專利名稱：一種全自主型公交電子站牌系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于無線通信、嵌入式系統(tǒng)等技術領域。具體涉及一種基于自主型微波及無線網(wǎng)絡的智慧城市公交電子站牌系統(tǒng)。
背景技術：
國外部分在日本，公交系統(tǒng)電子化、信息化的趨勢早在2000年就被提出，現(xiàn)在存在的公交系統(tǒng)從2000年左右開始投入使用。但是，由于國內目前沒有類似資料和數(shù)字，此處先以日本的公交定位系統(tǒng)為例進行說明。2004年8月開始，大約有80個公交運營事業(yè)者導入了公交定位系統(tǒng)。在這樣的狀況里，據(jù)JICE的調查，日本全國27個實驗性應用的公交定位系統(tǒng)中，8個已經(jīng)停止了服務。 在日本，公交定位系統(tǒng)的應用率是公交運營業(yè)者的16%的原因是，在公交定位系統(tǒng)導入時， 需要諸多的初期費用和后期費用。其次，另外的一個終止信息提供的原因是，公交定位系統(tǒng)的運營費用非常高。因為這些系統(tǒng)在使用GPS車載定位器的時候，采用了 packet communication的方式，利用NTT docomo提供的packet通信網(wǎng)絡，也即GPS+GSM模塊，將車輛收到的來自3 12顆定位衛(wèi)星的定位信息通過docomo的網(wǎng)絡發(fā)送給接收站，再通過數(shù)據(jù)的采集和傳輸，將數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務器進行分析、處理。就這種方式來說，因為NTT作為國家的通信網(wǎng)絡，覆蓋范圍全國，因此不可否認，在公交道路定位系統(tǒng)和電子站牌系統(tǒng)的覆蓋上來說，占有著天時地利的優(yōu)勢?？墒牵捎谑褂昧说谌降腘TT docomo無線包通信網(wǎng)絡，使得公交系統(tǒng)運營事業(yè)者不得不在初期設備和使用費用投入之后，還需要向第三方的NTT繳納每年產(chǎn)生的巨額通信網(wǎng)絡使用費用和通信費用。舉例來說，在某一個地區(qū)的路線公交的事例中，會產(chǎn)生約750萬日元/年的運行費用(信息提供路線11條路線，車載器臺數(shù)70臺)。這個費用，是按照一次的乘車費用160日元(該公交線路的最低乘車費用)，相當一年約43，000人的乘客數(shù)的情況來計算的費用。要確保支付這種每年都會產(chǎn)生的通信費用，對公交運營者、政府財政來說都是不小的負擔。國內部分目前，以杭州為首，投入使用的公交電子系統(tǒng)也陸續(xù)出現(xiàn)，雖然也顯示了信息化帶來的電子化站牌的初貌，但是，確實極不成熟的產(chǎn)品。公交電子站牌的第一次的革新電子化的公交車站牌的出現(xiàn)為代表。這種的公交系統(tǒng)的電子站牌部分采用了 LED 單色點式顯示的屏幕，對公交的到站信息和天氣等情況進行了預報。但是，卻被LED屏幕本身的特性所限制。眾所周知，LED屏幕只能通過閃爍和滾動兩種方式來顯示信息，于是，一塊被安裝在公交站牌頂部的LED屏幕只能一次顯示1、2行的公交信息，而且因為一次顯示不完、還要滾動地顯示。這對城市中一個站點就有大約十個線路的公交車通過的情況來說根本不能夠滿足，乘客在等車受到心理壓力的同時，還要對滾動的屏幕保持期待，這不僅沒有方便乘客，反而增加了乘客的等待心理負擔。其次，個別的電子系統(tǒng)將車輛信息精確到米、 秒，不僅自己的計算模型做不到這樣的精確計算和預測，而且因為這樣的失誤，給乘客帶來了不必要的麻煩。因此，這樣的做法不僅毫無意義，而且模糊了公交電子站牌的焦點所在。第二次革新以全彩色的液晶LCD屏幕出現(xiàn)為代表。系統(tǒng)在露天的電子站牌上破天荒的大膽采用了大屏幕液晶，在顯示一些乘客并不關心的天氣等信息之外，更有甚者提供了觸摸屏幕的控制顯示功能。先不說單單一個電子站牌的造價動輒上萬元、和暴露戶外時這些系統(tǒng)的容易損壞的“特性”，原本顯示車輛到站信息和位置信息的電子站牌的特性卻完全“退化” 了。正是因為這些系統(tǒng)在設計時華而不實的特性，使得目前沒有一個實用的系統(tǒng)被廣泛的應用和普及。可見采用全彩液晶屏幕的必要性和使用設備的投資預算等都是非常重要的因素。其次，在戶外，在電子站牌系統(tǒng)中對系統(tǒng)的健壯性有較高的要求的情況，采用這種本身就非常脆弱的液晶和可觸控的屏幕是非常不科學的設計。另外，目前國內的系統(tǒng)中主要數(shù)據(jù)通信的部分采用了兩種方式，一種是采用手機無線網(wǎng)絡覆蓋的無線通信，另外一種就是采用地下鋪設光纜的有線通信方式。如前所述，采用手機GSM或GPRS網(wǎng)絡通信方式的話，公交系統(tǒng)運營商需要每年給中國移動等數(shù)據(jù)通信業(yè)務提供商繳納巨額通信費用。而如果采用有線的方式的話，由于地下光纜和有線接觸的易損特性，經(jīng)常的故障和系統(tǒng)配置時需要的大范圍的二次施工、巨額光纜購置費用等，都是造成這些系統(tǒng)失敗、不能被廣泛普及的直接原因。