專利名稱：公交車運行定位可視化系統(tǒng)及其方法與裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種利用微功率無線擴頻技術，共享無繩電話頻道，以固定目標實現(xiàn)公交車的運行中的地理定位方法；是一種采用無線與有線通信方式相結合，實現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，以及公交車運行定位可視化的方法。屬地理定位信息獲取與處理領域。
背景技術：
隨著城市化進程的加速，城市人口大幅度增加，城市的交通問題顯得十分突出。人們期待著經(jīng)濟、快捷的公交系統(tǒng)。而作為城市形象之一的公交車，就外觀形象而言這些年已經(jīng)有了很大的改進，數(shù)量也已經(jīng)大幅度增加，但是其服務質(zhì)量還有待進一步的提高。人們在公交站臺候車時會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，有時同一條公交線路上的幾輛公交車幾乎同時到站，有時候等半天也見不到一輛車到站，公交車安全正點長期以來就是市民關注的問題。
采用高新技術，實現(xiàn)公交車運行的監(jiān)控指揮是目前很多城市努力的方向。目前，已有相關的專利，如專利號99217398.1“移動目標定位監(jiān)控器”，利用GPS全球定位系統(tǒng)和GSM短消息/專用無線通信系統(tǒng)集成來實現(xiàn)公交的可視化指揮調(diào)度和乘客的可視化監(jiān)督。利用該系統(tǒng)，公交車的指揮調(diào)度中心的調(diào)度員通過屏幕可以觀察到各條公交線路上正在行駛的公交車輛位置，公交車駕駛員如遇堵車、壞車，可以通過無線通訊系統(tǒng)直接與調(diào)度取得聯(lián)系，由調(diào)度員及時采取措施，保證運營秩序安全正點。該系統(tǒng)對公交車的指揮調(diào)度中心的調(diào)度員而言，如同千里眼，對乘客而言可以了解到公交車出行運力狀況、估計自己的候車時間。
但是，上述系統(tǒng)要求在每輛公交車上都要安裝GPS接收機和GSM收發(fā)器或無線通信設備，利用GSM短消息或?qū)Ｓ玫臒o線信道，建立公交車、公交站臺和公交車指揮調(diào)度中心通信聯(lián)系。這種方式常常出現(xiàn)兩個問題，一是短消息的延時，嚴重時可能延時幾分鐘，甚至更長；二是當公交車指揮調(diào)度中心監(jiān)控的公交車比較多的情況下，會造成信號通路阻塞，致使信號延時，這時在監(jiān)控中心顯示的公交車的位置可能與當時的實際位置相差很大，甚至幾公里。這樣，即使GPS測量的移動目標的位置精度可能很高，而監(jiān)測中心所顯示的位置精度則難以滿足對公交車實時監(jiān)控的要求。另外，由于GPS、GSM成本高，GSM短消息雖然每次成本低，但次數(shù)多了，運行成本也較高。所以基于GPS、GSM短消息/專用無線信道的公交車可視化系統(tǒng)的性能問題，以及建設成本和運行成本總量大，將阻礙公交可視化技術的推廣和公交服務質(zhì)量的提高。
也有使用無線與有線相結合來實現(xiàn)機動車地理定位的方法，如專利申請?zhí)?8111625.6，電子地理信息定位方法及裝置。其方法的可靠性低，采用DTMF的有線傳輸方式在車輛較多，數(shù)據(jù)量稍大時就無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
(1)本發(fā)明目的本發(fā)明的目的是利用無線通信技術實現(xiàn)公交車在移動過程中的地理定位，采用無線擴頻通信與有線電話線通信方式相結合，實現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸及公交車運行定位的動態(tài)可視化。既滿足公交車指揮調(diào)度中心對公交車的運行監(jiān)控與指揮調(diào)度，又滿足候車乘客及時了解線路上公交車的以運行情況。實現(xiàn)公交車運行定位系統(tǒng)構建和使用維護低成本，高性能，是解決未來城市交通信息化建設的重要手段。
(2)發(fā)明原理本發(fā)明的無線擴頻收發(fā)器，采用無需申請的微功率無線擴頻通信技術，用其微功率發(fā)射半徑一定的特點實現(xiàn)公交車的地理定位，即用布設公交站臺上和在公交線路沿線的已知地理坐標的有線電話線點的位置來表示公交車運行到達的地理位置。采用共享的無繩電話頻道的無線通信與有線電話通信方式相結合，實現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的實時、準實時信息傳輸，在地理信息系統(tǒng)的支持下構建的公交車運行定位可視化系統(tǒng)。
