CN101123515B - 一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法，所述数字公交系统包括至少一安装于车辆上的车载信息装置、至少一电子站亭和信息管理系统；该车辆到站时间预报方法包括步骤：电子站亭通过无线通信网络发送车辆到站信息至信息管理系统；所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息后，对该车辆到站信息进行处理；然后，计算该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息，通过无线通信网络发送该预报信息至前方各电子站亭进行显示。本发明的预报站方法结合实时路况和历史统计数据，动态获得运营车辆驶达各站所需的时间，从而对到站时间进行准确预报。

Description

一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法

技术领域

本发明涉及数字公交系统，特别涉及一种运用专用短程通信(DSRC：Dedicated Short Range Communication)技术数字公交系统中的车辆到站时间预报方法。

背景技术

目前，公共交通已经成为人们生活中不可缺少的一部分，交通状况也越来越受到人们的关注。公交车作为城镇居民出行的主要工具，其便利性和实用性一直是人们所期待。

现有技术中，国内的公交管理系统大部分仍沿用十几年前的模式和设备，基本上采用“定点发车、两头卡点”的手工作业的模式，此模式并不能适应当前城市交通的需要。

现有较为突出的矛盾因素是乘坐使用公交车的公众和公交管理系统之间缺少一种交互式的沟通途径，相互间的信息难以交换。例如，现有的公交线连站牌，只能以固定显示方式来发布线路站点信息，却无法动态地显示出线路上公交车的实时运行信息、对出行者起到提示帮助作用的信息，如下一辆进站车辆还有多远、到达本站的剩余时间还有多少等。由于公众出行无法了解到当前公交运营情况，因而也无法根据自身出行计划做出正确、及时的线路和时间选择，在一定程度上加剧了公交运输的拥挤和不平衡；另一方面，公交管理系统对于本身系统和设备的更新，仍停留在人工维护和监测的水平，缺少应用现代网络和通信技术建立一种系统化的自检和远程维护手段。具体说明如下。

目前，随着无线通信网络和计算机技术的广泛应用，为公交系统实现智能化提供了条件。为改变上述手工作业的管理模式，现在有些地区实现了公交全球卫星定位系统(GPS：Globe Positioning System)。如图1所示，为公交全球卫星定位系统的结构示意图。该系统包括：公交车载GPS自导航信息终端11、公交车GPS总监控调度管理中心(总监控中心)13和电子站牌12。

该系统采用GPS技术，卫星需要不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收这些信息后，经过计算求出接收机地三维位置、三维方向以及运动速度和时间。

虽然，该GPS系统解决了现有技术中存在一些问题，但该GPS系统还存在以下缺陷：特别是高楼林立的环境下使用时，信号不稳定、受传输时延和峡谷效应的影响无法准确对车辆定位，因此也无法准确计算车辆到站时间；由于峡谷效应经常中断，中断以后需要一定时间同步造成系统不稳定；定位精度较低，大约为几十米；车载设备需要频繁和后台管理中心通信，造成运营成本高。

此外，在对车辆定位和车辆到站时间预报方法中，采用时刻表预报方法。该方法为公交管理部门根据规划制定一套对所有运营线路的公交运行时刻表，行车时刻表规定了各车次的发车、收车时间，以及到达各站台的时间。如表一所示。

表一×××路公交线路运行时刻表

与此同时，各公交站台报站系统装有时间同步单元，保证站台时间与中心时间一致。在此基础上，严格要求各班次司乘人员按照此时间表行驶，站台侧依据当前时间对即将到来的公交车辆进行到站预报。如图2所示，假设为300路公交车，其当前时间为07:27，到达站点B，此时时刻表中规定到达前方站点C的时间需3min，这样可知到达站点C的时间为7:30。

此方法的优点在于，预报的提前量大，时间表甚至可以对社会公开；一定程度上规范了司乘人员的工作行为。此方法的缺点在于，对道路状况的依赖程度极大；依赖于管理部门对时刻表的制定水平及维护工作；对突发事件束手无策；制约了司乘人员的灵活性；只适用于交通质量优良的城市。

另外，现有技术中还采用行车速度推导法。

在车辆上安装实时定位装置(如GPS)，心跳式等间隔向信息管理中心传回车辆当前所处位置；信息管理中心根据车辆位移量与时间的比值得到车辆运行速度，根据此速度实时计算车辆的预计到达时间并会传给站台显示器，而站台预报则是动态调整的过程。

理想情况下，该预报模式如图3所示。该预报站方法的优点在于，理论上，信息管理中心可以比较准确地获知车辆位置；司乘人员参与活动少、制约少。但该方法的缺点在于，对道路状况的依赖程度大、预报准确程度差；在城市街区极易出现定位信号盲区；实施、维护及运营成本高；不断变化的预报不易被等车乘客接受。此方法仅适用于满足对车辆实时监控要求很高的管理目的，以及路况好的均速中长距离运输线路运营。

现有技术中，还采用道路状况推导法。

在站段沿线布设采样点控制道路状况，各采样点预估通过该采样点所需时间，所有采样点估计时间相加，得到完整的该站段行驶时间预估。此方法如图4所示，最后总预估时间为11’55”。

