CN103955977A

CN103955977A - 基于4g基站的公交车上人数统计方法

Info

Publication number: CN103955977A
Application number: CN201410179511.4A
Authority: CN
Inventors: 陆起涌; 吕愿愿; 邓永莉; 刘鹏; 卢潭城
Original assignee: Fudan University
Current assignee: Fudan University
Priority date: 2014-04-30
Filing date: 2014-04-30
Publication date: 2014-07-30

Abstract

本发明属于智能交通以及手机基站通信技术领域，具体为一种基于4G基站的公交车上人数统计方法。本发明通过统计位于车载4G手机基站覆盖范围内的手机数目实现人数的统计，包括以下步骤：①在公交车上搭载4G手机基站，用于捕获其覆盖范围内的移动设备ID；②公交调度中心获取基站信息数据，在公交车进入稳定行驶阶段时，通过对4G手机基站覆盖范围内的移动设备的数目进行数据处理，对某一时刻该公交车上的人数以及某一站点处上下车乘客的数目进行统计。本发明具有自动识别、判断与统计的特点，并且可以实时获取公交车的运行状况。

Description

基于4G基站的公交车上人数统计方法

技术领域

本发明属于智能交通以及手机基站通信技术领域，具体涉及一种基于4G基站的公交车上人数统计方法。利用4G基站捕捉其覆盖范围内的移动设备数目来估计公交车上的乘客数目。

背景技术

智能交通（ITS，Intelligent Transportation System）是物联网技术的一种，也是未来交通系统的发展方向。它将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术以及计算机技术融合运用于交通管理系统，可以监管交通状况，避免资源浪费，保证交通安全，提高运输效率。而在智能交通系统中，对公交车上的客流量进行实时统计，对于获取公交车状态，合理安排收发车计划，提高工作效率与服务质量具有重要的意义。

针对公交车上客流量统计的问题，目前的技术有：

基于计算机视觉的处理方法：该方法主要通过视频监测获取图像或者视频信息，再运用图像处理的方法对公交车上人数进行统计。统计方法主要包括对人体的计数或者对人头的分辨计数。该方法虽然在一定程度上可以统计出客流量，但当公交车上拥挤不堪或者车上乘客处于运动状态时进行人头识别或者人体识别计数会产生很大的误差，且实时性不佳。

在车门处安装一定的传感元件感应经过车门的人体信号并转化成电信号进行计数，如利用压力传感器、人体红外传感器、红外光电开光等等。该方法缺陷很多，如两人同时踩在传感器上或者同时通过红外传感器时会误判为一个人；当人体进行上下车时会判错；当人体跨过传感器时会发生漏判；有重物时将发生误判，并且传感器装载在车上经过颠簸踩压等等会造成传感器损坏，使计数发生错误。

使用公交IC卡进行统计。该方法主要通过统计上车乘客刷卡的次数间接获得车上人数。该方法得主要缺点在于公交卡的普及程度以及使用程度对计数造成很大的影响，并且智能化程度较低。

总之，人体高度、重量、运动速度、上下车门、在车门处徘徊的时间，以及公交车上环境的不同都会造成上述方法在客流统计上的误判，给公交车上的客流统计带来很大的困难。

随着无线通信技术的快速发展，第四代移动通信技术（简称4G）也迅速发展起来。相比于2G、3G，4G通信技术具有极大的优势，未来必将成为移动通信领域的热点。其优势主要体现在：

数据传输速率高。4G移动通信技术的最大传输速率可以达到100Mbit/s,这是3G速率的50倍，是传统移动通信速率的10000倍；

智能化水平高。4G移动通信技术几乎可以满足各类人群的各种需求，为用户搭建一个完整的智能化的应用平台；

兼容性强。4G通信的兼容性很强，可以满足不同移动终端、不同地区和地域以及全球漫游等情况下的通信需要；

信号传输的稳定性高。4G通信技术的高性能和优质化应用能够始终保持信号传输的稳定性，同时提供高频率、高效率的通信；

通信费用较低。由于技术的智能化和应用多元化，4G通信的费用相比于3G有所下降，有利于4G技术的普及。

我国在2013年12月正式颁发了4G运营的牌照，随着4G技术的发展，随之而来的4G芯片、手机等终端设备也迅速发展起来，未来4G移动通信将深入人们生活的方方面面。

综上所述，4G凭借其巨大的技术优势和普及速率必将成为未来无线通信的主流，为本发明使用车载4G基站进行公交车人数统计的奠定了坚实的基础。

发明内容

鉴于现有各种人数统计方法中存在的问题，本发明的目的在于提供一种简单、稳定、的公交车客流量统计方法。其受人体高度、重量、运动速度、上下车门、在车门处徘徊的时间等的影响较小，其通过统计公交车上移动设备的数目及状态变化间接得出公交车上人数以及某一站点上下车人数，能有效实现准确、快速、实时的统计。

