CN103761870A - 一种公交车负载计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能车载控制系统，公开了一种公交车负载计量系统，该系统包括计量装置、I/O控制模块和通讯模块，其中微处理器、A/D转换模块、摄像机和压力传感器组成计量装置，负责负载计量；摄像机与压力传感器分别装于公交车前门与后门，压力传感器放置于车门台阶之上；当乘客上下车时，压力传感器产生压力，启动图像人头识别计数，形成上下车时负载与人数的计量；当车门关闭车辆启动，进行统计完成计量并保存数据；I/O控制模块负责对整个系统的控制和公交车辆状态信息接收；通讯接口模块负责信息数据收发。本发明能够准确测量公交车辆当前负荷以及乘客人数，为城市公交调度中心和公交驾驶员提供实时可靠信息，方便调度和驾驶。

Description

一种公交车负载计量系统

技术领域

本设计属于智能车载控制系统，目的是准确测量公交车辆当前负荷以及乘客人数，为城市公交调度中心和公交驾驶员提供实时可靠信息，方便调度和驾驶。

背景技术

经济的快速发展极大的提高了人们的生活水平，但是随之而来的一些问题也不容忽视。其中一个非常严重的问题就是交通拥堵问题。主要原因之一是公共交通和城市建设发展不均衡和增长速度不一致导致了一系列的问题。另外，公交车的调度与管理存在着一些问题，如信息反馈不及时等，从而导致调度措施的滞后，运营成本高等。智能公交系统有效改善传统公交系统的弊端，加强了对运营车辆的指挥调度，推动了智能交通与低碳城市的建设。

智能公交系统是通过数据采集并处理采集的如客流量、交通流量、公交车位置、公交站点候车状况、车辆额定载客量等静态数据，从而实现对公交车的动态监控、实时调度、科学管理等功能。所以作为信息采集主要工具的公交车车载系统是否能准确高效地采集到公交系统相关数据直接决定着智能公交是否能成功实现。另一方面，公交车内的车载系统也是智能公交系统为乘客提供服务的最直接部分，其设计的优劣也直接影响到乘客的乘车体验。

现有技术的主体大多通过位置信息进行调度，如智能公交系统，专利申请号：201210106167.7，该技术中用户可通过该系统随时查询到公交车的实时位置信息，方便了用户的出行。但用户无法获知如当前负载重量及人数等实时车辆信息。在公交客流量统计方面，现有专利技术大多是通过RFID或图像识别方法等技术，测量形式单一，使负载计量不完整，没有体现出更好的智能性，且测量到的实时车辆信息不准确，公交调度中心无法根据该信息进行合理调度。

本发明是一种公交车车载计量系统，包括人数与重量，该发明在以往的智能交通研究基础上融合了压力测量技术与图像识别技术，增加测量的准确性和实时性，目的是让用户和调度中心获取更加真实、准确、实时的车辆信息，加强人与车的联系，为调度中心提供有效调度依据。

公交车车载计量系统是实现智能公交的重要基础，也是智能公交智能性的最直接体现，因此，在如何采用最经济的车载系统最优地实现数据采集功能和服务功能上还有很大的研究空间。

发明内容

本发明提供了一种公交车负载计量系统。

本发明的技术方案如下：

一种公交车负载计量系统，该负载计量系统包括计量装置、I/O控制模块和通讯模块，其中微处理器、A/D转换模块、摄像机和压力传感器组成计量装置，主要负责负载计量；摄像机与压力传感器分别装于公交车前门与后门，压力传感器放置于车门台阶之上。当车门打开乘客上下车时，压力传感器产生压力，启动图像人头（人脸）识别计数，形成上下车时负载与人数的计量。当车门关闭车辆启动，进行统计完成计量并保存数据。

