淺析基于GPS非智能車載終端實(shí)現(xiàn)掌上公交系統(tǒng)

摘 要：本文研究了GPS非智能車載終端如何將定位信息識(shí)別為公交車輛實(shí)時(shí)到離站信息的算法，實(shí)現(xiàn)后臺(tái)核心報(bào)站功能，以及基于GPS非智能車載終端掌上公交系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：公交系統(tǒng)；GPS；非智能車載終端

中圖分類號(hào)：TP399

眾所周知，智能公交管理系統(tǒng)、掌上公交系統(tǒng)、電子站牌系統(tǒng)等，這些公交行業(yè)的熱門信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)源離不開公交車輛的定位信息、實(shí)時(shí)到、離站信息。這些信息來自于安裝在公交車上的GPS智能車載終端設(shè)備。當(dāng)下市場主打的GPS智能車載終端設(shè)備都具備提供以上信息的能力且實(shí)現(xiàn)智能語音報(bào)站并上傳到離站信息。

掌上公交，用一句話來概述，就是：“手機(jī)上的實(shí)時(shí)公交電子站牌”。用戶使用手機(jī)即可查詢到要乘坐的公交車的實(shí)時(shí)位置、實(shí)時(shí)到站、實(shí)時(shí)離站等信息，通過項(xiàng)目的實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)分析，該業(yè)務(wù)得到了廣大市民的喜愛，已經(jīng)在一定程度上改變了大量市民的日常出行體驗(yàn)，也實(shí)實(shí)在在地為數(shù)字城市深入市民生活，以及為城市智能交通建設(shè)起到了添磚加瓦的作用；

鑒于保護(hù)前期投資，舊物利用的原則，如何實(shí)現(xiàn)基于早期GPS非智能化設(shè)備來實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的掌上公交系統(tǒng)，既有技術(shù)、學(xué)術(shù)研究的意義，同時(shí)也具有社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。

1 背景分析

隨著國家大力倡導(dǎo)節(jié)約消費(fèi)、低碳經(jīng)濟(jì)、綠色出行等新理念，無線城市、綠色公共交通成了各個(gè)城市政府、移動(dòng)運(yùn)營商努力發(fā)展的方向。政府也一直鼓勵(lì)市民少開私家車，多乘坐公共交通工具出行，因此，如何提升城市的公共交通服務(wù)水平，作到真正的人性化、個(gè)性化公共交通，成了各方思考的主要問題之一；同時(shí)，隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，以及手機(jī)的普及，使得使用手機(jī)這種及時(shí)性、便攜性、個(gè)性化都很強(qiáng)的工具來提升市民的日常出行體驗(yàn)成為可能。

掌上公交結(jié)合“移動(dòng)互聯(lián)、綠色出行”理念，目標(biāo)是建設(shè)公交實(shí)時(shí)位置信息接入平臺(tái)，用戶可以通過自己的手機(jī)，隨時(shí)隨地查詢本市各公交車輛的：實(shí)時(shí)位置信息、實(shí)時(shí)到離站信息等，方便用戶適時(shí)安排自己的乘車計(jì)劃。同時(shí)，該系統(tǒng)也符合打造城市智能交通系統(tǒng)（ITS）的發(fā)展思路，并作為城市智能交通的有力補(bǔ)充。

（1）掌上公交的實(shí)施將推動(dòng)數(shù)字城市建設(shè)，進(jìn)一步使得數(shù)字城市更貼近民生，貼近大眾；從技術(shù)層面上看，掌上公交適用于2G、3G通信制式，終端手機(jī)的機(jī)型選擇可支持市面上各種操作系統(tǒng)的高、中、低端手機(jī)，普及率高、適應(yīng)面廣；（2）對公交企業(yè)而言，可將智能公交系統(tǒng)從管理手段延伸到服務(wù)上，提高智能系統(tǒng)的使用率，讓市民進(jìn)一步感受到公交信息化帶來的好處充分發(fā)揮智能公交的作用；提升公交服務(wù)的科技含量及用戶體驗(yàn)，擴(kuò)大服務(wù)范圍，樹立良好的公交形象；（3）掌上公交對市民而言，讓市民隨時(shí)隨地掌握公交車輛的實(shí)時(shí)信息，為市民的出行帶來極大的方便。

