CN101483009B - 一种基于a-gps和3g网络的公交预时播报系统 - Google Patents

Abstract

一种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，由公交运营中心服务器、车载预时播报终端和车站显示牌构成，公交运营中心服务器中设置有公交预时处理模块、接口信息处理模块、多源异构交通数据处理模块、道路及公交线路信息模块、统计分析和决策支持模块、系统参数及历史交通信息数据库和终端管理模块，车载预时播报终端中设置有3G网络通信模块、A-GPS定位模块、公交预时播报软件和显示屏，车站显示牌中设置有3G网络通信模块、公交预时播报程序和显示屏，车载预时播报终端和车站显示牌与公交运营中心服务器之间通过3G网络建立有双向信息传输信道。公交运营中心服务器完成交通拥堵判断、交通流量预测、公交行车时间估算、公交运行速度估算、地图匹配计算。

Description

一种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统

技术领域：

本发明涉及物理领域，尤其涉及通讯技术，特别涉及城市公共交通信息播报，具体的是一种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统。

背景技术：

城市发展带来了人口和机动车数量的快速增加，进而又导致交通状况的恶化和环境污染的问题。增加公共交通，可减少私家车的出行，可改善城市道路拥堵，减少环境污染。但是，目前仅有少量的公交线路在起始站点提供预时播报服务，而在其余各站，无法作到预时播报；候车乘客也无法确定需要等候的时间。而现有的预时播报服务只提供给本车的报站服务，乘客只能知道即将到达的车站是什么，但是需要多长时间到达，以及还有多长时间到达目的地并不清楚。乘客无法确定需要多长时间到达目的地，就难以做出较准确的时间安排。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，所述的这种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统要解决现有技术中公交预时播报效果不理想的技术问题。

本发明的这种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统由公交运营中心服务器、车载预时播报终端和车站显示牌构成，其中，所述的公交运营中心服务器中设置有公交预时处理模块、接口信息处理模块、多源异构交通数据处理模块、道路及公交线路信息模块、统计分析和决策支持模块、系统参数及历史交通信息数据库和终端管理模块，所述的车载预时播报终端中设置有3G网络通信模块、A-GPS定位模块、公交预时播报软件和LCD显示屏，所述的车站显示牌中设置有3G网络通信模块、公交预时播报程序和LCD显示屏，车载预时播报终端和车站显示牌与公交运营中心服务器之间分别通过3G网络建立有双向信息传输信道。

进一步的，所述的公交运营中心服务器通过通信服务器与3G网络、A-GPS定位平台、交通信息中心、Internet、WAP服务器、短信息平台、PSTN电话网络的连接。

进一步的，所述的公交运营中心服务器收集和存储城市的道路信息、道路及路口设定的交通管制信息、公交线路信息。

进一步的，所述的公交运营中心服务器对接收的异构源实时交通信息进行统一格式、数据排重、错误剔除处理。

进一步的，所述的公交运营中心服务器根据公交车的位置信息，结合所获取的实时交通信息、历史流量数据，对公交行车线路的交通流量进行预测，最终为车载预时播报终端和车站显示牌计算预时信息，同时可估算公交车与即将停靠站点间的距离。

进一步的，所述的公交运营中心服务器对车载预时播报终端、车站显示牌的进行管理，所述的管理包括其注册信息管理、及接入系统时的鉴权认证。

进一步的，所述的公交运营中心服务器对历史预时数据进行统计分析。

进一步的，通过A-GPS定位实现定位计算。

进一步的，所述的A-GPS定位模块由GPS定位芯片以及支持模块构成。

本发明的工作原理是：本发明结合实时交通信息、历史交通流量、以及对公交线路上的交通流量预测基础上，计算公交车的预时信息。利用A-GPS定位平台对公交车定位，解决自主GPS定位时延过长问题，其中A-GPS是一种网络辅助的GPS定位方法。本发明结合3G网络，实现预时播报信息实时下发至公交车和公交车站显示牌，从而解决现有公交车辆无法进行全路段的预时播报问题。由公交运营中心服务器与安装在公交车上的车载预时播报终端共同为公交乘客提供预时播报服务；该系统也可通过安装在公交车站的显示牌为候车乘客显示公交车到站时间信息；此外，乘客还可借助于PLMN移动网络、PSTN电话网络、Internet，以语音、短信息、WAP、Web等方式查询公交车的到站时间信息，这样乘客就会避免在公交车站等候过长时间。公交预时播报系统主要包括公交运营中心服务器、车载预时播报终端和车站显示牌。