I/O控制模块负责对整个系统的控制和对公交车辆状态信息的接收，如车速、发动机的工作状态等。

通讯接口模块负责信息数据的收发。

该公交车辆负载计量系统分为车载负荷测量与车内人数统计，具体过程如下：

设某一线路公交车辆共有m站，车辆当前到达第n站，1≤n≤m。

计量方法为：车辆停止车门打开，计量装置开始工作。压力传感器测量出压力变化，A/D转换模块将压力模拟信号转换为数字信号并传入微处理器中，微处理器进行处理后得出相应的重量。单名乘客或多名乘客同时上下车产生测量信号峰值，记录前门峰值W_1i，后门峰值W_2j，其中前门设为1，后门为2，i和j分别为前后门峰值个数。

前门峰值的集合记为W_前，则W_前={W₁₁，W₁₂，W₁₃……W_1i}；

后门峰值的集合记为W_后，则W_后={W₂₁，W₂₂，W₂₃……W_2j}；

每当压力信号波动到达峰值时，记录这一值，且同时启动图像人头（人脸）识别，完成上下车乘客人数的计量，前门记为P_n1，后门记为P_n2。

当车门关闭车辆启动，计量装置停止计数和采集，微处理器进行统计处理。

第n站前门的记录总重量记为W_n1，W_n1计算方法为公式（1）：

W_n1=∑W_1i  （1）

第n站后门的记录总重量记为W_n2，W_n2计算方法为公式（2）：

W_n2=∑W_2j  （2）

第n站的负载记为W_n，上一个站点计算的负载为W_n-1，则W_n计算方法为公式（3）：

W_n=W_n-1+W_n1-W_n2  （3）

通过得到的负载W_n计算出乘客人数P_n。

由于乘客携带物品等原因，会导致由重量计算的乘客人数产生误差。则通过图像人头（人脸）识别的数据进行修正操作。

当前第n站的乘客人数记为P_nt，上一个站点计算的人数为P_nt-1。则P_nt计算方法为公式（4）：

P_nt=P_nt-1+P_n1-P_n2  （4）

当前第n站的实际乘客人数记为P_min，调度参考值记为P_max，则修正公式为（5）、（6）：

P_min=min{P_n，P_nt}  （5）

P_max=max{P_n，P_nt}  （6）

将当前第n个站点的负载W_n，乘客人数P_min，调度参考值P_max发送给公交调度中心。公交车较为拥挤负载P_max较大时，则提醒驾驶员注意车速，并实时地报告给调度中心，以便做出合理的调度决策。将P_min传送给下一站站台并显示，让站台上的乘客了解即将到达车辆上的人数，方便乘客选择合理出行方式。

本发明提供了公交车负载计量系统，通过数据采集并处理客流量、交通流量、公交车位置、公交站点候车状况、紧急事件和特殊地点、天气温度、公交路线、车辆额定载客量等数据信息，实现了对公交车的动态监控、科学调度。

附图说明

图1是本发明的总体架构图。

图2是本发明的压力采样图

具体实施方式

设某一线路公交车辆上行方向站点的集合为B_上，下行方向站点的集合为B_下。则B_上，B_下分别表示为：

B_上={B_上1，B_上2，B_上3……B_上k，}（k为上行站点数）

B_下={B_下1，B_下2，B_下3……B_下m，}（m为下行站点数）

仅以上行方向为例，设当前到达站点B_上n（1≤n≤k）。

主要参数定义如下：

某站获取的压力采样值为：

W_f前={W_f1，W_f2，W_f3……W_fx……}

W_f后={W_f1，W_f2，W_f3……W_fy……}

则有：

前门负载计算公式W_n1=W_n1+W_fx

后门负载计算公式W_n2=W_n2+W_fy

压力峰值的定义，即F_max()定义：

计量算法如下：对于一组数据W_f，从第一个数据为起点，连续取得c个数据（c≥3）。以c=3为例，判定这一组连续的数据是否单调。如图二所示，a，b分别表示数据W_f中的第a，b个数据（a，b≥c）。若存在某一数据满足同时大于前一个数据和后一个数据，如W_fa-1，W_fa，W_fa+1中的W_fa，即出现上峰值，则输出该数据。若不存在满足条件的数据，如W_fb-1，W_fb，W_fb+1（未标出），则输出0，将原始起点的下一个数据作为新的起点，连续取得c个数据再次进行判定。