(3)發(fā)明的方案利用城市道路上已經(jīng)布設的有線電話線，在公交線路上的站臺上及站臺之間每隔200m左右的道路旁，選用具有地理位置X、Y坐標的電話線點。
在公交車上，集成無線擴頻收發(fā)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器存儲、處理與控制發(fā)送包括公交車編號、運行狀況等公交車信息，同時控制接收和管理來公交線路沿線站臺上和道路旁電話線點發(fā)來的固定目標電話線點的基礎信息，包括電話線點的編號、地理坐標等。無線擴頻收發(fā)器負責完成信息的無線傳輸。
在公交線路上的電活線點，集成無線擴頻收發(fā)器、數(shù)據(jù)處理器和有線調(diào)制解調(diào)器。數(shù)據(jù)處理器控制信息收發(fā)與傳輸及收發(fā)數(shù)據(jù)的管理；無線擴頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送指揮調(diào)度中心的信息。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點的基礎信息，包括其編號、地理坐標等，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
在公交站臺上，集成無線擴頻收發(fā)器、有線調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)處理及顯示器。無線擴頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送站臺基礎信息和公交車指揮調(diào)度中心發(fā)送的信息。數(shù)據(jù)處理器用于存儲與處理來自公交車的信息、自身的基礎信息和來自公交車指揮調(diào)度中心來的信息，控制信息發(fā)送與接收以及數(shù)據(jù)的顯示。顯示器用于動態(tài)顯示相關公交線路上公交車運行到達的具體位置及時間，以及在各沿途站臺規(guī)定應該到達的時間等，具有相關的查詢檢索功能。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點的基礎信息，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
在公交車指揮調(diào)度中心，系統(tǒng)由有線數(shù)據(jù)接口、基礎地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話線點地理定位管理系統(tǒng)組成。通過有線電話數(shù)據(jù)接口，接收來自公交線路沿線各電話線點傳送來的公交車的信息及相應的電話線點的信息，并存儲到電話線點地理定位管理系統(tǒng)中，以基礎地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)為基礎，在電子地圖上動態(tài)顯示公交車運行到的具體位置和時間，顯示沿途站臺規(guī)劃應該到達的時間，具有相應的查詢檢索功能。
(4)技術效果①系統(tǒng)的抗干擾能力強。無線收發(fā)器采用無線擴頻技術，微功率發(fā)射，此種通信方式對現(xiàn)有通信信號和信道幾乎沒有影響，無需要向無線電管理部門申請。
②免費共享的頻率資源。無線收發(fā)器使用的頻段為免費共享的無繩電話頻道，該頻道也不需要向無線電管理部門申請。
③系統(tǒng)的可靠性增強，使用方便。系統(tǒng)采用無線擴頻通信方式與電話有線方式進行信息傳輸，使系統(tǒng)的信息傳輸?shù)男?、傳輸?shù)男畔⒘康玫搅舜蠓忍岣?，可靠性增強?br> ④該系統(tǒng)的實施價格低廉。由于在公交站臺、電話線點與公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸不需要經(jīng)過程控交換機，因此系統(tǒng)不產(chǎn)生有線通信費，而只需要極少線路使用費用。與使用普通的無線手段實現(xiàn)公交車運行定位系統(tǒng)，及GPS和GSM組成的公交車運行定位系統(tǒng)的成本相比，相差幾倍、幾十倍。具有良好經(jīng)濟實用價值。