2 整體系統(tǒng)概述

2.1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器接收前置機(jī)發(fā)送過來的實(shí)時(shí)原始數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行實(shí)時(shí)解析、處理、匹配等；同時(shí)將采集處理后的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)換為MyBus系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)格式），并實(shí)時(shí)發(fā)送到用戶訪問服務(wù)器；（2）訪問服務(wù)器負(fù)責(zé)接入手機(jī)用戶的訪問，及控制對地圖數(shù)據(jù)、公交實(shí)時(shí)及靜態(tài)數(shù)據(jù)的訪問等；（3）數(shù)據(jù)庫服務(wù)器保存并管理公交各種靜態(tài)數(shù)據(jù)，如：線路、站點(diǎn)、上下行對應(yīng)數(shù)據(jù)等，同時(shí)保存用戶訪問記錄、及其它管理性質(zhì)的數(shù)據(jù)等。

2.2 原理概述。由采集服務(wù)器先進(jìn)行系統(tǒng)端的智能化預(yù)處理，形成常規(guī)智能公交的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)元素，然后由采集服務(wù)器進(jìn)行二次解析之后，形成掌上公交專用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議格式數(shù)據(jù)，再由采集服務(wù)器傳送給用戶訪問服務(wù)器中的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)服務(wù)器存儲(chǔ)進(jìn)行Map映像存儲(chǔ)，以提供給用戶高速訪問；該方式中，前置機(jī)發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并沒有智能化公交所應(yīng)該具有的各種數(shù)據(jù)元素，而只有GPS經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，大量的預(yù)處理工作都需要在采集服務(wù)器中進(jìn)行，包括：報(bào)站、離站、上下行分析、數(shù)據(jù)配對、狀態(tài)保存等。

3 核心算法研究

3.1 目標(biāo)：對于非智能化車載終端，由于其不是智能化報(bào)站設(shè)備，必須要后臺(tái)承擔(dān)智能化報(bào)站處理工作，即輸入：車輛ID號(hào)及經(jīng)緯度，輸出如下相關(guān)報(bào)站信息：車輛編號(hào)、經(jīng)緯度、上下行（1為上行、2為下行）、離開或到達(dá)的站點(diǎn)編號(hào)（從1開始）、到離站狀態(tài)（0在站內(nèi)、1離開站點(diǎn)、2行進(jìn)中）、線路編號(hào)。

3.2 算法實(shí)現(xiàn)：由于輸入只有車輛ID號(hào)及經(jīng)緯度，要實(shí)現(xiàn)后臺(tái)報(bào)站，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中必須要具備如下信息元素：車輛ID號(hào)與線路對照表、線路經(jīng)緯度坐標(biāo)數(shù)據(jù)、線路早晚班排班表等；公交車輛在正常行駛、進(jìn)出站時(shí)，后臺(tái)系統(tǒng)通過如下圖所示流程的算法，結(jié)合靜態(tài)站點(diǎn)數(shù)據(jù)、排班表等，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)的自動(dòng)匹配，從而實(shí)現(xiàn)后臺(tái)報(bào)站功能，如：車輛進(jìn)站前50米（可設(shè)置）會(huì)有進(jìn)站狀態(tài)記錄、出站50米（可設(shè)置）后也有相應(yīng)的狀態(tài)記錄等；這些到離站的狀態(tài)信息，將作為其它后續(xù)一系列的自動(dòng)計(jì)算、車輛狀態(tài)等的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)比如：車輛是否正?？空尽⑹欠裨谝?guī)定線路上運(yùn)行、以及作為掌上公交的前置數(shù)據(jù)來源等等；

值得注意的是：第一次接收到的實(shí)時(shí)經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，是沒有方向的，就是說此時(shí)不知道該車的行進(jìn)方向，首要的任務(wù)是計(jì)算出其形式方向，對于第一接收到的數(shù)據(jù)包，應(yīng)該存儲(chǔ)于內(nèi)存中，以車輛ID號(hào)做為唯一索引標(biāo)志；第二次接收到同樣ID號(hào)的包時(shí)，通過其所靠近的站點(diǎn)序號(hào)及所在線路方向，獲得其行駛方向；一般而言，第二個(gè)站點(diǎn)前是不能確認(rèn)車輛行駛方向的；

獲得行駛方向后，車輛到達(dá)離開站點(diǎn)序號(hào)、或正常行進(jìn)狀態(tài)即可比較容易地獲得，獲得狀態(tài)的數(shù)據(jù)先是存在內(nèi)容中，再轉(zhuǎn)發(fā)給掌上公交后臺(tái)系統(tǒng)，這樣手機(jī)便能夠訪問到實(shí)時(shí)報(bào)站數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]林綠洲，王力超，陸起涌.基于GPS與GPRS的公交智能監(jiān)控系統(tǒng)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2006（12）.

作者單位：同濟(jì)大學(xué)，上海 200092