對于上述的公交電子站牌系統(tǒng)來說，主要分為兩種實現(xiàn)方式一種是利用有線的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。這種電子站牌的使用因為是依靠有線的數(shù)據(jù)傳輸模式，通常需要二次施工，在地下鋪設光纖，這不僅對公交公司來說是一個巨大的投資，同時，光纖常常會因為接觸以及設備故障等問題出現(xiàn)故障，導致大面積大范圍的電子車站牌癱瘓。第二種方式， 是通過中國移動或其他GSM、GPRS網(wǎng)絡進行通信，傳輸公交車位置信息和站牌信息。雖然具有中國移動最廣泛的網(wǎng)絡覆蓋的優(yōu)勢，卻由于使用無線移動網(wǎng)絡產(chǎn)生的巨額通信使用費用，導致很難、或者根本不會被推廣普及應用。同時，以上的這些公交電子站牌系統(tǒng)在站牌設計方面，采用了電子化LED屏幕或全彩色的LCD液晶屏幕，但是卻將公交使用信息全部文字化，違背了最基本的以人為本的人機界面設計常識，造成了乘客在理解和候車之余再次的心里期待的壓力。不但沒有方便乘客，相反給乘客的候車行為造成了負擔，華而不實，忽視了站牌的本來作用。

發(fā)明內容
智慧城市(公共交通)信息管理系統(tǒng)是針對傳統(tǒng)公交事業(yè)提出的智能化信息化的解決方案。它將最新的GPS全球定位技術與無線通信技術相結合，使用成熟的人機界面與系統(tǒng)設計，以應用服務解決方案的角色提供給傳統(tǒng)公交系統(tǒng)一次徹底的革新。系統(tǒng)主要由四大部分組成車載信息處理系統(tǒng)、電子站牌系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)。1.車載信息處理系統(tǒng)車載信息處理系統(tǒng)的前端是由GPS衛(wèi)星定位模塊、嵌入式控制模塊和無線傳輸模塊組成的。這三個模塊被同時封裝在安裝在公交車輛上面的公交定位器內。GPS衛(wèi)星模塊可以接收多顆衛(wèi)星在空中的定位信號，控制模塊使得這些經(jīng)度、緯度、時間和車輛信息等通過無線的方式發(fā)送到接收設備，使遠端的處理器能夠得到實時的公交車運行和位置信息， 從而進行計算和預測、控制。2.公交車站電子站牌系統(tǒng)電子站牌系統(tǒng)是是對每個現(xiàn)在的公交站牌的重新設計、制造和革新。傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)站牌只能顯示起點開始到終點結束的文字化信息。但是，公交的乘客卻不能對這些文字站名的所在地理位置有一個最直觀的把握和了解。因此，我們提倡一種新的，包含地理信息的站名顯示方法，將類似地圖的公交車運行線路地理信息也直觀地顯示在公交站牌上， 方便乘客。電子站牌系統(tǒng)除了將更人性化的顯示站名信息外，主要是將采用自行設計的站牌設計外觀和控制系統(tǒng)。這種站牌使得公交車的站牌可以顯示公交車輛的位置信息和經(jīng)過計算的到站時刻等方便乘客的信息。同時，公車站牌中應用無線通信技術，可以實時與主站進行數(shù)據(jù)通信和控制，使乘客得到最新的實時公交車運行狀況和地理位置信息的同時，也在控制中心生成對所有車輛、以及交通運行狀況的整體控制信息。更加方便公交運營事業(yè)者。同時，在能源供應方面，我們將視地區(qū)和環(huán)境特點采用太陽能發(fā)電的供電解決方案，使得電子站牌系統(tǒng)在實施的過程中不需要二次施工，即插即用。另外，考慮到現(xiàn)有公交系統(tǒng)對于廣告投放的需求，我們在系統(tǒng)中結合了方便公交公司進行廣告投放的廣告?zhèn)鬏敿斑h程控制模塊，實現(xiàn)了遠端便于控制的廣告投放功能，大大節(jié)約了以往需要定期更換紙質廣告媒介的費用和大量的人力。3.無線通信系統(tǒng)傳統(tǒng)的GPS應用在公交通信系統(tǒng)時，都會采用GSM或GPRS網(wǎng)絡通信模塊，但是因為網(wǎng)絡使用費用問題，我們決定采用完全自主的無線數(shù)傳網(wǎng)絡和微波通信系統(tǒng)，二網(wǎng)合一， 大幅縮減了公共交通事業(yè)者的投入資金，實現(xiàn)了一次性投資，永久使用的方案設計目標。4.智慧城市公交信息管理系統(tǒng)在智能信息管理系統(tǒng)中，需要對實時獲得的公交車地理位置和車況信息進行分析和控制、管理。在公交車進入站點附近區(qū)域、脫離站點的時刻，對相應的電子站牌控制系統(tǒng)發(fā)出控制以及顯示的指示。同時，對公交車的運行時間、到站時間等運用先進的數(shù)學模型進行時間預測。本系統(tǒng)將公交車輛上搭載的GPS車載終端中的車輛位置信息收集，通過公交電子站牌的方式，向公交乘客提供公車到站時間以及當前的位置信息。同時，也向道路管理事業(yè)者提供道路堵車信息等相關有用數(shù)據(jù)。通過這些服務，可以有效的提高公交的乘客的出行便利性，推進公交運行管理的效率化，道路有關信息的調查的效率化。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)設計方案模型圖2是本發(fā)明的工作流程圖