上述方法在交通秩序良好的情况下，预报准确率较高；司乘人员参与活动少、制约少。但该方法的缺点在于，此车况算法不成熟、采用技术不成熟、采用可信度是瓶颈；实施、维护、运营成本高，不易大范围推广。

现有技术中，还可采用人工判别预报。

司乘人员根据经验在上一站到站时，认为判断到下一站的时间故测，通过小键盘输入或无线对讲方式传送至信息管理中心，再由信息管理中心将该信息向下一站台发送并显示。

上述方法对于熟悉路况的司乘人员，人工判断往往要由于自动计算。但缺点在于，大大增加司乘人员工作量；对司乘人员个人经验要求高，遇到新人或新路线则失效。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法，该方法结合实时路况和历史统计数据，动态获得运营车辆驶达各站所需的时间，从而对到站时间进行准确预报。

本发明提供一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其中，所述数字公交系统包括至少一安装于车辆上的车载信息装置、至少一电子站亭和信息管理系统；该车辆到站时间预报方法包括步骤：

电子站亭通过无线通信网络发送车辆到站信息至信息管理系统；

所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息；

所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息后，对该车辆到站信息进行处理，从而对车辆进行定位；

然后，计算该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息，通过无线通信网络发送该预报信息至前方各电子站亭进行显示。

其中，所述数据处理单元对所述车辆到站信息进行处理，包括步骤：注册步骤，成功获取车辆到站信息后，将车辆注册登记至其运营线路行驶车辆列表中；定向步骤，车辆注册后，通过该车辆的连续电子站亭的到站信息来确定车辆行驶的方向。

根据该方法，所述注册步骤包括：

判断车辆当前进站的电子站亭序号是否超出定向站，其中，所述定向站为能够确定车辆行驶方向的站，该定向站为行驶线路的前五站。

若没有超出定向站，则判断车辆进站时间是否超出线路运营时段；

若没有超出线路运营时段，则注册车辆，记录车辆所进站的电子站亭在线路中的序号和进站时间至其运营线路行驶车辆列表中。

根据该方法，所述到站预报信息至少包括：车辆当前位置和预计到达时间。

根据该方法，所述车辆到站信息至少包括车辆信息和车辆到站时间；其中，车辆信息至少包括车辆的线路号、车牌号和车辆内部编号。

根据该方法，所述电子站亭发送车辆到站信息至信息管理系统，包括步骤：车辆进入电子站亭通信范围；

所述电子站亭自动采集该车辆信息，并将该车辆信息与车辆到站时间传送至信息管理系统。

根据该方法，所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息，包括：从车辆到站信息队列中取出该车辆到站信息；获取该车辆所停靠的电子站亭在线路中的序号，判断所述车辆与所述电子站亭是否属于同一路线，从而确认线路的有效性；以及判断该车辆到站时间与系统时间相比的时间差是否有效，从而确认车辆到站时间的有效性。

