CN101465063B - 一种用于固定运行线路上的车辆的定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于固定运行线路上的车辆的定位技术，尤其是一种利用无线网络进行公共交通车辆定位的系统和方法。所述系统包括安装在车辆上的定位装置，公交指挥中心的指挥系统，以及站台上的电子站牌。其优点是：利用定位装置和无线通讯网络，实现了一个车辆群组之间的通信，用约定的代码向对方报告自身所在位置，并接收来自其它车辆的位置信息，从而实现相对定位；车辆的位置信息还可以被发送给公交指挥中心、站台上的电子站牌和特定人群的手机为其提供参考；公交指挥中心还可以发送命令到特定的公交车上。本发明典型的应用领域是为在固定线路上运行的车辆提供定位信息，尤其是为公交车辆的定位、导航和管理提供信息。其成本低，操作简单。

Description

一种用于固定运行线路上的车辆的定位装置

技术领域

本发明涉及一种用于固定运行线路上的车辆的定位技术，具体的说是一种利用无线网络进行公共交通车辆定位的系统和方法。

背景技术

“公交优先”近年来得到交通部门的日益重视，公共交通条件有了很大改善，但是在提高公交效能方面仍有很大发展空间。

现有公交车通常都是独立运行，司机无法知道同一线路上其它车辆所在的位置，不能调节本车车速并与其它车辆保持合适的相对距离。常常导致相邻两辆公交车相距太远或者太近，甚至发生后车超过前车的情况。对于站台等车的群众而言，不知到公交车目前所在的位置，等车时间间隔变化不定，有时候等车时间要很久，因此失去耐心改乘其它车辆；有的时候两辆同一线路的公交车会同时到达，导致后面一辆少载或者空载。这些情况对乘车的便利性和舒适性产生负面影响，公交车的运力也不能被充分利用。

另一方面，目前许多公交车辆已经配备了电脑报站器，可以在车辆将要或者到达站台的时候对乘客报站，告知目前车辆所在位置。实际上，当司机按下报站按钮时，车辆目前所在的位置代码已经被输入到报站器中，但是现有的电脑报站器不能向同一线路的其他车辆或者公交指挥中心报告自己所在位置，也不能接收其它车辆的位置信息，不能起到定位和导航的作用。

此外，部分公交车上已经配备了移动数字电视，通过无线数字信号发射和地面数字接收的方式来播放和接收电视节目，这是一个可以传递信息的无线通讯网络。但是目前移动数字电视也不能为公交车司机提供定位和导航的功能。

GPS定位是目前最主要的定位导航技术，它能提供本车所在的绝对地理位置，但是其缺点是成本高，定位不准确，不能知道同一线路其它公交车的相对位置，不适于在公交车辆应用。其它的定位导航方法，比如采用红外线发送定位信息或者电子标签定位等也因为成本等各种弊端无法推广。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，结合现有电脑报站器的报站功能和无线通信技术，提供一种用于固定运行线路上的车辆的定位装置，其最典型的应用是在公共交通车辆上。

按照本发明提供的技术方案，在车辆上安装定位装置，所述定位装置通过无线通讯网络将车辆自身的位置信息发送给其它车辆，并接收和显示来自其它车辆的位置信息，从而达到相对定位的目的。所述定位装置包括处理器、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源。所述处理器分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源。所述定位装置封装于外壳内。

所述定位装置发送车辆的位置信息时采用手动触发或定时触发，或通过公交车上的电脑报站器的报站按钮触发。

所述定位技术还通过位于车辆指挥中心的指挥系统接收来自所有车辆的位置信息并综合显示，并结合车辆运行情况发送指挥命令到特定车辆上的定位装置；所述指挥系统包括综合处理模块、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源；所述综合处理模块分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源。所述处理器还连接有麦克风，用于司机和指挥人员进行通话。

所述定位技术还通过位于各公交站台的电子站牌接收对应线路上部分或所有车辆的位置信息并显示，并根据车辆位置向等车群众预告车辆到站时间；所述电子站牌包括依次连接的天线、处理电路和电子站牌显示屏。

所述定位技术还通过无线通讯网络把车辆的位置信息发送到特定人群的手机上为其赶乘公交车提供信息；所述无线通讯网络采用现有的手机通讯网络或移动数字电视的通讯网络，或单独修建。

所述车辆的位置信息的内容包括车辆代码和车站站台代码，还包括以下内容的部分或者全部：路况、车况、车辆满载程度的信息代码，以及信息发送时间。所述信息显示模块对车辆的位置信息进行显示的方法采用如下两种形式或其中一种：第一，采用发光二极管点亮/熄灭或不同频率的闪烁表达意义；第二，采用液晶显示屏，以信号灯、数字、字母、文字或多媒体的形式显示。

