專利名稱：一種全自主型公交電子站牌系統的制作方法
技術領域：
本發明屬于無線通信、嵌入式系統等技術領域。具體涉及一種基于自主型微波及無線網絡的智慧城市公交電子站牌系統。
背景技術：
國外部分在日本，公交系統電子化、信息化的趨勢早在2000年就被提出，現在存在的公交系統從2000年左右開始投入使用。但是，由于國內目前沒有類似資料和數字，此處先以日本的公交定位系統為例進行說明。2004年8月開始，大約有80個公交運營事業者導入了公交定位系統。在這樣的狀況里，據JICE的調查，日本全國27個實驗性應用的公交定位系統中，8個已經停止了服務。 在日本，公交定位系統的應用率是公交運營業者的16%的原因是，在公交定位系統導入時， 需要諸多的初期費用和后期費用。其次，另外的一個終止信息提供的原因是，公交定位系統的運營費用非常高。因為這些系統在使用GPS車載定位器的時候，采用了 packet communication的方式，利用NTT docomo提供的packet通信網絡，也即GPS+GSM模塊，將車輛收到的來自3 12顆定位衛星的定位信息通過docomo的網絡發送給接收站，再通過數據的采集和傳輸，將數據發送到中心服務器進行分析、處理。就這種方式來說，因為NTT作為國家的通信網絡，覆蓋范圍全國，因此不可否認，在公交道路定位系統和電子站牌系統的覆蓋上來說，占有著天時地利的優勢。可是，由于使用了第三方的NTT docomo無線包通信網絡，使得公交系統運營事業者不得不在初期設備和使用費用投入之后，還需要向第三方的NTT繳納每年產生的巨額通信網絡使用費用和通信費用。舉例來說，在某一個地區的路線公交的事例中，會產生約750萬日元/年的運行費用(信息提供路線11條路線，車載器臺數70臺)。這個費用，是按照一次的乘車費用160日元(該公交線路的最低乘車費用)，相當一年約43，000人的乘客數的情況來計算的費用。要確保支付這種每年都會產生的通信費用，對公交運營者、政府財政來說都是不小的負擔。國內部分目前，以杭州為首，投入使用的公交電子系統也陸續出現，雖然也顯示了信息化帶來的電子化站牌的初貌，但是，確實極不成熟的產品。公交電子站牌的第一次的革新電子化的公交車站牌的出現為代表。這種的公交系統的電子站牌部分采用了 LED 單色點式顯示的屏幕，對公交的到站信息和天氣等情況進行了預報。但是，卻被LED屏幕本身的特性所限制。眾所周知，LED屏幕只能通過閃爍和滾動兩種方式來顯示信息，于是，一塊被安裝在公交站牌頂部的LED屏幕只能一次顯示1、2行的公交信息，而且因為一次顯示不完、還要滾動地顯示。這對城市中一個站點就有大約十個線路的公交車通過的情況來說根本不能夠滿足，乘客在等車受到心理壓力的同時，還要對滾動的屏幕保持期待，這不僅沒有方便乘客，反而增加了乘客的等待心理負擔。其次，個別的電子系統將車輛信息精確到米、 秒，不僅自己的計算模型做不到這樣的精確計算和預測，而且因為這樣的失誤，給乘客帶來了不必要的麻煩。因此，這樣的做法不僅毫無意義，而且模糊了公交電子站牌的焦點所在。第二次革新以全彩色的液晶LCD屏幕出現為代表。系統在露天的電子站牌上破天荒的大膽采用了大屏幕液晶，在顯示一些乘客并不關心的天氣等信息之外，更有甚者提供了觸摸屏幕的控制顯示功能。先不說單單一個電子站牌的造價動輒上萬元、和暴露戶外時這些系統的容易損壞的“特性”，原本顯示車輛到站信息和位置信息的電子站牌的特性卻完全“退化” 了。正是因為這些系統在設計時華而不實的特性，使得目前沒有一個實用的系統被廣泛的應用和普及。可見采用全彩液晶屏幕的必要性和使用設備的投資預算等都是非常重要的因素。其次，在戶外，在電子站牌系統中對系統的健壯性有較高的要求的情況，采用這種本身就非常脆弱的液晶和可觸控的屏幕是非常不科學的設計。