根据该方法，若车辆当前进站的电子站亭序号超出定向站和车辆进站时间超出线路运营时段时，丢弃该信息。

根据该方法，所述定向步骤包括：

获取车辆上次进站的电子站亭序号，判断该序号是否在所述运营线路中；

若判断结果为在运营线路中，则判断车辆的定向状况；

若判断结果为车辆未定向，则对该车辆进行定向。

根据该方法，所述对车辆进行定向，包括步骤：

判断车辆进站时间是否超出线路运营时段；

判断结果为未超出，则判断进站的电子站亭是否超出该车辆的运营线路的前五站中的任意两站；

判断结果为未超出，则判断进站次序，以确定该车辆为正向或逆向行驶；

若是正向，则比较本次进站时间与上次进站时间的间隔，如果所述间隔超出预定时间，则更新车辆的进站的电子站亭序号和时间，不预报。

根据该方法，若判断结果为超出线路运营时段，则注销该车辆并丢弃该信息；

若判断结果为超出该车辆的运营线路的前五站中的任意两站，则注销该车辆并丢弃该信息；

若判断结果为逆向，则更新车辆的进站的电子站亭序号和时间，不预报。

根据该方法，若判断结果为车辆已定向，包括步骤：

判断车辆进站时间的有效性，若判断结果为有效，则判断进站的电子站亭的有效性；

若判断进站的电子站亭有效，则判断进站次序的有效性；

若判断进站的次序有效，则判断与上次进站的时间间隔的有效性。

根据该方法，所述判断车辆进站时间有效性，包括步骤：

判断车辆进站时间是否超出运营时段；

若判断结果为未超出，则车辆进站时间有效；

若判断结果为超出，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

根据该方法，所述判断进站的电子站亭的有效性，包括步骤：

判断进站的电子站亭是否为所述运营线路的电子站亭；

若判断结果为是，则所述进站的电子站亭有效；

若判断结果为否，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

根据该方法，判断进站次序有效性，包括步骤：判断是正向还是逆向；

若判断结果为正向，则进站次序有效。

根据该方法，还包括步骤：

若判断结果为逆向两站以内，则进站次序无效，丢弃数据；

若判断结果为逆向两站以上，则属严重逆向，注销该车辆并丢弃数据。

根据该方法，判断与上次进站的时间间隔的有效性，包括步骤：

比较所述车辆本次进站时间和上次进站时间的间隔是否超出预定时间；

若比较结果为未超出，则有效；

若比较结果为超出，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

根据该方法，判断与上次进站的时间间隔的有效性，包括步骤：

比较所述车辆本次进站时间和上次进站时间；

若判断结果为本次进站晚于上次进站，则认为进站时间有效；

若判断结果为本次进站早于上次进站，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

根据该方法，当车辆正常行驶抵达终点站时，还包括注销步骤，取消该车辆的运行状态。

根据该方法，信息管理系统计算该车辆到达前方各电子站亭的预计时间后，还包括步骤：

判断前方各电子站亭的漏采现象；

若判断结果未出现漏采，则往前方各电子站亭发送到站预报信息。

根据该方法，若判断结果出现漏采，则不往前方各电子站亭发送到站预报信息。

根据该方法，所述电子站亭显示到站预报信息后，还包括步骤：

修改当前电子站亭的车辆到站信息和该车辆的到站信息；

判断所述电子站亭是否有车辆；

若判断结果为有车辆，则判断所述电子站亭所在的站点是否为终点站；

若判断结果为终点站，则注销所述车辆，所述到站预报信息处理完毕；

若判断结果非终点站，则所述到站预报信息处理完毕。

根据该方法，若判断结果为无车辆，则向前方各电子站亭发送到站预报信息。

根据该方法，还包括步骤：

将车辆到站预报信息传送至所述信息管理系统的存储单元中，作为历史数据供所述数据处理单元使用；

判断车辆进站情况是否正常；

若正常，则计算后续车辆的预报时间。

根据该方法，判断车辆进站情况是否正常，包括步骤：

判断车辆到站时间是否超过规定时间；

若未超过，则不更新站间时间，继续判断跳站情况；

若判断结果为没有跳站，则更新本站行驶时间；若判断结果为跳一站，则更新本站的前两站行驶时间，前一站标识为漏采；若判断结果为跳多站，则前一站标识为漏采；

然后，判断前面站的车辆进站情况，判断前面车辆是否进站；

若判断结果为前面车辆已经开出并且无漏采，则更新时间，预报本站下一个车次的到达时间；

若出现漏采两站以上，则更新站间时间，且不做本站预报；

若后一辆车未开出，则更新站间时间，且不做本站预报。

根据该方法，所述数据处理单元通过前辆车到达前方各电子站亭行驶的时间以及本车的位置，计算出该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息。

本发明的预报站方法结合实时路况和历史统计数据，动态获得运营车辆驶达各站所需的时间，从而对到站时间进行准确预报；

同时，这些到站数据的存储、统计和分析也为公交公司把握道路交通状况和车辆行驶状况提供有力依据，并为科学安排线路和车次奠定基础，是其它方案所无法比拟的；

采用DSRC技术，车辆每到站一次才由电子站亭向信息管理系统报告，通信次数和通信量大大降低，大大减轻了公交公司的运营成本。

附图说明

图1为现有技术中公交全球卫星定位系统的结构示意图；

图2为现有技术中采用时刻表法预报到站时间的示意图；

图3为现有技术中采用行车速度推导法预报到站时间的示意图；

图4为现有技术中采用道路状况推导法预报到站时间的示意图；

图5为本发明实施例中的用于预报站示意图；

图6为本发明实施例的电子站亭内部构成示意图；

图7为本发明实施例的车载信息装置的结构示意图；

图8为本发明实施例的电子站亭显示预到站时间示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的预报站方法进行说明。

本实施例中，以基于DSRC数字公交系统为例对本发明进行说明，但不限于此系统，其他系统也可以使用本发明的方法。

首先，对本发明采用的数字公交系统进行说明。

如图5所示，为本实施例采用的数字公交系统，包括：至少一安装于车辆上的车载信息装置51、至少一电子站亭52和信息管理系统53；其中，

电子站亭52，通过专用短程通信(DSRC)网络与车载信息装置51交互信息，记录车辆到站信息，并通过无线通信网络将该到站信息传送至信息管理系统53进行处理；

信息管理系统53，至少包括一数据处理单元531，采集并储存车辆的实时信息(如位置、状态信息等)、接收电子站亭52发送的到站信息并进行处理，可自动处理车辆到站信息，自动计算出该车辆到达前方各电子站亭52的预计时间并生成到站预报信息，并通过无线通信网络将该到站预报信息发送至前方各电子站亭52进行显示。所述信息管理系统53还包括一存储单元(图中未示出)，与所述数据处理单元531连接，至少存储车辆的到站预报信息，并作为历史数据供数据处理单元531使用。

本实施例中，无线通信网络可以为GPRS或CDMA网络。

如图6所示，为本发明实施例的电子站亭内部构成示意图。该电子站亭包括中央控制单元和显示屏；其中，中央控制单元包括：嵌入式处理器61、无线收发单元62、专用短程通信单元63；其中，

嵌入式处理器61，通过无线收发单元62和专用短程通信单元63分别与信息管理系统53和车载信息装置51进行信息交互，并对从无线收发单元62发送来的信息进行处理后发送至信息显示屏64进行显示；