采用所述数字的形式显示车辆的位置信息时，所述数字是车辆所在站台的序号，或两辆车之间所间隔的站台数。所述定位装置还集成了公交车电脑报站器的部分或全部功能。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

本发明利用定位装置和无线通讯网络，实现了一个车辆群组之间的相互通信，用约定的代码向对方报告自身所在位置，并接收来自其它车辆的位置信息，从而实现相对定位。车辆的位置信息还可以被发送给公交指挥中心、站台上的电子站牌和特定人群的手机为其提供参考。公交指挥中心还可以发送命令到特定的公交车上。本发明典型的应用领域是为在固定线路上运行的车辆提供定位信息，尤其是为公交车辆的定位、导航和管理提供信息。该装置成本低，操作简单。除了报站器的必须功能，公交车司机不必对该装置进行过多额外的操作，不影响司机的安全驾驶。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为当车B将自身位置信息发出时的信息传递路线图。

图3为各信息接收和发送对象的关系图。

图4为电子站牌或公交车辆上显示当前公交车辆位置的一种形式。

图5为公交车辆上显示当前公交车辆位置的第二种形式。

图6为公交车辆上显示当前公交车辆位置的第三种形式。

图7为公交车辆上显示当前公交车辆位置的第四种形式。

图8为公交车辆上显示当前公交车辆位置的第五种形式。

图9为定位装置用来输入位置信息的一种形式。

图10为定位装置的一种控制及显示面板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明所述定位装置通过无线通讯网络将车辆自身的位置信息发送给其它车辆，并接收和显示来自其它车辆的位置信息，从而达到相对定位的目的。所述定位装置包括处理器、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源；所述处理器分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源；所述定位装置封装于外壳内。

所述处理器可采用包含单片机系统的电路板，完成和天线之间的信号发送和接收以及信号的处理。所述处理器还可以连接报站模块，代替公交车上的电脑报站器；还可以连接扩展通讯接口，如RS232接口、CAN总线和网口；也可以连接麦克风，用于与车辆指挥中心的指挥系统进行通话。

所述信息显示模块可采用液晶显示屏(LCD)和发光二极管(LED)或其中之一。

所述车辆指挥中心的指挥系统接收来自所有车辆的位置信息并综合显示，并结合车辆运行情况发送指挥命令到特定车辆上的定位装置。所述指挥系统包括综合处理模块、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源；所述综合处理模块分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源。

所述指挥系统和所述车辆上的定位装置大部分一样，区别在于指挥系统还包括一套电脑设备，可以借助专用软件对所有的车辆位置综合显示、分析、统计、保存、打印等功能。即所述综合处理模块可采用包含单片机系统的电路板与所述电脑设备的结合。所述电脑设备可以包括一套多媒体外设，如麦克风、音箱等等。

本发明的工作过程涉及五个部分：

第一部分，在公交车辆上的定位装置，其本质上是一种新型的车载电脑报站器，可在现有电脑报站器的基础上进行功能扩展，添加了天线、信息发送/接收、定位和信息显示功能，将本车的位置信息发送给同一线路上其它车辆和公交指挥中心，并接收和显示同一线路其它车辆的位置信息和来自公交指挥中心的指令。

第二部分，为该系统的信息发送和接收提供服务的无线通讯网络，该网络可以单独修建，更可以利用现有的手机通讯网络(比如基于GPRS，CDMA或者3G技术的无线通讯网络)或者移动数字电视的通讯网络。

第三部分，在公交指挥中心的指挥系统，它接收来自于所有公交车辆的位置信息并综合显示，并结合实际情况发送命令到特定公交车辆上的定位装置，对应车辆的司机收到命令后可以对其车速甚至行驶路线进行调整。

第四部分，在站台上的电子站牌。该站牌带有信息接收功能，可以接收该线路上部分或者所有公交车辆的位置信息并显示，还可以根据目前车辆位置向等车群众预告车辆到站时间。

第五部分，特定人群的手机及配套软件，可以把公交车辆的位置信息发送到特定人群的手机上为其赶乘公交车提供信息。

在该系统中，第一部和第二部分是必须的；第三部分，第四部分和第五部分是可选的。

将本发明中的第一部分用于公交车上有三种形式。第一，去掉车上原有的只具有报站功能的报站器，从新安装这种新型的车载电脑报站器，即该装置同时具有报站、信息发送和接收、定位以及显示位置信息等功能；第二，保留车上现有的电脑报站器，将本发明做成配套装置使用，通过具有标准协议的接口(比如RS232接口或者CAN总线)将车辆的位置信息从报站器读取到本发明的定位装置中，此时该定位装置不需要报站功能，只需要信息发送和接收、定位以及显示位置信息等功能；第三，如果保留车上现有的电脑报站器并且没有标准通讯接口不能输出位置信息，也可以按照第二种形式将本发明做成独立的装置使用，这种情况下该定位装置还要有单独的信息输入模块，每次车辆到站司机使用报站器报站时还需要将车辆位置信息输入到该装置中，需要额外的操作。第三种形式的应用价值比较小，第一种和第二种形式的应用价值比较高。

