的電話線點(diǎn)地理位置來代替公交車的地理位置。
在公交站臺之間的沿線上每隔200米左右，設(shè)置具有地理位置X、Y坐標(biāo)的有線電話線點(diǎn)，并將無線擴(kuò)頻收發(fā)器、數(shù)據(jù)處理器和有線調(diào)制解調(diào)器集成到這些電話線點(diǎn)上。無線擴(kuò)頻收發(fā)器采用微功率發(fā)射，發(fā)射信號覆蓋46MHz無繩電話信道，發(fā)射半徑為50m。該發(fā)射機(jī)由擴(kuò)頻模塊STEL2000A組成。數(shù)據(jù)處理器由87C51和SRAM6264組成。有線調(diào)制解調(diào)器由RCV144AF模塊組成。有線電話線的傳輸采用雙工方式，數(shù)據(jù)速度可達(dá)成14400bps。數(shù)據(jù)處理器控制信息收發(fā)與傳輸及收發(fā)數(shù)據(jù)的管理；無線擴(kuò)頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送指揮調(diào)度中心的信息。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點(diǎn)的基礎(chǔ)信息，包括其編號、地理坐標(biāo)等，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
公交站臺上無線擴(kuò)頻收發(fā)器、有線調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)處理與公交沿線上相同。增加公交車動態(tài)顯示器。
公交車指揮調(diào)度中心由有線數(shù)據(jù)接口、基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話線點(diǎn)地理定位管理系統(tǒng)組成。有線數(shù)據(jù)接口由對應(yīng)各有線電話線點(diǎn)的多個調(diào)制解調(diào)模塊RCV144AF組成?；A(chǔ)地理數(shù)據(jù)存儲與管理基礎(chǔ)地理信息、公交線路管理地理信息系統(tǒng)存儲、管理與分析公交線路信息，公交線路沿線有線電話線點(diǎn)地理定位管理系統(tǒng)存儲、管理與分析電話線點(diǎn)動態(tài)信息。通過有線電活數(shù)據(jù)接口，接收來自公交線路沿線各電話線點(diǎn)傳送來的公交車的信息及相應(yīng)的電話線點(diǎn)的信息，并存儲到電話線點(diǎn)地理定位管理系統(tǒng)中。其對應(yīng)關(guān)系是某一條公交線路上的某一個電話線點(diǎn)、公交站臺在某一時刻接收到某一輛公交車的信息，則以該電話線點(diǎn)、公交站臺的地理位置代表該時刻、該公交車所處的地理位置。例如，在35路公交線路上，第8號電話線點(diǎn)(地理坐標(biāo)為X8、Y8)，在中午12點(diǎn)接收到了公交車A的基礎(chǔ)信息，在35路公交線路上的A車在中午12點(diǎn)的地理位置是X8、Y8。以基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)為基礎(chǔ)，在電子地圖上動態(tài)顯示各公交線路上，各公交車在不同時間所處的位置，顯示沿途站臺規(guī)劃應(yīng)該到達(dá)的時間，具有相應(yīng)的查詢檢索功能。
權(quán)利要求
1.一種公交車運(yùn)行定位可視化方法與裝置，其特征在于公交車車載部分U1、公交站臺部分U2和公交線路沿線的電話線點(diǎn)部分U3的無線擴(kuò)頻收發(fā)器，該收發(fā)器利用微功率擴(kuò)頻無線技術(shù)，共享無繩電話頻道，其無線擴(kuò)頻微功率發(fā)射半徑50米左右，通過固定的公交站臺、電話線點(diǎn)的地理位置表示公交車運(yùn)行到達(dá)的地理位置。
2.一種公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于由公交車車載部分U1，包括無線擴(kuò)頻收發(fā)器U1-1、數(shù)據(jù)處理器U1-2和數(shù)據(jù)存儲器U1-3；公交站臺部分U2，包括擴(kuò)頻無線收發(fā)器U2-1、有線調(diào)制解調(diào)器U2-2、數(shù)據(jù)處理器U2-3和數(shù)據(jù)存儲器U2-4及數(shù)據(jù)顯示器U2-5；公交線路沿線電話線點(diǎn)部分U3，包括無線擴(kuò)頻收發(fā)器U3-1、數(shù)據(jù)處理器U3-2、數(shù)據(jù)存儲器U3-3和有線調(diào)制解調(diào)器U3-4；公交車指揮調(diào)度中心U4，包括有線數(shù)據(jù)接口U4-1、地理信息系統(tǒng)U4-2和圖形顯示器U4-3。
3.一種公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于利用無線擴(kuò)頻通信技術(shù)結(jié)合有線電活線通信方式，實(shí)現(xiàn)公交車、公交站臺、公交線路沿線電話線點(diǎn)以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，將公交車的信息與電話線點(diǎn)固定目標(biāo)的信息在指揮調(diào)度中心處理，在電子地圖動態(tài)顯示各公交線路上公交車所處的地理位置。實(shí)現(xiàn)公交車指揮調(diào)度中心與公交站臺之間的信息傳輸，將與某一站臺有關(guān)的公交線路上的公交車的位置、到達(dá)各站的時刻和規(guī)劃到達(dá)各站的時刻在電子地圖上動態(tài)顯示。
4.根據(jù)權(quán)利1、2、3所述的一種公交車運(yùn)行定位可視化方法與裝置，其特征在于利用城市道路上已經(jīng)布設(shè)的有線電話線，在公交線路上的站臺上及站臺之間按每隔200m左右，設(shè)置具有地理位置X、Y坐標(biāo)的電話線點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利1、2、3所述的一種公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于公交車部分的無線擴(kuò)頻收發(fā)器發(fā)射的基礎(chǔ)信息包括公交車編號、運(yùn)行狀況等。公交站臺、有線電話線點(diǎn)上無線擴(kuò)頻收發(fā)器發(fā)射的基本信息包括公交站臺、電話線點(diǎn)編號、地理位置X、Y坐標(biāo)等。
全文摘要
一種公交車運(yùn)行定位可視化系統(tǒng)及其方法與裝置，利用已有線電話線，利用微功率無線擴(kuò)頻技術(shù)，共享無繩電話頻道，實(shí)現(xiàn)公交車的地理定位。采用無線擴(kuò)頻通信與有線電話線通信方式相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，在電子地圖上動態(tài)顯示各公交線路上公交車到站時刻，便于調(diào)度人員對公交車進(jìn)行監(jiān)控，乘客及時了解公交車運(yùn)行狀況。系統(tǒng)的抗干擾性強(qiáng)，可靠性高，成本低。
文檔編號G08G1/123GK1395225SQ0211261
公開日2003年2月5日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月29日
發(fā)明者閭國年, 孫如江, 葉春 申請人:南京師范大學(xué)