具體實施例方式
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下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。參見圖4，車載信息處理系統(tǒng)(A)包括嵌入式處理模塊，車載GPS模塊，遠距離無線數(shù)傳模塊。GPS模塊將經(jīng)度、緯度、速度等信息發(fā)送到嵌入式處理模塊，同時嵌入式處理模塊在數(shù)據(jù)包中加入其他車輛信息、車輛ID，通過無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)發(fā)送到公交車站電子站牌系統(tǒng)(B)。公交車站電子站牌系統(tǒng)通過無線數(shù)傳模塊接收到GPS及車輛信息后，將此信息和站牌運行狀況、站牌ID、廣告投放情況等信息進行打包封裝，然后通過微波通信網(wǎng)(ii)發(fā)送到覆蓋城市的微波基站及傳輸控制系統(tǒng)(C)。微波傳輸控制系統(tǒng)(C)通過hternet網(wǎng)絡連接(有線或無線)將接收到的上述數(shù)據(jù)發(fā)送給智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)。在智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)中，通過與日常路線運行情況的均值對比、使用預測模型對車輛到站時間和交通堵塞狀況、公交車輛運行狀況作出預測，將預測的信息和車輛位置狀態(tài)信息通過hternet網(wǎng)絡傳回到微波基站及傳輸控制系統(tǒng)(C)。微波基站及傳輸控制系統(tǒng)(C)將站牌的顯示和控制信息、車輛中的顯示和控制信息通過微波通信網(wǎng)絡 ( )發(fā)送到公交車站的電子站牌嵌入式系統(tǒng)(B)。依據(jù)對接收到的數(shù)據(jù)包的識別，公交電子站牌(B)通過電磁、光電等顯示手段，對到站車輛及車輛運行狀況作出顯示。與此同時， 公交電子站牌(B)將車輛的顯示和控制信息發(fā)送回車載信息處理系統(tǒng)(A)。智慧城市信息管理系統(tǒng)⑶通過internet網(wǎng)絡(iii)將廣告視頻、圖像等媒體信息以數(shù)據(jù)包的形式傳輸?shù)轿⒉ɑ镜目刂葡到y(tǒng)(C)中，同時向微波基站所覆蓋的范圍內的所有公交電子站牌(B1、B2、B3、…、Bn)進行廣播式的傳輸。在傳輸完成后，電子站牌系統(tǒng) ⑶通過遠距離無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)，可以再將廣告數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰囕d嵌入式模塊(A1、A2、…、 An)中，從而完成“1個遠端控制全城廣告投放”的系統(tǒng)功能。
權利要求
1.一種全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)基于自行搭建的微波通信(ii) 和無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)，主要包括車載信息處理系統(tǒng)(A)、電子站牌系統(tǒng)(B)、無線通信系統(tǒng) (i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)，實現(xiàn)了公交車輛運行信息的顯示和廣告投放的功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于全自主型公交電子站牌系統(tǒng)基于自行搭建的微波通信(ii)和無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)，系統(tǒng)中車輛與站牌、站牌與站牌之間的通信采用的是無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)，站牌與微波基站間通信采用微波通信方式 (ii)，微波基站及傳輸控制系統(tǒng)(C)與智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)間采用hternet網(wǎng)絡連接(iii)的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。