一种典型的情况如图2所示，在同一条公交线路上共有4辆公交车正在运行，按照先后顺序分别命名为车A，车B，车C和车D。每辆车配有本发明中的定位装置，该装置同时集成了报站器的功能，与此同时公交指挥中心有一套对应的指挥系统，在每个站台上有电子站牌，相互之间借助无线通讯网络通讯。假设该公交线路共有25个站台，依次标记为1，2，3，......直到25。相邻2辆车之间理想的路程间隔大约是6个站台。此时，车A、车B、车C和车D分别到达了站台1、7、13和19，对应位置的LED就被打开，其它没有公交车的站台对应位置的LED就被关闭。当车B到达站台13时，车B的司机按下报站按钮报站，同时车辆的位置信息被输入到该定位装置中，信息发送模块采用手动触发或者定时自动触发的方式将信息发出。该信息包括车B的代码，所在站台的代码，也可以包括车B到达该站台的时间，信息发送时间，以及其它有益信息，比如道路堵塞信息，车辆故障求救信息，车辆满载或者空载信息等。这些信息借助无线通讯网络(比如中国移动)被发送给前面的车A，后面的车C，车D及公交指挥中心，此外，这些信息也被发送到该路线中的全部站台或者部分站台(比如仅仅发送给车B前面的站台14至18，可以减少网络流量)。还可以将这些信息发送到指定人群的手机上。

信息相互发送的关系如图3所示。每辆车都采用上述的方法进行操作。该装置的信息接收模块会实时的接收来自其它车辆的位置信息和公交指挥中心的指令。该装置的信息显示模块可以采用信号灯或者数字、字母等容易察看和理解的方式显示接收到的信息。这样每辆车上该装置的显示面板上就可以显示全部4辆车的位置信息，本车司机就可以掌握其它3辆车的位置及相关信息，可以适当调节本车车速从而达到与前后公交车辆保持合适的相对距离或者时间间隔。

如图4、图5和图6所示，用LED来显示公交车所在位置。图4是在站台上的电子站牌或者在公交车辆上显示当前公交车辆位置的一种形式，这里用站01，站02，......站25等来表示对应的站台名字，实际应用中应该用真实的站台名字来替换。圆形的位置是表示LED，用LED的开和关来表示当前位置是否有公交车辆。图5是在公交车辆上该装置显示当前公交车辆位置的第二种形式，与图4相比用数字代替了站台名字，对显示的内容进行了简化。图6是在公交车辆上该装置显示当前公交车辆位置的第三种形式，可以单排布置，也可以多排布置，与图5相比省略了站台数字，对显示的内容进行了进一步的简化。

如图7、图8所示，用数字的形式来显示公交车所在位置。图7是在公交车辆上该装置显示当前公交车辆位置的第四种形式，直接用数字来显示该线路上公交车所在的站台序号，这里的01，07，13，19分别表示车A，车B，车C和车D分别在第1站台，第7站台，第13站台和第19站台。图8是在公交车B上该装置显示当前公交车辆位置的第五种形式，这里的数字用来表示公交车之间的站台数量的差。12表示车B和车D相差12个站台，左侧的6表示车B和车C相差6个站台，0表示车B和车B本身相差0个站台，右侧的6表示车B和车A相差6个站台，以此类推。

将站台位置输入到该装置中的方法可以借鉴现有公交车报站器的操作方法。通常，公交车报站器的操作面板上有“+_”和“-”两个功能按键和一个显示屏幕，如图9所示，这里的“13”表示该车目前所在的位置是第13站台。通过“+”和“-”按键将站台号输入该装置。比如，车辆到达站台1，就按一次“十”按键，屏幕显示“1”，报站器的喇叭会播报站台1对应的站名；到达站台2，就再按一次“+”按键，屏幕显示“2”，报站器的喇叭会播报站台2对应的站名。依次类推，当到达站台13时，已经按了13次“+”，屏幕显示“13”，报站器的喇叭会播报站台13对应的站名。如果因为误操作多按了一次“+”按键，可以按一次“-”按键来改正输入。