专用短程通信单元63，用于接收从车载信息装置51发送来的信息，并发送至所述嵌入式处理器61；接收嵌入式处理器61发送来的信息，并发送至车载信息装置51；

无线收发单元62，用于接收信息管理系统53发送来的信息，并发送至嵌入式处理器61；用于接收嵌入式处理器61发送来的信息，发送至信息管理系统53。

另外，该电子站亭52还可包括一视频显示装置65，与嵌入式处理器61连接，用于接收实时视频节目。

其中，所述嵌入式处理器61采用三星S3C2410。

信息显示屏64为LED显示屏，含有处理器、LED驱动电路，采用高亮度红色发光二极管，16×16点阵汉字显示，4或6行12列显示，但并不限于此，还可采用其他的行或列进行显示。每行可显示12个汉字(24个英文字符)，用作车辆到站预报道LED屏显示4行文字，用于公共信息等信息显示的LED屏显示6行文字。

如图7所示，为本发明实施例的车载信息装置的结构示意图。包括：微处理器72、非易失存储器71、无线射频(RF)前端73；其中，

非易失存储器71，用于存储车辆的标识信息供给微处理器72使用；RF前端73，通过DSRC网络与电子站亭22进行信息交互；微处理器72，对从RF前端接收到的信息进行处理，将处理后的信息发送至RF前端73。

还可包括接口电路单元74，用于连接车辆的其他的车载设备，接收微处理器72发送来的信息供车辆的车载设备通信使用；其中，车辆的车载设备与所述RF前端73进行信息交互，接收、发送车辆的车载设备的数据信息。

所述车载单元的微处理器可采用8位51系列微处理器。

该车载单元根据预先写入的车辆识别号码来响应车站主机的呼叫。主要功能如下：与电子站亭22主从通信功能、接收信息管理系统23通过电子站亭22转发的信息、预留标准接口(RS232)与其他车载设备通信。

此外，上述系统还包括供电系统，为车载信息装置51、电子站亭52和信息管理系统53供电。

以下结合附图对上述数字公交系统的预报站方法进行详细说明。

该车辆到站时间预报方法，如图5所示，包括步骤：

电子站亭51通过无线通信网络发送车辆到站信息至信息管理系统53；

所述信息管理系统53的数据处理单元531成功获取车辆到站信息后，对该车辆到站信息进行处理，从而对车辆进行定位；

然后，计算该车辆到达前方各电子站亭52的预计时间并生成到站预报信息，通过无线通信网络发送该预报信息至前方各电子站亭52进行显示。

本实施例中，所述到站预报信息至少包括：车辆当前位置和预计到达时间，如图8所示。

所述车辆到站信息至少包括车辆信息和车辆到站时间；其中，车辆信息至少包括车辆的线路号、车牌号和车辆内部编号。

下面以420路公交车为例，对本发明的预报站方法进行详细说明。

本实施例中，步骤一，成功获取车辆进站信息；其中包括步骤：

420线路所属车牌号为BJ074106的公交车行驶进某一电子站亭52通信范围，该公交车载有车载信息装置51；

所述电子站亭52的中央控制单元采集该车辆信息，并将该车辆信息与车辆到站时间传送至信息管理系统53的数据处理单元531；

所述数据处理单元531从中判断该车辆与该电子站亭52是否同属于420线路，即确认线路的有效性；并且判断该车辆到站时间与系统时间相比的时间差是否有效，即车辆到站时间的有效性；具体包括步骤：

从车辆到站信息队列中取出车牌号为BJ074106的车辆到站信息；其中，每个电子站亭(即车站)都维护一个到达该站的车辆队列；

获取车辆所停靠的电子站亭在线路中的序号，从而确认线路的有效性以及车辆到站时间的有效性。

其中，确认线路的有效性是指确认该车辆对应的线路是否与该电子站亭52对应的线路相符；

确认车辆到站时间的有效性是指，将车辆到站时间与系统时间相对比，然后作出以下处理：

车辆到站时间和系统时间相对比的时间差＜5分钟，车辆开始注册；

5分钟＜时间差＜20个小时，此车辆到站信息丢弃；

时间差＞20个小时，变换时间，车辆开始注册。

步骤二，对BJ074106公交车进行注册，即根据一定的判断依据将车辆注册登记至运营线路行驶车辆列表当中；其中包括步骤：

判断BJ074106车辆当前进站的电子站亭序号是否超出定向站，所述定向站是指能够确定车辆行驶方向的站，本实施例中取线路的连续的前五站为定向站，即判断是否超出定向站为判断是否超出420线路的前五站，若超出定向站，则丢弃该车辆到站信息；

若没有超出定向站，则判断BJ074106车辆进站时间是否超出线路运营时段，该线路运营时段是指该线路早班车、末班车各往外延伸半个小时的一个区间，本实施例中为早五点到晚十点半的420运营时段，而420早班车为早5点半；末班车为晚十点；