另外，目前國內的系統中主要數據通信的部分采用了兩種方式，一種是采用手機無線網絡覆蓋的無線通信，另外一種就是采用地下鋪設光纜的有線通信方式。如前所述，采用手機GSM或GPRS網絡通信方式的話，公交系統運營商需要每年給中國移動等數據通信業務提供商繳納巨額通信費用。而如果采用有線的方式的話，由于地下光纜和有線接觸的易損特性，經常的故障和系統配置時需要的大范圍的二次施工、巨額光纜購置費用等，都是造成這些系統失敗、不能被廣泛普及的直接原因。對于上述的公交電子站牌系統來說，主要分為兩種實現方式一種是利用有線的方式進行數據傳輸。這種電子站牌的使用因為是依靠有線的數據傳輸模式，通常需要二次施工，在地下鋪設光纖，這不僅對公交公司來說是一個巨大的投資，同時，光纖常常會因為接觸以及設備故障等問題出現故障，導致大面積大范圍的電子車站牌癱瘓。第二種方式， 是通過中國移動或其他GSM、GPRS網絡進行通信，傳輸公交車位置信息和站牌信息。雖然具有中國移動最廣泛的網絡覆蓋的優勢，卻由于使用無線移動網絡產生的巨額通信使用費用，導致很難、或者根本不會被推廣普及應用。同時，以上的這些公交電子站牌系統在站牌設計方面，采用了電子化LED屏幕或全彩色的LCD液晶屏幕，但是卻將公交使用信息全部文字化，違背了最基本的以人為本的人機界面設計常識，造成了乘客在理解和候車之余再次的心里期待的壓力。不但沒有方便乘客，相反給乘客的候車行為造成了負擔，華而不實，忽視了站牌的本來作用。
發明內容
智慧城市(公共交通)信息管理系統是針對傳統公交事業提出的智能化信息化的解決方案。它將最新的GPS全球定位技術與無線通信技術相結合，使用成熟的人機界面與系統設計，以應用服務解決方案的角色提供給傳統公交系統一次徹底的革新。系統主要由四大部分組成車載信息處理系統、電子站牌系統、無線通信系統和智慧城市公交信息管理系統。1.車載信息處理系統車載信息處理系統的前端是由GPS衛星定位模塊、嵌入式控制模塊和無線傳輸模塊組成的。這三個模塊被同時封裝在安裝在公交車輛上面的公交定位器內。GPS衛星模塊可以接收多顆衛星在空中的定位信號，控制模塊使得這些經度、緯度、時間和車輛信息等通過無線的方式發送到接收設備，使遠端的處理器能夠得到實時的公交車運行和位置信息， 從而進行計算和預測、控制。2.公交車站電子站牌系統電子站牌系統是是對每個現在的公交站牌的重新設計、制造和革新。傳統的公交系統站牌只能顯示起點開始到終點結束的文字化信息。但是，公交的乘客卻不能對這些文字站名的所在地理位置有一個最直觀的把握和了解。因此，我們提倡一種新的，包含地理信息的站名顯示方法，將類似地圖的公交車運行線路地理信息也直觀地顯示在公交站牌上， 方便乘客。電子站牌系統除了將更人性化的顯示站名信息外，主要是將采用自行設計的站牌設計外觀和控制系統。這種站牌使得公交車的站牌可以顯示公交車輛的位置信息和經過計算的到站時刻等方便乘客的信息。同時，公車站牌中應用無線通信技術，可以實時與主站進行數據通信和控制，使乘客得到最新的實時公交車運行狀況和地理位置信息的同時，也在控制中心生成對所有車輛、以及交通運行狀況的整體控制信息。更加方便公交運營事業者。同時，在能源供應方面，我們將視地區和環境特點采用太陽能發電的供電解決方案，使得電子站牌系統在實施的過程中不需要二次施工，即插即用。另外，考慮到現有公交系統對于廣告投放的需求，我們在系統中結合了方便公交公司進行廣告投放的廣告傳輸及遠程控制模塊，實現了遠端便于控制的廣告投放功能，大大節約了以往需要定期更換紙質廣告媒介的費用和大量的人力。3.