图10是在公交车辆上该装置的一种典型的信息输入及显示面板。在面板上半部分有两排LED，序号从1到30，分别表示第1到第30站台。LED的数量和布局可以根据实际需要来增减和修改。图中的1，7，13，19号LED亮，表示这些站台有公交车到达，其它灯熄灭表示这里没有公交车。图中的“13”表示该装置所在的公交车目前到达了第13站台。这里采用了上述的第一种应用模式，即该装置集成了电脑报站器。司机通过按“+”或者“-”按键进行报站和车辆位置信息的更新，同时触发了该装置中的信息发送模块将包含本车位置的信息通过无线通讯网络发出。

通常情况下，司机会在车辆到达下一站之前的行进过程中按下“+”按键进行报站，如果同时更新车辆位置信息那么时间就不够精确。更为完善的方法是引入车速信号作为辅助判断条件，当司机按下“+”按键时并不马上更新车辆位置信息，当车速降为零(意味着车辆到站停靠)的时候再更新车辆位置信息，这样更新位置的时间才是准确的。这个时候再触发信息发送模块将位置信息发出就更为合理。

控制面板上的“A1”，“A2”，到“A5”可以是报站器通常的播报信息按键，可以触发播报常用语音，比如“车辆上下桥，请乘客把好扶手”，“车辆拐弯......”，“车辆停靠请当心”等语音信息。控制面板上的“B1”、“B2”到“B5”按键可以是需要发送的关于车辆状态的信息，比如“堵车”，“车辆故障”，“车辆满载”，“车辆空载”等信息，这些信息可以连同车辆位置信息一起被发出。这些按键的数量和对应的内容可以根据实际需要来增减和修改。

将本发明用于公交车定位有如下益处。第一，公交车司机可以获得同一条线路上前后公交车辆的所在位置，可以适当调节本车车速从而达到与前后公交车辆保持合适的相对距离或者时间间隔。第二，公交指挥中心能够得到所有公交车辆目前所在的位置和运行状况，可以为综合调度，考勤管理，运营管理(比如车速控制)等目的提供依据。第三，站台上的电子站牌可以接收该线路上部分或者所有公交车辆的位置信息并显示，还可以根据目前车辆位置向等车群众预告车辆到站时间。第四，特定人群可以通过手机得到该线路上的公交车辆所在位置，可以为赶乘公交车提供参考。

本发明最主要的应用领域是对公交车的定位导航，还适用于其它有固定行车路线的车辆，比如轨道交通，公司为员工提供的通勤班车以及物流公司的载货汽车。

Claims (1)

1.一种用于固定运行线路上的车辆的定位装置，其特征是：在车辆上安装定位装置，所述定位装置通过无线通讯网络将车辆自身的位置信息发送给其它车辆，并接收和显示来自其它车辆的位置信息，从而达到相对定位的目的；所述定位装置包括处理器、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源；所述处理器分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源；所述定位装置封装于外壳内；所述定位装置发送车辆的位置信息时采用手动触发或定时触发，或通过公交车上的电脑报站器的报站按钮触发；

所述车辆的位置信息的内容包括车辆代码和车站站台代码，还包括以下内容的部分或者全部：路况、车况、车辆满载程度的信息代码，以及信息发送时间；所述信息显示模块对车辆的位置信息进行显示的方法采用如下两种形式或其中一种：第一，采用发光二极管点亮/熄灭或不同频率的闪烁表达意义；第二，采用液晶显示屏，以信号灯、数字、字母、文字或多媒体的形式显示；其中采用所述数字的形式显示车辆的位置信息时，所述数字是车辆所在站台的序号，或两辆车之间所间隔的站台数；

所述定位装置还通过位于车辆指挥中心的指挥系统接收来自所有车辆的位置信息并综合显示，并结合车辆运行情况发送指挥命令到特定车辆上的定位装置；所述指挥系统包括综合处理模块、天线、信息显示模块，还包括按键、扬声器和电源；所述综合处理模块分别连接所述天线、信息显示模块、按键、扬声器和电源；

所述处理器还连接有麦克风，用于司机和指挥人员进行通话；

通过位于各公交站台的电子站牌接收对应线路上部分或所有车辆的所述位置信息并显示，并根据车辆位置向等车群众预告车辆到站时间；所述电子站牌包括依次连接的天线、处理电路和电子站牌显示屏；

所述定位装置还通过无线通讯网络把车辆的位置信息发送到特定人群的手机上为其赶乘公交车提供信息；所述无线通讯网络采用现有的手机通讯网络或移动数字电视的通讯网络，或单独修建；

所述定位装置还集成了公交车电脑报站器的部分或全部功能。

Images