若超出了线路运营时段，则丢弃该车辆到站信息。

若没有超出线路运营时段，则注册BJ074106车辆，即记录车辆进站的电子站亭序号和进站时间至其运营线路行驶车辆列表中。对于已经注册车辆，步骤二则自动跳过。

步骤三，对BJ074106公交车进行定向，即通过该车辆的连续电子站亭的到站时间来确定车辆行驶的方向，即为上行还是下行。具体步骤包括：

获取BJ074106车辆上次进站的电子站亭序号，判断该站号是否在所述运营线路中，即是否属于420线路；

若判断结果为属于420线路，则判断车辆的定向状况；

若判断结果为BJ074106车辆未定向，则开始定向，即判断BJ074106车辆进站时间、线路、进站次序、与上次进站的时间间隔的有效性；具体步骤包括：

判断BJ074106车辆进站时间的有效性时，包括步骤：

判断BJ074106车辆进站时间是否超出线路运营时段，该运营时段如上所述；判断结果为超出，则注销该车辆并丢弃数据。

判断结果为未超出，则开始判断线路的有效性；本实施例中，若BJ074106车辆进站的电子站亭超出420线路的前五站中的任意两站，则判断线路无效，则注销该车辆并丢弃数据；若BJ074106车辆进站的电子站亭未超出420线路的前五站中的任意两站，则判断线路有效。

判断线路有效性后，则判断进站次序的有效性，以确定该车辆为正向或逆向行驶；若判断结果为该车辆驶回原先发车站，则该车辆为逆向行驶；若判断结果为该车辆行驶方向为终点站方向，则该车辆为正向行驶。

若判断结果为逆向，则进站次序无效，更新BJ074106车辆的进站电子站亭序号和时间，不预报。

若判断结果为正向，则进站次序有效，接着判断与上次进站的时间间隔的有效性；即，比较本次进站时间和上次进站时间的时间间隔，如果所述时间间隔超过一预定值，更新BJ074106车辆的进站电子站亭序号和时间，不预报。本实施例中上述时间间隔为1小时。

另外，判断定向状况时的判断结果为BJ074106车辆已经定向后，则执行如下步骤：判断进站时间、进站的电子站亭、进站次序和与上次进站的时间间隔的有效性。具体步骤为：

判断车辆进站时间的有效性，若判断结果为有效，则判断进站的电子站亭的有效性；若判断进站的电子站亭有效，则判断进站次序的有效性；若判断进站的次序有效，则判断与上次进站的时间间隔的有效性。

其中，判断BJ074106车辆进站时间是否超出线路运营时段，该运营时段如上所述；判断结果为超出，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。若判断结果为未超出，则车辆进站时间有效；

接着判断进站的电子站亭是否为所述运营线路的电子站亭，若判断结果为否，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。若判断结果为是，则该进站的电子站亭有效；

然后，再判断进站次序的有效性，以确定该车辆为正向或逆向行驶；若判断结果为该车辆驶回原先发车站，则该车辆为逆向行驶；若判断结果为该车辆行驶方向为终点站方向，则该车辆为正向行驶。

若判断结果为正向，则进站次序有效；

若判断结果为逆向两站以内，则进站次序无效，丢弃数据；

若判断结果为逆向两站以上，则属严重逆向，注销该车辆，并丢弃数据。

最后，判断与上次进站时间的时间间隔的有效性。比较本次进站时间和上次进站时间的时间间隔，如果所述时间间隔超过一预定值，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。本实施例中上述时间间隔为1小时。若未超出，则有效。

另外，判断与上次进站的时间间隔的有效性还可采用下述步骤：

比较本次进站时间和上次进站时间，如果本次进站时间早于上次进站时间，则注销该车辆并丢弃数据。若本次进站时间晚于上次进站时间，则进站时间有效。

另外，当车辆正常行驶抵达终点站时，也注销该车辆，取消该车辆的运行状态。步骤四，定向成功后，计算BJ074106车辆行驶后续车站的预报时间，其中，所述数据处理单元通过前辆车到达前方各电子站亭行驶的时间以及本车的位置计算出该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息。