公交运营中心服务器具备高存储和快速计算能力，与交通信息中心、3G网络、基于3G网络的A-GPS定位平台相连，通过3G网络为支持A-GPS定位和3G网络通信的车载预时播报终端提供预时播报服务。车载预时播报终端系统的初始化、预时结果的获取以及A-GPS定位都通过3G网络进行。公交运营中心服务器通过与A-GPS定位平台的交互得到车载预时播报终端的位置信息；通过3G网络实现预时信息下发至车载预时播报终端。公交运营中心服务器还需要从交通信息中心得到实时路况信息，以完成预时计算。同时，公交运营中心服务器还通过3G网络将预时信息下发至车站显示牌。此外，乘客也可借助于PLMN移动网络、PSTN网络、Internet，以语音、短信息、WAP、Web等方式获得公交车的到站时间信息。

公交运营中心服务器主要包括公交预时处理模块、接口信息处理模块、多源异构交通数据处理模块、道路及公交线路信息模块、统计分析和决策支持模块、系统参数及历史交通信息数据库、终端管理模块。其中公交预时处理模块提供拥堵判断、路网交通流量预测、公交行车时间估算、公交运行速度估算、地图匹配处理能力。具体而言：

公交预时处理模块的输入数据包括处理后的异构源交通路网信息、历史的路段流量信息、道路信息、以及用户的公交预时请求数据。对输入数据的处理，能够生成公交车的预时信息，如某辆公交车从现时位置到下一站所需的时间、从现时位置至终点站所需的时间等。公交预时处理模块需要以一定的频率(如每隔半分钟)刷新计算结果，以保证车载预时播报终端和车站显示牌能准实时的显示正确的预时信息。

接口信息处理模块作为公交运营中心服务器与外界之间信息交换的接口，负责将数据发送至相应的接收方。其中输入至公交运营中心服务器的数据包括用户的服务请求、公交车辆的定位信息、多源异构实时路况信息。输出信息为公交预时播报信息。

多源异构交通数据处理模块专门处理所获取的实时交通信息，其中包括源自不同交通管理部门、且通过不同采集方式获得的实时交通路况。该模块将所有源数据经过处理，去除其中的重复数据、错误数据等，并生成公交预时处理模块所能接受的数据格式。

道路及公交线路信息模块存储了城市的路网和公交线路信息，除了具体的道路分布外；还包括各条道路及路口设定的交通管制信息，如是否单行道、路口是否允许左转、道路是否限速、是否允许变道、交通信号灯的停等时间等；以及每条道路上所运行的公交车辆信息，如运行的公交线路、具体车牌号，所有停车站名及其所对应的位置等。为了保证预时的准确性，该模块还负责道路及公交线路信息的及时更新。

统计分析和决策支持模块针对公交预时处理的历史数据进行挖掘，以进一步得到系统改进、服务提升方面的数据支持。

系统参数及历史交通信息数据库存储了公交预时播报系统工作所需的基础参数，以及为了提高预时计算的准确度，而存储了用于预时计算的历史交通流量数据。

终端管理模块负责对车载预时播报终端和车站显示牌的管理，并且当车载预时播报终端和车站显示牌接入系统时，对其进行身份认证。

车载预时播报终端包含3G网络通信模块、A-GPS定位模块、公交预时播报软件、LCD显示屏。车载预时播报终端通过3G网络接收公交运营中心服务器下发的预时信息。为了实现A-GPS定位，车载预时播报终端需内置GPS定位芯片以接收GPS卫星的定位信号、以及支持A-GPS的软件模块。具体而言：