⑤增加了地理定位信息的安全性。本系統(tǒng)中的基礎地理信息、電話線點地理定位信息等都可以使用城市獨立地理坐標參照系，一定意義上增加了地理信息的安全性，增加了高精度地理信息共享的可能性。
四

圖1是無線擴頻通信與電話有線通信方式相結合的公交車運行定位可視化系統(tǒng)示意圖。圖2是公交車部分的電路原理圖。圖3是公交站臺部分的電路原理圖。圖4是公交線路上站臺之間在道路旁布設的電話線點部分的電路原理圖。圖5是公交車指揮調(diào)度中心組成示意圖。
五、公交車運行可視化系統(tǒng)構成本發(fā)明的系統(tǒng)由四部分組成，即公交車車載部分U1，包括無線擴頻收發(fā)器U1-1、數(shù)據(jù)處理器U1-2和數(shù)據(jù)存儲器U1-3；公交站臺部分U2，包括擴頻無線收發(fā)器U2-1、有線調(diào)制解調(diào)器U2-2、數(shù)據(jù)處理器U2-3和數(shù)據(jù)存儲器U2-4及數(shù)據(jù)顯示器U2-5；公交線路沿線電話線點部分U3，包括無線擴頻收發(fā)器U3-1、數(shù)據(jù)處理器U3-2、數(shù)據(jù)存儲器U3-3和有線調(diào)制解調(diào)器U3-4；公交車指揮調(diào)度中心U4，包括有線數(shù)據(jù)接口U4-1、地理信息系統(tǒng)U4-2(包括基礎地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話亭地理定位管理系統(tǒng))和圖形顯示器U4-3。如圖1所示。
在公交車上集成無線擴頻收發(fā)器和數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器存儲與處理的公交車上各種儀器儀表、語音、視頻等車輛運行信息。無線擴頻收發(fā)器采用微功率發(fā)射，發(fā)射信號的帶寬覆蓋46MHz無繩電話信道(該頻點可以根據(jù)需要調(diào)整)、發(fā)射半徑為50m。該發(fā)射機擴頻收發(fā)模塊STEL2000A組成。數(shù)據(jù)處理器由87C51及SRAM6264組成。無線擴頻收發(fā)器固化了公交車的基礎信息，并不斷將這些信息發(fā)送出去，另外，在公交車指揮調(diào)度中心需要時將存儲在數(shù)據(jù)處理器中公交車運行信息發(fā)送給公交車指揮調(diào)度中心。同時接收來公交線路上布設在站臺上和道路旁電話線點發(fā)來的，電話線點的基礎信息，包括電話線點的編號、地理坐標等，可用固定的電話線點地理位置來代替公交車的地理位置。
在公交站臺之間的沿線上每隔200米左右，設置具有地理位置X、Y坐標的有線電話線點，并將無線擴頻收發(fā)器、數(shù)據(jù)處理器和有線調(diào)制解調(diào)器集成到這些電話線點上。無線擴頻收發(fā)器采用微功率發(fā)射，發(fā)射信號覆蓋46MHz無繩電話信道，發(fā)射半徑為50m。該發(fā)射機由擴頻模塊STEL2000A組成。數(shù)據(jù)處理器由87C51和SRAM6264組成。有線調(diào)制解調(diào)器由RCV144AF模塊組成。有線電話線的傳輸采用雙工方式，數(shù)據(jù)速度可達成14400bps。數(shù)據(jù)處理器控制信息收發(fā)與傳輸及收發(fā)數(shù)據(jù)的管理；無線擴頻收發(fā)器接收公交車發(fā)來的信息，向公交車發(fā)送指揮調(diào)度中心的信息。有線調(diào)制解調(diào)器連接電話線，向公交車指揮調(diào)度中心傳輸包括接收到的公交車的信息，以及電話線點的基礎信息，包括其編號、地理坐標等，傳輸指揮調(diào)度中心向公交車發(fā)送的信息。
公交站臺上無線擴頻收發(fā)器、有線調(diào)制解調(diào)器、數(shù)據(jù)處理與公交沿線上相同。增加公交車動態(tài)顯示器。