然后，判断后续车站的漏采现象；

若判断结果为漏采，则不往该电子站亭发送到站预报信息；

若判断结果未出现漏采，则往后续电子站亭发送到站预报信息。

本实施例中，还包括步骤五，预报后，还包括步骤：

修改当前电子站亭的车辆到站信息以及本车辆的到站信息；

判断所述电子站亭是否有车辆；

若判断结果为有车辆，则判断所述电子站亭所在的站点是否为终点站；

若判断结果为终点站，则注销所述车辆，所述到站预报信息处理完毕；

若判断结果非终点站，则所述到站预报信息处理完毕。

若判断结果为无车辆，则向前方各电子站亭发送到站预报信息。

本实施例中，还包括步骤六，在向前方电子站亭预报的同时，也在回溯预报。即，

将BJ074106车辆到站预报信息传送至所述信息管理系统的存储单元中，作为历史数据供所述数据处理单元使用；

判断到站时间、跳站情况以及前面站的车辆进站情况，并计算后续车辆的预报时间。其中，

判断到站时间时，判断车辆到站时间是否超过规定时间，即车辆站间行驶时间过小(小于20秒)或过大(大于50分钟)，则不更新站间时间，继续判断跳站情况。

判断跳站情况时，若没有跳站，则更新前一站到本站的行驶时间；

若跳一站，则更新本站的前两站行驶时间，前一站标识为漏采；

若跳多站，则前一站标识为漏采。

然后再判断前面站的车辆进站情况，并计算时间：

若前面车辆已经开出并且无漏采，则更新时间，预报本站下一个车次的到达时间；

若出现漏采两站以上，则更新站间时间，且不做本站预报；

若后一辆车未开出，则更新站间时间，且不做本站预报。

完成上述步骤后，开始计算后续车辆的预报时间。

上述实施例为一般情况，但还存在特殊情况，其中特殊情况是指出现车况路况异常以及同线路驾驶异常。

若出现以下特殊情况，则采取丢弃数据的方式。

1.注册过程中超出定向站，属于中途发车的情况；

2.注册过程中超出运营时段，属于下班还在路上行驶的情况；

3.车辆行驶逆向两站以内；

4.由坏车、交通事故、临时管制引起的当前站间行驶时间长；

若出现以下特殊情况，则采取注销线路的方式。

1.注册后在未定向时仍超出定向站的情况；

2.注册后仍超出运营时段的情况；

3.车辆逆向行驶两站以上；

4.当前站间行驶时间过长，超过固定时间(如1小时)；

另外，还有其他情况：

1.定向后绕道、跳站在一站以内，则更新两站行驶时间，前一站标识为漏采；

2.定向后绕道、跳站多站，前一站标识为漏采，不作预报。

本实施例中，BJ074106车辆出现以下情况，丢弃数据：

BJ074106车辆中途进入线路；下班还在路上行驶；逆向两站以及两站以内；中途坏车、图中出现交通事故或道路临时管制，导致站间行驶时间过长；

若出现以下特殊情况，则采取注销线路的方式。

注册后在未定向时，BJ074106车辆出现绕道跳站，导致车辆定向有障碍；

注册后，BJ074106车辆因行驶时间过长，超出运营时段；

BJ074106车辆逆向行驶两站以上，或者电子站亭采集的为线路对行车辆；

BJ074106车辆当前站间行驶时间过长，超过1小时；

另外，还有其他情况：

1.BJ074106车辆定向后绕道、跳站在一站以内，则更新两站行驶时间，前一站标识为漏采；

2.BJ074106车辆定向后绕道、跳站多站，前一站标识为漏采，不作预报。

以下结合图表对到站时间预报功能实际效果的统计结果进行详细说明。

从信息管理系统53的存储单元中存储的数据中导出选定范围一定时期的到站预报值以及实际发生的行驶值，将数据汇总，统计预报误差分布、平均误差等数值，制表并绘制相关图表。从候车乘客角度出发，我们可以约定：

准确：当预报时间误差不超过1分钟的时候，对于乘客来说，可以认为预报时间是准确的。

基本准确：当预报时间误差不超过2分钟的时候，乘客可以认为预报是基本准确的。

有效预报：当预报时间误差不超过3分钟的时候，对于乘客来说，这样的预报时间是可以接受的，有意义的。

无效预报：当预报时间误差超过3分钟的时候，乘客则认为预报时间不够准确。

例如，对北京420路数据统计：420线路所经过的站点为：

1.望京北路东口、2.望京科技创业园、3.望京花园、4.宏昌路、5.望京街西口、6.望京西园四区、7.大西洋新城南门、8.花家地北里西站、9.花家地北里、10.望京医院、11.丽都饭店、12.高家园、13.将台路口西、14.酒仙桥、15.酒仙桥中心小学、16.东风桥东、17.朝阳公园北门、18.安家楼、19.燕莎桥东、20.燕莎桥南、21.农业展览馆、22.白家庄、23.关东店北街东口、24.关东店北街西口、25.东大桥路口西、26.神路街、27.朝阳门外、28.朝阳门内、29.朝内小街、30.东四路口东、31.美术馆东、32.灯市西口、33.新东安市场、34.王府井、35.北京站口东、36.北京站东。

该线路全长23.75公里，北京站东为首发站，望京北路东口为终点，单向36站，双向72站，该线路穿越了北京市几个最有代表性的区域：望京生活社区、CBD中央商务区，以及王府井、长安街、北京火车站等老商业区。

该420线路首班车5:30，末班车22:00，发车间隔7分钟。测试阶段，在线路上共运行有40辆公交汽车，全部安装了数字公交系统的车载信息装置51。

采样时间：2004.12.22～12.28(一周)。其中，12.22和12.23为雪天，12.25和12.26为休息日。

预报总体误差统计如表二所示

表二

误差范围	＜＝1	＞1，＜＝2	＞2，＜＝3	＞3	平均误差
						统计结果	71.00％	19.36％	5.49％	4.51％	0.83分钟

不同运营时段预报误差统计

该项统计将全天分为四个时段：

上午：6:30-10:30；中午：10:30-14:30；

下午：14:30-18:30；晚上：18:30-22:30。

望京→北京站方向如表三所示：

表三

误差范围	＜＝1	＞1，＜＝2	＞2，＜＝3	＞3
					上午	71.66％	20.32％	4.46％	3.57％
中午	68.45％	23.17％	4.81％	3.57％
					下午	65.06％	20.50％	8.73％	5.70％
晚上	78.61％	18.00％	3.39％	0.00％