本发明提供的一种基于4G基站的公交车上人数统计方法，其通过统计4G手机基站覆盖范围内的移动设备的数目来达到估算车上人数统计的目的；具体步骤如下：

在公交车上搭载4G手机基站，4G手机基站直接与4G网络相连，用于捕获其覆盖范围内的移动设备ID；

公交调度中心获取基站信息数据，在公交车进入稳定行驶阶段时，通过对4G手机基站覆盖范围内的移动设备的数目进行数据处理，对某一时刻该公交车上的人数以及某一站点处上下车乘客的数目进行统计；其中所述数据处理包括判断移动设备是否处于被测公交车上、判断移动设备的状态以及对某一时刻被测公交车上移动设备的总数、增加的移动设备数目和减少的移动设备数目进行统计三个部分；其中：

所述判断移动设备是否处于被测公交车上的方法是通过在基站监测中心监测该移动设备对应的标识号ID是否在一定的时间内稳定存在于车载4G手机基站覆盖范围内来进行判断；其通过采用集合相与的算法实现稳定存在的设备ID的提取；所述稳定存在即公交调度中心从基站信息中心多次获得的移动设备ID集合中，该ID号在该时间段内始终存在；该方法的运用可以有效地提高统计的精度，避免车外移动设备对客流量统计结果的影响。

所述判断移动设备的状态的方法如下：该移动设备刚进入公交车，即“从无到有”，即该设备的ID在上一次统计时不在4G手机基站覆盖范围内，而本此统计稳定存在于4G手机基站覆盖范围内，为“1”状态；

一直在公交车上，即“状态不变”即两次统计时该移动设备的ID均稳定存在于4G手机基站覆盖范围内，为“0”状态；

设备刚离开公交车，即“从有到无”，即前一次统计时稳定存在于4G手机基站覆盖范围内而本次统计不存在，为“11”状态；

其通过统计“从无到有”的数目获得某一站点新上车乘客数目，通过统计“从有到无”的数目获得某一站点下车乘客数目；

具体的所述移动设备的状态，即通过获得到达某一站牌前后公交车上所有设备的ID集合A、B，并对这两个集合进行集合的相对补集的进行运算获得；A-B即为处于“从有到无”状态的设备ID集合，B-A即为处于“从无到有”状态的设备ID集合。

本发明中，所述4G手机基站是一种基站终端设备，该设备直接与4G网络相连，是一种小型、便携式的车载4G通讯基站，不需要任何设置，覆盖范围较小，易于安装使用。，4G基站主要用于捕捉在其覆盖范围内的移动设备。所述4G手机基站包含三个移动通信服务商：中国移动、中国联通以及中国电信，用于覆盖使用不同运营商业务的手机；其兼容所有已有的移动通信协议，包括：GSM、CDMA、TDS-CDMA、WCDMA、CDMA2000等。

本发明中公交调度中心根据得到的数据判断公交车所在的位置以及公交车现在的负荷，并根据以往的历史数据做出合适的车辆调度决策，对于缓解交通压力，避免资源浪费，优化资源分配具有重要意义。本发明的优点在于动态监测与实时监测性强，只要移动设备终端处在车载4G手机基站覆盖范围内，其就可以被检测到，不会发生漏检或重检。

附图说明

图1：基于4G基站的公交车人数统计方法示意图。

图2：示例说明示意图。

图3：公交车上总人数统计流程图。

图4：某站点处上下车人数统计流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细说明。

图1为基于4G基站的公交车人数统计方法示意图，图2为基于4G基站获取公交车客流量的辅助示意图，图3为利用获得的4G基站信息进行公交乘上总人数判断的流程图，图4为获得某一站点处上下车人数的流程图。结合图1、图2、图3和图4说明如下。

由图1可知基于4G基站的公交车人数统计方法主要包括三个步骤：首先，车载4G手机基站获取其覆盖范围内的移动设备数据；然后，公交调度中心分别获取公交车上移动、联通、电信4G手机基站信息并进行计算处理；最后将从三个运营商那里得到的数据进行统计得出公交车上总人数及一个站点处上下车人数。

