CN104835347A - 基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统及报站方法 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于公交车管理领域，提供了基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统及报站方法，公交车报站系统包括贴附在公交车上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；位于公交车道旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收超宽频脉冲信号，上传接收到超宽频脉冲信号的时刻；公交车报站服务器，用于根据预设的定位算法和各个基站上传的接收到超宽频脉冲信号的时刻，生成电子车牌的实时坐标，根据电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位公交车所在的公交车站，播报公交车站。在本发明中，基站、电子车牌之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，可以对移动的电子车牌进行高精度定位，因此降低了公交车站的误报率。

Description

基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统及报站方法
技术领域
本发明属于公交车管理领域，尤其涉及基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统及报站方法。
背景技术
随着公共交通系统的日益完善，政府建立了公交车道，公交车道作为公交车的专用车道，确保了公交车能畅通行驶。为了提高城市的客运效率，公交车报站系统使用定位的方式，播报公交车到达的车站。
然而，现有的公交车报站系统，无法对公交车进行高精度定位、定位稳定性不足，容易出现误报车站的情况，导致公交车站的误报率高。其原因在于，现有的公交车报站系统，一般采用以下三种定位方式，详述如下：
第一种定位方式，采用GPS定位方式，由于GPS定位是全球定位，会受到各种各样因素的影响，定位的精度较低，因此采用GPS定位方式的公交车报站系统，无法对道路中的公交车进行高精度定位；
第二种定位方式，以图像识别公交车的定位方式，由于图像易受光线明暗干扰，图像的数据受道路的摄像头覆盖率的限制，因此在后台中往往难以识别出图像中的公交车，因此无法对道路中的公交车进行高精度定位；
第三种定位方式，以RFID、ZIGbee为代表的窄带无线通信定位方式，由于窄带无线通信本身受频段的限制，因此无法对道路中的公交车进行高精度定位，此外，窄带的信号易受天气或者其他信号干扰，因此容易影响公交车报站系统定位的稳定性。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于超宽频无线定位技术的公交车报站服务器，旨在解决现有的公交车报站系统，无法对公交车进行高精度定位、定位稳定性不足，容易出现误报车站的情况，导致公交车站的误报率高。
本发明实施例是这样实现的，一种基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统，包括：
贴附在公交车上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；
位于公交车道旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站的公交车报站服务器，用于根据预设的定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
本发明实施例的另一目的在于提供基于上述的公交车报站系统的报站方法，包括：
所述电子车牌发送超宽频脉冲信号至所述基站；
所述基站接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述公交车报站服务器；
所述公交车报站服务器根据预设的定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
在本发明实施例中，提供了公交车报站系统，根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。解决了现有的公交车报站系统，无法对公交车进行高精度定位、定位稳定性不足，容易出现误报车站的情况，导致公交车站的误报率高的问题。有益效果在于两方面，详述如下：
一方面，由于基站与电子车牌之间，基站与基站之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，而超宽频无线通讯技术，由于采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有频带宽、多频道、低功耗、不易受干扰、安全系数高，与现有频谱其存，不会干扰现有的超宽频通信应用等特点，因此可以通过对移动的电子车牌进行高精度定位，进而对公交车道内贴附电子车牌的公交车进行高精度定位，同时还可增强定位的稳定性。
另一方面，根据电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，由于电子车牌的实时坐标的精度高，因此可以降低公交车站的误报率，在公交车报站系统正常使用的前提下，可增强播报公交车站的效率和准确性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统的结构图；