北京站→望京方向如表四所示：

表四

误差范围	＜＝1	＞1，＜＝2	＞2，＜＝3	＞3
					上午	67.91％	17.47％	7.31％	7.31％
中午	70.23％	18.36％	6.60％	4.81％
					下午	71.30％	19.43％	4.28％	4.99％
晚上	74.82％	17.57％	4.35％	3.26％

工作日及休息日误差统计：

望京→北京站方向如表五所示。

表五

误差范围	＜＝1	＞1，＜＝2	＞2，＜＝3	＞3
					工作日	69.64％	20.55％	6.00％	3.82％
休息日	74.58％	20.37％	3.54％	1.52％

北京站→望京方向如表六所示。

表六

误差范围	＜＝1	＞1，＜＝2	＞2，＜＝3	＞3
					工作日	69.96％	18.40％	6.03％	5.61％
休息日	74.07％	17.68％	4.55％	3.70％

不同区段的预报误差统计

为考察该数字公交系统自动预报算法对城市不同城区道路的适应性，我们根据420线路沿途周边环境将全线划分为三个地段，各代表典型城区：

望京-亮马桥：居住密集区；

亮马桥-美术馆：新型商务区，交通容量及车流量均较大；

美术馆-北京站：中心城区，交通容量小，车流量大。

望京→北京站方向如表七所示。

表七

误差范围	望-亮	亮-美	美-北	全程
					＞3	2.20％	4.30％	2.90％	3.21％
＞2，＜＝3	4.60％	6.00％	6.20％	5.35％
					＞1，＜＝2	17.10％	22.70％	22.90％	20.50％
＜＝1	76.10％	67.00％	67.90％	70.94％

三段的有效预报率分别为：97.80％、95.70％、97.10％，全程为96.79％。

北京站→望京方向如表八所示：

表八

误差范围	北-灯	灯-亮	亮-望	全程
					＞3	12.30％	7.40％	1.90％	5.10％
＞2，＜＝3	11.20％	5.70％	4.20％	5.64％
					＞1，＜＝2	31.30％	20.20％	13.70％	18.21％
＜＝1	45.10％	66.80％	80.20％	71.05％

三段有效预报率分别为：87.70％、92.60％、98.10％，全程为94.90％。

特殊天气日预报误差统计：

12月22日中午至23日下午，北京市普遍降雪，影响直至24日全天。期间试验地段路面积雪厚，车辆行驶缓慢，本次试验以此作为特殊天气日用例。

统计结果如表九：

在以上的统计中有效预报率为92.87％，平均预报误差为1.26分钟，误差小于1分钟的自动预报过半，说明对城市交通影响较大的降雪天气对自动预报功能影响小。由此可见，该数字公交系统自动预报站功能基本适应恶劣天气条件下的城市交通状况。

测试结论

1.自动预报站功能运行稳定。

2.自动预报误差分布合理，准确率达到预期目标，全线运行平均误差为0.83分钟，误差不超过1分钟的占71％，有效预报率达95％。

3.自动预报站信息服务适合城市公交全天候应用。

由上述实施例可知，采用DSRC技术，车辆每到站一次才由电子站亭向信息管理系统报告，通信次数和通信量大大降低，大大减轻了公交公司的运营成本。

虽然上述实施例以基于DSRC的数字公交系统为例对本发明进行说明，但本发明的预报站方法不仅仅适用于上述数字公交系统，还可适用于其他任何数字公交系统。

上述实施例仅用于说明本发明，而非用于限定本发明。

Claims (24)

1.一种数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述数字公交系统包括至少一安装于车辆上的车载信息装置、至少一电子站亭和信息管理系统；该车辆到站时间预报方法包括步骤：

电子站亭通过无线通信网络发送车辆到站信息至信息管理系统；

所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息；

所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息后，对该车辆到站信息进行处理，从而对车辆进行定位；

然后，计算该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息，通过无线通信网络发送该预报信息至前方各电子站亭进行显示；

其中，所述信息管理系统的数据处理单元对所述车辆到站信息进行处理，包括：注册步骤，成功获取车辆到站信息后，将车辆注册登记至其运营线路行驶车辆列表中；定向步骤，车辆注册后，通过该车辆的连续电子站亭的到站信息来确定车辆行驶的方向；

所述注册步骤包括：判断车辆当前进站的电子站亭序号是否超出定向站，其中，所述定向站为能够确定车辆行驶方向的站，该定向站为行驶线路的前五站；若没有超出定向站，则判断车辆进站时间是否超出线路运营时段；若没有超出线路运营时段，则注册车辆，记录车辆所进站的电子站亭在线路中的序号和进站时间至其运营线路行驶车辆列表中。

2.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述到站预报信息至少包括：车辆当前位置和预计到达时间。

3.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述车辆到站信息至少包括车辆信息和车辆到站时间；其中，车辆信息至少包括车辆的线路号、车牌号和车辆内部编号。

4.根据权利要求1或3所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述电子站亭发送车辆到站信息至信息管理系统，包括步骤：

车辆进入电子站亭通信范围；

所述电子站亭自动采集该车辆信息，并将该车辆信息与车辆到站时间传送至信息管理系统。

5.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述信息管理系统的数据处理单元成功获取车辆到站信息，包括步骤：