在公交车上搭载4G手机基站时，要在车内不同地方安装调试，找出最佳的位置，所谓最佳位置，就是使车上任何地方都能被所述的三个4G手机基站覆盖到，并且三个4G手机基站之间相互的干扰最小。

如图2所示，设公交车于t₁时刻经过甲站牌， t₂时刻到达乙站牌。以公交车在甲乙两站牌间行驶时统计车上手机数目为例对该方法的具体实施步骤进行说明。由于公交车上的4G手机基站覆盖范围可能会延伸到公交车外，在公交车行驶过程中或者在站牌处等待乘客上下车的过程中肯定也会获得不在公交车上的移动设备ID，对统计的结果造成影响。所以，为了减少外界因素对统计结果的影响，本发明规定进行数据的统计与处理的时刻均是在公交车进入稳定行驶阶段时进行，即图中的t₁-t₂ 时间段。

结合图3具体说明基于移动4G基站的公交车上甲乙两站之间总人数的具体统计方法如下，联通与电信4G手机基站进行甲乙两站之间总人数统计方法与之类似。

对统计系统进行初始化。初始化主要包括记录上一次统计结果并将计数器清零，确定本次统计的时间以及此时公交车的位置信息；

公交调度中心从信息中心获取t₁ 时刻4G手机基站覆盖范围内的移动设备ID，记为信息集合I₀并储存记录；

设在该时间段内进行n次移动设备ID的获取。分别在时刻，k=1,2…n时刻获得4G手机基站覆盖范围内的移动设备ID,分别记为信息集合I_k；

对、步骤中获得的信息集合做与运算，提取所有集合中相同的设备ID得集合I，即:

其中，k=1,2,…,n；

对集合I中包含的元素个数进行统计，所得数目即可认为是甲乙两站运行期间公交车上的移动手机数目，即使用移动业务的乘客数目；

用与上面所述相同的方法获得联通4G手机基站覆盖范围内的联通手机数目以及电信4G手机基站覆盖范围内的电信手机数目，并将获得的移动、联通、电信手机数目相加，即可得公交车上总人数。

同理，下面结合图4，以对图2中所示的乙站牌处的上下车人数统计为例，说明获取某一站上下车人数的统计方法（这里也有点难理解）。假设乙站的后一站为丙站。

根据上述获得甲乙两站之间公交车上总人数的方法获取公交车在甲乙两站之间运行的过程中稳定存在于公交车上三个4G手机基站覆盖范围内的移动设备ID集合，记为A；

同理，根据上述获得相邻两站之间公交车上总人数的方法获取公交车在乙丙两站之间运行的过程中稳定存在于公交车上三个4G手机基站覆盖范围内的移动设备ID集合，记为B；

由分析可知，集合A-B即为到达乙站牌之前在公交车上而之后不在公交车上的移动设备ID，即处于前面所述“11”状态的移动设备，也就是乙站牌处下车的乘客所持有的移动设备ID集合;同理，B-A即为处于“1”状态即乙站牌处上车的乘客所持有的移动设备ID集合；

分别统计出集合A-B与集合B-A中元素的个数即可得到乙站牌处的上、下车人数。

Claims

1. 一种基于4G基站的公交车上人数统计方法，其特征在于，通过统计4G手机基站覆盖范围内的移动设备的数目来估算车上人数；具体步骤如下：

所述判断移动设备是否处于被测公交车上，是通过判断在基站监测中心监测该移动设备对应的标识号ID是否在一定的时间内稳定存在于车载4G手机基站覆盖范围内来进行；其中，稳定存在的设备ID的提取采用集合相与的算法实现；所述稳定存在即公交调度中心从基站信息中心多次获得的移动设备ID集合中，该ID号在该时间段内始终存在；

所述判断移动设备的状态的方法如下：该移动设备刚进入公交车，即“从无到有”；一直在公交车上，即“状态不变”；设备刚离开公交车，即“从有到无”；通过统计“从无到有”的数目获得某一站点新上车乘客数目，通过统计“从有到无”的数目获得某一站点下车乘客数目；具体的所述移动设备的状态，即通过获得到达某一站牌前后公交车上所有设备的ID集合A、B，并对这两个集合进行集合的相对补集的进行运算获得；A-B即为处于“从有到无”状态的设备ID集合，B-A即为处于“从无到有”状态的设备ID集合。

2. 根据权利要求1所述的公交车上人数统计方法，其特征在于，所述4G手机基站包含三个移动通信服务商：中国移动、中国联通以及中国电信，用于覆盖使用不同运营商业务的手机；其兼容所有已有的移动通信协议。