图2是本发明实施例提供的公交车报站系统的报站方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的播报公交车站的实现流程图；
图4是本发明实施例提供的S303的第一实现流程图；
图5是本发明实施例提供的S303的第二实现流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
图1是本发明实施例提供的基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统的结构图，详述如下：
贴附在公交车上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌1；
位于公交车道旁，互联且同步的至少三个基站2，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站2的公交车报站服务器3，用于根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标，根据所述电子车牌1的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
其中，预先建立电子车牌1与公交车扬声器关联的对应关系，并将电子车牌1与公交车扬声器的对应关系存储在公交车报站服务器3中。
将所述公交车站的站点名发送至电子车牌1关联的公交车扬声器上，以使公交车扬声器播报所述公交车站的站点名。
其中，在所述至少三个基站2中，基站2与基站之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
其中，所述基站2和公交车报站服务器之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
其中，所述电子车牌1贴附在公交车的挡风玻璃上，通过超宽频天线，无方向地发送超宽频脉冲信号。
其中，所述公交车报站服务器3还用于存储所述电子车牌1和所述公交车的对应关系。
需说明的是，所述公交车的位置坐标包括二维坐标和三维坐标。
当采用三个基站时，可算出二维坐标，当采用四个以上的基站时，可算出三维坐标。
需说明的是，连于所述基站2的公交车报站服务器3，可以将执行的方法分开两部分，由两个服务器来实现，详述如下：
一定位服务器，用于根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标，根据所述电子车牌1的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站。
一播报服务器，播报所述公交车站。
需说明的是，播报服务器可以位于公交车站上，也可以位于所述公交车上，在此不做限制。
当播报服务器可以位于公交车站上时，可利用文本转语音的方式，将公交车站的站点名转换为音频信号，并将所述音频信号发送至电子车牌1关联的公交车扬声器上，以使公交车扬声器播报所述音频信号，完成报站。
当播报服务器可以位于公交车上时，可利用文本转语音的方式，将公交车站的站点名转换为音频信号，通过公交车扬声器播报所述音频信号，完成报站。
在本发明实施例中，基站2与电子车牌1之间，基站2与基站之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，具有低功耗、超宽频的特点，借助这种传送技术可以对移动的电子车牌1进行高精度定位。
实施例二
本实施例主要描述了公交车报站服务器与基站之间的连接关系，详述如下：
公交车报站服务器直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，或者，所述公交车报站服务器通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
通过至少三个基站中的一个基站发送同步脉冲给其它基站，即可完成基站与基站之间的同步。
其中，公交车报站服务器与基站之间，存在两种连接方式，详述如下：
第一种连接方式：
所述公交车报站服务器3直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
需说明的是，所述公交车报站服务器3直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，表示所述公交车报站服务器3与基站之间的连接链路是直连链路，中间没有数据交换设备。
需说明的是，所述公交车报站服务器3直连基站的数量，可以为一个，也可以为多个。
当所述公交车报站服务器3连接基站的数量为一个时，与所述公交车报站服务器3相连接的基站可理解为主基站，剩下的基站为辅基站，主基站与辅基站之间级联。主基站汇总并上传其它辅基站接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
当所述公交车报站服务器3直连基站的数量为多个时，公交车报站服务器3汇总并统计所述三个基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
第二种连接方式：
所述公交车报站服务器3通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
其中，所述数据交换设备为进行电子数据交换的设备，包括路由器、交换机、光端机、光纤收发器中的至少一种。
需说明的是，所述公交车报站服务器3通过数据交换设备连接基站的数量，可以为一个，也可以为多个。