3G通信模块实现车载预时播报终端同公交运营中心服务器之间的信息收发。

A-GPS定位模块包括GPS定位芯片以及支持A-GPS定位的软件模块。

公交预时播报软件用于将预时信息传送至LCD显示屏。

LCD显示屏将预时信息显示给车上乘客。

车站显示牌包含3G网络通信模块、公交预时播报软件、LCD显示屏。

当公交车从车库出车，准备上路运行时，需要预先开启车载预时播报终端，启动过程中，车载预时播报终端要进行系统的初始化，其中包括要向公交运营中心服务器发起上路信息；此后，公交运营中心服务器就一直保持对该公交车辆的监控、跟踪，直到该车又回到车库停止运营。

首先当公交车从起点站发车时，其发车时间、起点站名、车牌号等信息由车载预时播报终端通过3G网络发送至公交运营中心服务器。然后公交运营中心服务器根据该部公交车的相关信息进行身份认证。如果认证通过，则公交运营中心服务器就向A-GPS定位平台发起对该部公交车的定位请求。A-GPS定位平台通过3G网络与车载预时播报终端交互，并最终得到该部车的实际位置信息。随后，A-GPS定位平台向公交运营中心服务器返回该车的定位信息。公交运营中心服务器根据车辆当前的位置，结合地图匹配技术，准确定位车辆所在道路的具体位置、行车速度；然后根据从交通信息中心所获取的实时交通信息和历史交通流量数据，公交运营中心服务器可预测出该条公交路线的交通流量。进一步，公交运营中心服务器需要计算出该公交车距后续到达的N个车站的距离、所需的行车时间、以及该公交车到达终点站所需的距离和时间。在完成行车时间计算后，公交运营中心服务器通过3G网络将计算结果通过3G网络下发至车载预时播报终端，车载预时播报终端将接收的信息通过LCD显示屏显示给车上乘客。同时，公交运营中心服务器还将结果下发至该部公交车即将到达站的车站显示牌。

为了保证每个车站的显示牌都能显示车辆到达预时信息，公交运营中心服务器必须要计算该公交车即将到达的N个后续车站所需的时间，这里N的取值需要考虑该公交车与前一部公交车之间的实际位置关系，即N等于该部公交车与前一部公交车之间包含的车站数。

对于前一部公交车，其不一定是按照发车顺序而排在该公交车之前的那部车，这是因为后发的公交车有可能会超越前面的公交车。针对超车的情形，公交运营中心服务器通过判断二者的实际位置信息就能够确定。当一旦发生超车，公交运营中心服务器就需要为即将到达车站的显示牌重新计算并下发预时信息。

为了保证预时信息的实时性和准确性，公交运营中心服务器必须以一定的频率(如半分钟一次)重复上面的计算过程。

为了方便乘客，公交运营中心服务器还提供数据接口，以便乘客能通过Web、WAP、短信息、语音等方式查询所乘公交车的到达时间信息。这其中包含两类乘客，一是候车乘客，通过预时查询能够知道需要等待乘车的时间；另一种是公交车上的乘客，通过预时查询，可以知道至自己目的站点所需的行车时间。

当公交车停止运营时，需要关闭车载预时播报终端，在关闭过程中，车载预时播报终端会向公交运营中心服务器发出停机指令；随后公交运营中心服务器停止对该公交车的预时播报计算。如果发生非正常关机，即车载预时播报终端未向公交运营中心服务器发出停机指令，则公交运营中心服务器会主动发起至该车载预时播报终端的呼叫，如果尝试一定的次数都得不到车载预时播报终端的响应，则公交运营中心服务器就确定该公交车已不在公交线上运营。

其中所述的公交运营中心服务器是整个公交预时播报系统的核心。公交运营中心服务器需要对所服务的公交线路信息进行收集和存储，另外对于城市道路信息资源收集和存储，并能根据实际道路的变化进行及时更新。道路信息资源还应包括各道路及路口设定的交通管制信息，如是否单行道、路口是否允许左转、道路是否限速、是否允许变道、交通信号灯的停等时间等。最后，公交运营中心服务器能够及时更新相关信息，以保证预时播报信息的准确性。

由于具体的路况信息采集会来自不同的部门，并且采集方式和采集数据的格式也不完全一致。因此公交运营中心服务器还需要对采集到的异构源实时路况信息进行处理，包括统一格式、数据排重、错误剔除等。