从车辆到站信息队列中取出该车辆到站信息；

获取该车辆所停靠的电子站亭在线路中的序号，判断所述车辆与所述电子站亭是否属于同一路线，从而确认线路的有效性；以及

判断该车辆到站时间与系统时间相比的时间差是否有效，从而确认车辆到站时间的有效性。

6.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，若车辆当前进站的电子站亭序号超出定向站和车辆进站时间超出线路运营时段时，丢弃该信息。

7.根据权利要求6所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述定向步骤包括：

获取车辆上次进站的电子站亭序号，判断该序号是否在所述运营线路中；

若判断结果为在运营线路中，则判断车辆的定向状况；

若判断结果为车辆未定向，则对该车辆进行定向。

8.根据权利要求7所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述对车辆进行定向，包括步骤：

判断车辆进站时间是否超出线路运营时段；

判断结果为未超出，则判断进站的电子站亭是否超出该车辆的运营线路的前五站中的任意两站；

判断结果为未超出，则判断进站次序，以确定该车辆为正向或逆向行驶；

若是正向，则比较本次进站时间与上次进站时间的间隔，如果所述间隔超出预定时间，则更新车辆的进站的电子站亭序号和时间，不预报。

9.根据权利要求8所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，若判断结果为超出线路运营时段，则注销该车辆并丢弃该信息；

若判断结果为超出该车辆的运营线路的前五站中的任意两站，则注销该车辆并丢弃该信息；

若判断结果为逆向，则更新车辆的进站的电子站亭序号和时间，不预报。

10.根据权利要求7所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，若判断结果为车辆已定向，包括步骤：

判断车辆进站时间的有效性，若判断结果为有效，则判断进站的电子站亭的有效性；

若判断进站的电子站亭有效，则判断进站次序的有效性；

若判断进站的次序有效，则判断与上次进站的时间间隔的有效性。

11.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述判断车辆进站时间有效性，包括步骤：

判断车辆进站时间是否超出运营时段；

若判断结果为未超出，则车辆进站时间有效；

若判断结果为超出，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

12.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述判断进站的电子站亭的有效性，包括步骤：

判断进站的电子站亭是否为所述运营线路的电子站亭；

若判断结果为是，则所述进站的电子站亭有效；

若判断结果为否，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

13.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，判断进站次序有效性，包括步骤：判断是正向还是逆向；

若判断结果为正向，则进站次序有效。

14.根据权利要求13所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，还包括步骤：

若判断结果为逆向两站以内，则进站次序无效，丢弃数据；

若判断结果为逆向两站以上，则属严重逆向，注销该车辆并丢弃数据。

15.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，判断与上次进站的时间间隔的有效性，包括步骤：

比较所述车辆本次进站时间和上次进站时间的间隔是否超出预定时间；

若比较结果为未超出，则有效；

若比较结果为超出，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

16.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，判断与上次进站的时间间隔的有效性，包括步骤：

比较所述车辆本次进站时间和上次进站时间；

若判断结果为本次进站晚于上次进站，则认为进站时间有效；

若判断结果为本次进站早于上次进站，则注销该车辆，取消该车辆的运行状态。

17.根据权利要求10所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，当车辆正常行驶抵达终点站时，还包括注销步骤，取消该车辆的运行状态。

18.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，信息管理系统计算该车辆到达前方各电子站亭的预计时间后，还包括步骤：

判断前方各电子站亭的漏采现象；

若判断结果未出现漏采，则往前方各电子站亭发送到站预报信息。

19.根据权利要求18所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，若判断结果出现漏采，则不往前方各电子站亭发送到站预报信息。

20.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述电子站亭显示到站预报信息后，还包括步骤：

修改当前电子站亭的车辆到站信息和该车辆的到站信息；

判断所述电子站亭是否有车辆；

若判断结果为有车辆，则判断所述电子站亭所在的站点是否为终点站；

若判断结果为终点站，则注销所述车辆，所述到站预报信息处理完毕；

若判断结果非终点站，则所述到站预报信息处理完毕。

21.根据权利要求20所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，若判断结果为无车辆，则向前方各电子站亭发送到站预报信息。

22.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，还包括步骤：

将车辆到站预报信息传送至所述信息管理系统的存储单元中，作为历史数据供所述数据处理单元使用；

判断车辆进站情况是否正常；

若正常，则计算后续车辆的预报时间。

23.根据权利要求22所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，判断车辆进站情况是否正常，包括步骤：

判断车辆到站时间是否超过规定时间；

若未超过，则不更新站间时间，继续判断跳站情况；

若判断结果为没有跳站，则更新本站行驶时间；若判断结果为跳一站，则更新本站的前两站行驶时间，前一站标识为漏采；若判断结果为跳多站，则前一站标识为漏采；

然后，判断前面站的车辆进站情况，判断前面车辆是否进站；

若判断结果为前面车辆已经开出并且无漏采，则更新时间，预报本站下一个车次的到达时间；

若出现漏采两站以上，则更新站间时间，且不做本站预报；

若后一辆车未开出，则更新站间时间，且不做本站预报。

24.根据权利要求1所述的数字公交系统的车辆到站时间预报方法，其特征在于，所述数据处理单元通过前辆车到达前方各电子站亭行驶的时间以及本车的位置，计算出该车辆到达前方各电子站亭的预计时间并生成到站预报信息。

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