当所述公交车报站服务器3通过数据交换设备连接基站的数量为一个时，与所述公交车报站服务器3相连接的基站可理解为主基站，剩下的基站为辅基站，主基站与辅基站之间级联。主基站汇总并上传其它辅基站接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
当所述公交车报站服务器3通过数据交换设备连接基站的数量为多个时，公交车报站服务器3汇总并统计所述三个基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻。
需说明的是，公交车报站服务器3通过数据交换设备连接至少三个基站中的一个基站或者多个基站时，基站和公交车报站服务器3之间的组网架构，包括以下架构中的任意一种，详述如下：
一、基站与基站之间采用网线连接，一个或者多个基站通过网线连接路由器的数据分发端口，路由器的数据分发端口通过网线连接公交车报站服务器3；
二、基站与基站之间采用网线连接，一个或者多个基站通过网线连接交换机的数据分发端口，交换机的数据分发端口通过网线连接公交车报站服务器3；
三、基站与基站之间采用光纤连接，一个或者多个基站通过光纤连接光端机的输入端，光端机的输出端通过网线连接公交车报站服务器3；
四、基站与基站之间采用光纤连接，一个或者多个基站通过光纤连接光纤收发器的输入端，光纤收发器的输出端，通过网线连接公交车报站服务器3。
实施例三
图2是本发明实施例提供的公交车报站系统的报站方法的实现流程图，所述报站方法包括：
S201，所述电子车牌1发送超宽频脉冲信号至所述基站2；
S202，所述基站2接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述公交车报站服务器3；
S203，所述公交车报站服务器3根据定位算法和各个所述基站2上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌1的实时坐标，根据所述电子车牌1的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
其中，所述定位算法包括到达时间(Time of Arrival，TOA)算法和到达时间差(Time Difference of Arrival，TOA)算法中的至少一种。
其中，所述根据所述电子车牌1的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站，具体为：
根据所述电子车牌1的实时坐标以及预存的所述电子车牌1在所述公交车上的贴附位置和所述公交车的模型参数，生成所述公交车的位置坐标；
根据所述公交车的位置坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
其中，所述公交车报站服务器3还用于存储所述电子车牌1在所述车辆上的贴附位置和所述公交车的模型参数。
其中，调用预存的所述电子车牌1在所述车辆上的贴附位置和所述车辆的模型参数，生成所述贴附位置和所述模型参数的相对距离，根据相对距离以及所述电子车牌1的实时坐标，生成所述车辆的位置坐标。
在本发明实施例中，基站2与电子车牌1之间，基站与基站之间的信号传递采用超宽频无线通讯技术，而超宽频无线通讯技术，由于采用纳秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，具有频带宽、多频道、低功耗、不易受干扰、安全系数高，与现有频谱其存，不会干扰现有的超宽频通信应用等特点，因此可以通过对移动的电子车牌1进行高精度定位，进而对公交车道内贴附电子车牌1的公交车进行高精度定位，同时还可增强定位的稳定性。
实施例四
图3是本发明实施例提供的播报公交车站的实现流程图，详述如下：
S301，实时比较所述公交车的位置坐标与公交车站坐标范围，生成两者之间的坐标距离；
其中，每隔预设时间，实时比较公交车的位置坐标与公交车站坐标范围，生成两者之间的坐标距离。
S302，根据所述坐标距离，判断所述公交车是否驶入所述公交车站坐标范围；
S303，当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
在本发明实施例中，根据坐标距离，判断公交车是否驶入公交车站坐标范围，可实时检测出公交车站，增强了基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统的智能化程度。
实施例五
图4是本发明实施例提供的S303的第一实现流程图，详述如下：
S401，当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站；
S402，检测所述公交车的行车方向是否与设定的行车方向相符，所述设定的行车方向为公交车朝向公交车站的方向；
将公交车站坐标范围划分为多个坐标范围，优选地，分为三个坐标范围，分别是上部坐标范围、中间坐标范围、下部坐标范围。
由于在实际的公交车道中，公交车道内只能行驶一辆公交车，同时公交车具有一定的长度的情况，因此若公交车被检测出在中间坐标范围，上部坐标范围和下部坐标范围不会有公交车，若公交车被检测出在下部坐标范围，第一坐标范围内可能有公交车，中间坐标范围不会有公交车，若公交车被检测出在上部坐标范围，下部坐标范围内可能有公交车，中间坐标范围不会有公交车。
当电子车牌1的实时坐标从上部坐标范围至中间坐标范围，表示公交车的方向是公交车朝向公交车站的方向。
当电子车牌1的实时坐标从中间坐标范围至下部坐标范围，表示公交车的方向是公交车离开公交车站的方向。
S403，当所述公交车的行车方向与设定的行车方向相符时，播报所述公交车站。
在本发明实施例中，当所述公交车的行车方向与设定的行车方向相符时，表示所述公交车需要停车，播报所述公交车站，从而增强了基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统的智能化程度。