所述的A-GPS定位是指利用3G网络及其定位平台，辅助车载预时播报终端进行快速准确的定位。所述的3G网络为车载预时播报终端和公交运营中心服务器之间的信息交互提供了保证，本发明不限采用何种制式的3G网络标准。

所述的历史交通流量数据可用于对当前预时播报信息的计算，参考该历史数据，将会更为准确的预测未来的流量状况。

所述的预时信息是指公交运营中心服务器根据公交车的实际位置，结合所获取的实时交通信息、历史流量数据以及前一公交车的位置信息，利用其所具有的强大计算和存储能力的服务器为车载预时播报终端及车站显示牌计算预时信息，并通过3G网络向预时播报终端和车站显示牌发送。除了预时信息外，公交运营中心服务器还可为其计算相应的距离信息。

所述对车载预时播报终端的身份认证是为了防止未授权的用户进入该系统，预时播报终端在连入该系统时需预先在公交运营中心服务器注册。同样，公交车站显示牌在连入该系统时也需要向公交运营中心服务器注册。

本发明的有益效果体现在公交乘客在候车时能准确知道所乘公交车的到达时间，从而能合理安排自己的时间；另外也可避免乘客在寒冷的冬天或者恶劣天气下在公交车站候车。对于公交车上的乘客，通过预时播报系统，乘客可以清楚知道自己的坐车时间，便于乘客合理安排自己时间。公交预时播报系统可以改善人们乘坐公交车的体验，因此会有更多的人会选择公交车作为交通工具，这从另一个层面解决了大城市的交通拥堵、废气排放、和燃料消耗等问题。

本系统所采用的技术均为已成熟应用的技术，便于快速应用，尤其是在人口密集、车流量大、且交通问题较为严重的大城市，通过改善公交出行条件，使得更多的人选择公交，从而对缓解城市交通负荷具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明的原理图。

图2是本发明中的公交运营中心服务器的模块图。

图3是本发明中的车载预时播报终端的模块图。

图4是本发明中的车站显示牌模块图。

图5是本发明的硬件连接实施图。

图6是发明中的公交预时播报实现流程示例图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，本发明的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统由公交运营中心服务器2、车载预时播报终端1和车站显示牌3构成，其中，所述的公交运营中心服务器2中设置有公交预时处理模块、接口信息处理模块、多源异构交通数据处理模块、道路及公交线路信息模块、统计分析和决策支持模块、系统参数及历史交通信息数据库和终端管理模块，所述的车载预时播报终端1中设置有3G网络通信模块、A-GPS定位模块、公交预时播报软件和LCD显示屏，所述的车站显示牌3中设置有3G网络通信模块、公交预时播报程序和LCD显示屏，车载预时播报终端1和车站显示牌3与公交运营中心服务器2之间分别通过3G网络建立有双向信息传输信道。

如图5所示，其中车载预时播报终端1通过3G网络与公交运营中心服务器2通信。车载预时播报终端1由预时信息处理机11和LCD显示屏12组成。预时信息处理机11具有3G网络通信和A-GPS定位功能，并安装了预时播报软件。预时信息处理机11除了能接收公交运营中心下发的信息，也可上传终端的注册信息。预时信息处理机11将接收的预时信息通过LCD显示屏12呈现给乘客。

另外公交运营中心服务器2通过3G网络将预时信息下发至车站显示牌3。车站显示牌3是一种集成了3G网络通信模块、预时播报软件和LCD显示屏的设备。

公交运营中心服务器2通过专线方式与外界通信，如ADSL专线或者光纤方式与3G网络、A-GPS定位平台、交通信息中心、Internet、短信息平台、WAP服务器、PSTN电话网络相连，并采用TCP/IP协议连接，图4中未示出该连接。