公交車指揮調(diào)度中心由有線數(shù)據(jù)接口、基礎地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)和公交線路沿線有線電話線點地理定位管理系統(tǒng)組成。有線數(shù)據(jù)接口由對應各有線電話線點的多個調(diào)制解調(diào)模塊RCV144AF組成?；A地理數(shù)據(jù)存儲與管理基礎地理信息、公交線路管理地理信息系統(tǒng)存儲、管理與分析公交線路信息，公交線路沿線有線電話線點地理定位管理系統(tǒng)存儲、管理與分析電話線點動態(tài)信息。通過有線電活數(shù)據(jù)接口，接收來自公交線路沿線各電話線點傳送來的公交車的信息及相應的電話線點的信息，并存儲到電話線點地理定位管理系統(tǒng)中。其對應關系是某一條公交線路上的某一個電話線點、公交站臺在某一時刻接收到某一輛公交車的信息，則以該電話線點、公交站臺的地理位置代表該時刻、該公交車所處的地理位置。例如，在35路公交線路上，第8號電話線點(地理坐標為X8、Y8)，在中午12點接收到了公交車A的基礎信息，在35路公交線路上的A車在中午12點的地理位置是X8、Y8。以基礎地理信息系統(tǒng)、公交線路管理地理信息系統(tǒng)為基礎，在電子地圖上動態(tài)顯示各公交線路上，各公交車在不同時間所處的位置，顯示沿途站臺規(guī)劃應該到達的時間，具有相應的查詢檢索功能。
權利要求
1.一種公交車運行定位可視化方法與裝置，其特征在于公交車車載部分U1、公交站臺部分U2和公交線路沿線的電話線點部分U3的無線擴頻收發(fā)器，該收發(fā)器利用微功率擴頻無線技術，共享無繩電話頻道，其無線擴頻微功率發(fā)射半徑50米左右，通過固定的公交站臺、電話線點的地理位置表示公交車運行到達的地理位置。
2.一種公交車運行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于由公交車車載部分U1，包括無線擴頻收發(fā)器U1-1、數(shù)據(jù)處理器U1-2和數(shù)據(jù)存儲器U1-3；公交站臺部分U2，包括擴頻無線收發(fā)器U2-1、有線調(diào)制解調(diào)器U2-2、數(shù)據(jù)處理器U2-3和數(shù)據(jù)存儲器U2-4及數(shù)據(jù)顯示器U2-5；公交線路沿線電話線點部分U3，包括無線擴頻收發(fā)器U3-1、數(shù)據(jù)處理器U3-2、數(shù)據(jù)存儲器U3-3和有線調(diào)制解調(diào)器U3-4；公交車指揮調(diào)度中心U4，包括有線數(shù)據(jù)接口U4-1、地理信息系統(tǒng)U4-2和圖形顯示器U4-3。
3.一種公交車運行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于利用無線擴頻通信技術結合有線電活線通信方式，實現(xiàn)公交車、公交站臺、公交線路沿線電話線點以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，將公交車的信息與電話線點固定目標的信息在指揮調(diào)度中心處理，在電子地圖動態(tài)顯示各公交線路上公交車所處的地理位置。實現(xiàn)公交車指揮調(diào)度中心與公交站臺之間的信息傳輸，將與某一站臺有關的公交線路上的公交車的位置、到達各站的時刻和規(guī)劃到達各站的時刻在電子地圖上動態(tài)顯示。
4.根據(jù)權利1、2、3所述的一種公交車運行定位可視化方法與裝置，其特征在于利用城市道路上已經(jīng)布設的有線電話線，在公交線路上的站臺上及站臺之間按每隔200m左右，設置具有地理位置X、Y坐標的電話線點。
5.根據(jù)權利1、2、3所述的一種公交車運行定位可視化系統(tǒng)方法與裝置，其特征在于公交車部分的無線擴頻收發(fā)器發(fā)射的基礎信息包括公交車編號、運行狀況等。公交站臺、有線電話線點上無線擴頻收發(fā)器發(fā)射的基本信息包括公交站臺、電話線點編號、地理位置X、Y坐標等。
全文摘要
一種公交車運行定位可視化系統(tǒng)及其方法與裝置，利用已有線電話線，利用微功率無線擴頻技術，共享無繩電話頻道，實現(xiàn)公交車的地理定位。采用無線擴頻通信與有線電話線通信方式相結合，實現(xiàn)公交車、公交站臺以及公交車指揮調(diào)度中心之間的信息傳輸，在電子地圖上動態(tài)顯示各公交線路上公交車到站時刻，便于調(diào)度人員對公交車進行監(jiān)控，乘客及時了解公交車運行狀況。系統(tǒng)的抗干擾性強，可靠性高，成本低。
文檔編號G08G1/123GK1395225SQ0211261
公開日2003年2月5日 申請日期2002年1月29日 優(yōu)先權日2002年1月29日
發(fā)明者閭國年, 孫如江, 葉春 申請人:南京師范大學