3.根據(jù)權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于全自主型公交電子站牌系統(tǒng)主要包括車載信息處理系統(tǒng)(A)、電子站牌系統(tǒng)(B)、無線通信系統(tǒng)(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)，全自主型公交電子站牌系統(tǒng)的車載信息處理系統(tǒng)由GPS 衛(wèi)星定位接收芯片、GPS數(shù)據(jù)處理模塊、嵌入式處理模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成，車載信息處理系統(tǒng)的GPS數(shù)據(jù)處理模塊將GPS協(xié)議的定位信息和車輛ID信息通過超遠距離無線數(shù)傳模塊發(fā)送到電子站牌系統(tǒng)。
4.根據(jù)權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于全自主型公交電子站牌系統(tǒng)主要包括車載信息處理系統(tǒng)(A)、電子站牌系統(tǒng)(B)、無線通信系統(tǒng)(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)，全自主型公交電子站牌系統(tǒng)的電子站牌基于嵌入式系統(tǒng)， 包括無線數(shù)傳模塊、微波通信模塊、車輛信息顯示控制模塊、燈箱照明控制模塊、廣告視頻解碼模塊、視頻驅動模塊、廣告顯示模塊、電壓控制及轉換模塊、語音模塊，它將接收到的公車GPS信息封裝，加上帶有站牌ID及站牌狀態(tài)信息的包頭，將新數(shù)據(jù)包發(fā)送到微波基站，同時，識別接收到微波基站傳來的控制信息和指令、廣告數(shù)據(jù)包和控制指令，基于這些數(shù)據(jù)包的識別，通過嵌入式系統(tǒng)完成站牌上車輛位置信息的顯示和廣告數(shù)據(jù)的存儲、視頻文件的播放及傳輸功能。
5.根據(jù)權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于全自主型公交電子站牌系統(tǒng)主要包括車載信息處理系統(tǒng)(A)、電子站牌系統(tǒng)(B)、無線通信系統(tǒng)(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)，全自主型公交電子站牌系統(tǒng)的無線通信系統(tǒng)(i、ii、C)由微波通信網(wǎng)絡(ii)無線數(shù)傳網(wǎng)絡(i)構成，微波基站(C)與公交電子站牌(B)間通信基于雙向的星型網(wǎng)絡結構，公交電子站牌(B)與公交車載信息處理系統(tǒng)(A)間通信也符合雙向的星型網(wǎng)絡結構。
6.根據(jù)權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統(tǒng)，其特征在于全自主型公交電子站牌系統(tǒng)主要包括車載信息處理系統(tǒng)(A)、電子站牌系統(tǒng)(B)、無線通信系統(tǒng)(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)，全自主型公交電子站牌系統(tǒng)的智慧城市公交信息管理系統(tǒng)(D)作為計算和車輛到站情況預測總控中心，在收到車輛位置信息的數(shù)據(jù)包后，對其中數(shù)據(jù)進行識別，并根據(jù)預測模型和數(shù)據(jù)庫中存儲的以往經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行對比，預測車輛到站時刻和到站所需時間等信息，同時在系統(tǒng)中通過可視化界面顯示車輛位置、運行狀況、站牌狀態(tài)、廣告播放狀態(tài)等信息，并提供給用戶廣告視頻上傳和播放控制等功能的可視化操作界面。
全文摘要
全自主型公交電子站牌系統(tǒng)是基于微波及無線網(wǎng)絡的、針對傳統(tǒng)公交事業(yè)提出的智能化解決方案。它包括車載信息處理系統(tǒng)、電子站牌系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)和智慧城市公交信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)使用成熟的人機界面與系統(tǒng)設計，將GPS全球定位技術與微波通信、無線通信技術相結合，采用自搭建的全無線式通信網(wǎng)絡，不依靠第三方網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸服務(如GPRS等)，為公交運營公司節(jié)約了每年巨額的通信費用。同時系統(tǒng)不需要鋪設地下數(shù)據(jù)傳輸線路，避免了二次施工，更易普及。在此基礎上，系統(tǒng)增加了廣告投放功能，使得“一個遠端管理全城廣告投放”的有效作業(yè)方式成為可能，大大節(jié)約了以往紙質廣告所需成本和人力，具有以往公交電子站牌不可比擬的優(yōu)點。
文檔編號G08G1/09GK102214397SQ20101014407
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權日2010年4月9日
發(fā)明者王凱平 申請人:王凱平