公交运营中心服务器2主要由数个安装了软件模块的应用服务器及管理终端组成，它们通过局域的快速以太网连接，并采用TCP/IP协议通信。其中通信服务器21负责公交运营中心服务器2与外界的通信和数据交换，它通过网络接口与3G网络、A-GPS定位平台、交通信息中心、短信息平台、WAP服务器、PSTN电话网络、Internet相连，并通过安装的接口信息处理软件实现信息交互。数据库服务器22中设置数据库，可采用目前主流的大型数据库系统软件，其中还安装数据分析和决策支持软件模块。公交预时计算服务器24专门实现预时播报相关的拥堵判断、路网交通流量预测、公交行车时间估算、公交运营速度估算、地图匹配等核心算法，因此公交预时计算服务器24需要较高的配置，以满足多条公交线路的实时处理能力。道路及公交线路信息服务器25主要处理同道路、交通规则、公交线路等相关信息的输入、查询和更新。实时交通信息处理服务器26对获取的异构源实时交通信息进行排重、纠错处理，并生成公交预时计算服务器24可接受的数据格式。终端管理服务器27管理车载预时播报终端1、车站显示牌3的信息，以及在车载预时播报终端1和车站显示牌3连入系统时对其的身份认证。所有服务器都在安装了相应软件模块的基础上工作，且都通过以太网访问数据库中相关的数据。管理终端23便于管理人员对系统运行状况的实时监控。

如图6所示，本发明的公交预时播报流程中包括了公交预时播报系统中的公交运营中心和车载预时播报终端。另外还涉及3G网络和A-GPS定位平台。图6中所示的流程描述如下：

(4)车载预时播报终端启动工作时，首先通过3G网络向公交运营中心发送连接至系统的请求；

(5)公交运营中心在收到请求后，对车载预时播报终端鉴权，当鉴权通过后，公交运营中心就向A-GPS定位平台发起对该车载预时播报终端的定位请求；

(6)A-GPS定位平台通过3G网络与车载预时播报终端共同完成定位计算；

(7)A-GPS定位平台将该车载预时播报终端的位置信息发送至公交运营中心；

(8)公交运营中心根据公交车的位置信息，综合考虑实时交通信息、道路及公交线路信息、历史交通流量数据、以及对该公交线路的交通流量预测，生成该部公交车的预时信息，然后通过3G网络发送至车载预时播报终端；车载预时播报终端将收到的结果通过LCD显示屏显示给乘客。

本实施例中出了示例性的公交预时播报流程，但是本发明的内容并不局限于此实施例。此外，本发明的系统要求公交运营中心利用实时交通信息、车载预时播报终端配备A-GPS定位模块和3G网络通信模块，因此本发明的系统具有很强的扩展性，除公交预时播报外，还可进一步扩展实现公交车辆调度、公交车辆跟踪管理等诸多功能。

Claims (7)

1.一种基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，由公交运营中心服务器、车载预时播报终端和车站显示牌构成，其特征在于：所述的公交运营中心服务器中设置有公交预时处理模块、接口信息处理模块、多源异构交通数据处理模块、道路及公交线路信息模块、统计分析和决策支持模块、系统参数及历史交通信息数据库和终端管理模块，所述的车载预时播报终端中设置有3G网络通信模块、A-GPS定位模块、公交预时播报软件和LCD显示屏，所述的车站显示牌中设置有3G网络通信模块、公交预时播报程序和LCD显示屏，车载预时播报终端和车站显示牌与公交运营中心服务器之间分别通过3G网络建立有双向信息传输信道。

2.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：所述的公交运营中心服务器收集和存储城市的道路信息、道路及路口设定的交通管制信息、公交线路信息。

3.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：所述的公交运营中心服务器对接收的异构源实时交通信息进行统一格式、数据排重、错误剔除处理。

4.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：所述的公交运营中心服务器根据公交车的位置信息，结合所获取的实时交通信息、历史流量数据，对公交行车线路的交通流量进行预测，最终为车载预时播报终端和车站显示牌计算预时信息，同时可估算公交车与即将停靠站点间的距离。

5.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：所述的公交运营中心服务器对历史预时数据进行统计分析。

6.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：通过A-GPS定位实现定位计算。

7.根据权利要求1所述的基于A-GPS和3G网络的公交预时播报系统，其特征在于：所述的A-GPS定位模块由GPS定位芯片以及支持模块构成。

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