1．判定站点是否是B_上1，若是，则将所有参数置为零。

2．若判定车辆处于车速为0状态，则检测车门状态，若前门打开，则启动前门计量装置并令x=1；若后门打开，则启动后门计量装置并令y=1。

3．对前后门的压力传感器进行采样周期f的采样，并将采样数据分别存入W_f前，W_f后中。存入一个新的数据，即将x，y加一。

4．判定x，_y是否大于c。若是，调用F_max()。

5．判定F_max()是否为0，若不为0，则调用Image()，完成该时刻的人数计量并完成负载计算。

6.若车门是打开状态，重复步骤3。

7．判定车辆前/后车门关闭，则将前/后门计量装置停止工作。若判定车辆启动并且前后门都已关闭，则开始负载计算。

8.使用公式3，4分别计算出W_n，P_n，P_nt。

9.使用公式5，6分别计算出P_min，P_max。并发送给调度中心和下一站站牌。10.将W_f前，W_f后中数据清零，重复步骤1至9。

Claims (1)

1.一种公交车负载计量系统，其特征在于，

该负载计量系统包括计量装置、I/O控制模块和通讯模块，其中微处理器、A/D转换模块、摄像机和压力传感器组成计量装置，负责负载计量；摄像机与压力传感器分别装于公交车前门与后门，压力传感器放置于车门台阶之上；当车门打开乘客上下车时，压力传感器产生压力，启动图像人头识别计数，形成上下车时负载与人数的计量；当车门关闭车辆启动，进行统计完成计量并保存数据；

I/O控制模块负责对整个系统的控制和对公交车辆状态信息的接收；

通讯模块负责信息数据收发；

该公交车辆负载计量分为车载负荷测量与车内人数统计，计量方法为：

设某一线路公交车辆共有m站，车辆当前到达第n站，1≤n≤m；

车辆停止车门打开，计量装置开始工作；压力传感器测量出压力变化，A/D转换模块将压力模拟信号转换为数字信号并传入微处理器中，微处理器进行处理后得出相应的重量；单名乘客或多名乘客同时上下车产生测量信号峰值，记录前门峰值W_1i，后门峰值W_2j，其中前门设为1，后门为2，i和j分别为前后门峰值个数；

前门峰值的集合记为W_前，则W_前={W₁₁，W₁₂，W₁₃……W_1i}；

后门峰值的集合记为W_后，则W_后={W₂₁，W₂₂，W₂₃……W_2j}；

每当压力信号波动到达峰值时，记录这一值，且同时启动图像人头识别，完成上下车乘客人数的计量，前门记为P_n1，后门记为P_n2；

当车门关闭车辆启动，计量装置停止计数和采集，微处理器进行统计处理；

第n站前门的记录总重量记为W_n1，W_n1计算方法为公式（1）：

W_n1=∑W_1i  （1）

第n站后门的记录总重量记为W_n2，W_n2计算方法为公式（2）：

W_n2=∑W_2j  （2）

第n站的负载记为W_n，上一个站点计算的负载为W_n-1，则W_n计算方法为公式（3）：

W_n=W_n-1+W_n1-W_n2  （3）

通过得到的负载W_n计算出乘客人数P_n；

由重量计算的乘客人数产生误差，通过图像人头识别的数据进行修正操作：

当前第n站的乘客人数记为P_nt，上一个站点计算的人数为P_nt-1；则P_nt计算方法为公式（4）：

P_nt=P_nt-1+P_n1-P_n2  （4）

当前第n站的实际乘客人数记为P_min，调度参考值记为P_max，则修正公式为（5）、（6）：

P_min=min{P_n，P_nt}  （5）

P_max=max{P_n，P_nt}  （6）

将当前第n个站点的负载W_n，乘客人数P_min，调度参考值P_max发送给公交调度中心，以便做出合理的调度决策；将P_min传送给下一站站台并显示，让站台上的乘客了解即将到达车辆上的人数，方便乘客选择合理出行方式。

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