实施例六
图5是本发明实施例提供的S303的第二实现流程图，详述如下：
S501，当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站；
S502，检测所述公交车的行车速度是否不大于设定的行车速度，所述设定的行车速度为公交车朝向公交车站的速度；
S503，当所述公交车的行车速度不大于设定的行车速度时，播报所述公交车站。
在本发明实施例中，当所述公交车的行车速度不大于设定的行车速度时，表示所述公交车需要停车，播报所述公交车站，从而增强了基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统的智能化程度。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件的方式来实现。所述的程序可以存储于可读取存储介质中，所述的存储介质，如随机存储器、闪存、只读存储器、可编程只读存储器、电可擦写可编程存储器、寄存器等。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统，其特征在于，包括：
贴附在公交车上，发送超宽频脉冲信号的电子车牌；
位于公交车道旁，互联且同步的至少三个基站，用于接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻；
连于所述基站的公交车报站服务器，用于根据预设的定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
2.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统，其特征在于，在所述至少三个基站中，基站与基站之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
3.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统，其特征在于，所述基站和公交车报站服务器之间，采用有线的网络模式或者无线的网络模式互联，所述有线的网络模式包括光纤网络、双绞线组成的以太网、同轴电缆组成的以太网中的至少一种，所述无线的网络模式包括WIFI网络模式、3G网络模式、4G网络模式、5G网络模式中的至少一种。
4.如权利要求1所述的基于超宽频无线定位技术的公交车报站系统，其特征在于，所述公交车报站服务器直连所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站，或者，所述公交车报站服务器通过数据交换设备连接所述至少三个基站中的一个基站或者多个基站。
5.一种基于权利要求1所述的公交车报站系统的报站方法，其特征在于，所述报站方法包括：
所述电子车牌发送超宽频脉冲信号至所述基站；
所述基站接收所述超宽频脉冲信号，上传接收到所述超宽频脉冲信号的时刻至所述公交车报站服务器；
所述公交车报站服务器根据预设的定位算法和各个所述基站上传的接收到所述超宽频脉冲信号的时刻，生成所述电子车牌的实时坐标，根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
6.如权利要求5所述的报站方法，其特征在于，所述定位算法包括到达时间TOA算法和到达时间差TDOA算法中的至少一种。
7.如权利要求5所述的报站方法，其特征在于，所述根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站，具体为：
根据所述电子车牌的实时坐标以及预存的所述电子车牌在所述公交车上的贴附位置和所述公交车的模型参数，生成所述公交车的位置坐标；
根据所述公交车的位置坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
8.如权利要求5所述的报站方法，其特征在于，所述根据所述公交车的位置坐标以及预存的每个公交车站对应的公交车站坐标范围，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站，具体为：
实时比较所述公交车的位置坐标与公交车站坐标范围，生成两者之间的坐标距离；
根据所述坐标距离，判断所述公交车是否驶入所述公交车站坐标范围；
当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站。
9.如权利要求8所述的报站方法，其特征在于，所述当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站，具体为：
当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站；
检测所述公交车的行车方向是否与设定的行车方向相符，所述设定的行车方向为公交车朝向公交车站的方向；
当所述公交车的行车方向与设定的行车方向相符时，播报所述公交车站。
10.如权利要求8所述的报站方法，其特征在于，所述当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站，播报所述公交车站，具体为：
当所述公交车驶入所述公交车站坐标范围时，定位所述公交车所在的公交车站；
检测所述公交车的行车速度是否不大于设定的行车速度，所述设定的行车速度为公交车朝向公交车站的速度；
当所述公交车的行车速度不大于设定的行车速度时，播报所述公交车站。
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