無線通信系統傳統的GPS應用在公交通信系統時，都會采用GSM或GPRS網絡通信模塊，但是因為網絡使用費用問題，我們決定采用完全自主的無線數傳網絡和微波通信系統，二網合一， 大幅縮減了公共交通事業者的投入資金，實現了一次性投資，永久使用的方案設計目標。4.智慧城市公交信息管理系統在智能信息管理系統中，需要對實時獲得的公交車地理位置和車況信息進行分析和控制、管理。在公交車進入站點附近區域、脫離站點的時刻，對相應的電子站牌控制系統發出控制以及顯示的指示。同時，對公交車的運行時間、到站時間等運用先進的數學模型進行時間預測。本系統將公交車輛上搭載的GPS車載終端中的車輛位置信息收集，通過公交電子站牌的方式，向公交乘客提供公車到站時間以及當前的位置信息。同時，也向道路管理事業者提供道路堵車信息等相關有用數據。通過這些服務，可以有效的提高公交的乘客的出行便利性，推進公交運行管理的效率化，道路有關信息的調查的效率化。
圖1是本發明的系統設計方案模型圖2是本發明的工作流程圖
具體實施例方式
5
下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。參見圖4，車載信息處理系統(A)包括嵌入式處理模塊，車載GPS模塊，遠距離無線數傳模塊。GPS模塊將經度、緯度、速度等信息發送到嵌入式處理模塊，同時嵌入式處理模塊在數據包中加入其他車輛信息、車輛ID，通過無線數傳網絡(i)發送到公交車站電子站牌系統(B)。公交車站電子站牌系統通過無線數傳模塊接收到GPS及車輛信息后，將此信息和站牌運行狀況、站牌ID、廣告投放情況等信息進行打包封裝，然后通過微波通信網(ii)發送到覆蓋城市的微波基站及傳輸控制系統(C)。微波傳輸控制系統(C)通過hternet網絡連接(有線或無線)將接收到的上述數據發送給智慧城市公交信息管理系統(D)。在智慧城市公交信息管理系統(D)中，通過與日常路線運行情況的均值對比、使用預測模型對車輛到站時間和交通堵塞狀況、公交車輛運行狀況作出預測，將預測的信息和車輛位置狀態信息通過hternet網絡傳回到微波基站及傳輸控制系統(C)。微波基站及傳輸控制系統(C)將站牌的顯示和控制信息、車輛中的顯示和控制信息通過微波通信網絡 ( )發送到公交車站的電子站牌嵌入式系統(B)。依據對接收到的數據包的識別，公交電子站牌(B)通過電磁、光電等顯示手段，對到站車輛及車輛運行狀況作出顯示。與此同時， 公交電子站牌(B)將車輛的顯示和控制信息發送回車載信息處理系統(A)。智慧城市信息管理系統⑶通過internet網絡(iii)將廣告視頻、圖像等媒體信息以數據包的形式傳輸到微波基站的控制系統(C)中，同時向微波基站所覆蓋的范圍內的所有公交電子站牌(B1、B2、B3、…、Bn)進行廣播式的傳輸。在傳輸完成后，電子站牌系統 ⑶通過遠距離無線數傳網絡(i)，可以再將廣告數據傳輸到車載嵌入式模塊(A1、A2、…、 An)中，從而完成“1個遠端控制全城廣告投放”的系統功能。
權利要求
1.一種全自主型公交電子站牌系統，其特征在于系統基于自行搭建的微波通信(ii) 和無線數傳網絡(i)，主要包括車載信息處理系統(A)、電子站牌系統(B)、無線通信系統 (i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(D)，實現了公交車輛運行信息的顯示和廣告投放的功能。
2.根據權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統，其特征在于全自主型公交電子站牌系統基于自行搭建的微波通信(ii)和無線數傳網絡(i)，系統中車輛與站牌、站牌與站牌之間的通信采用的是無線數傳網絡(i)，站牌與微波基站間通信采用微波通信方式 (ii)，微波基站及傳輸控制系統(C)與智慧城市公交信息管理系統(D)間采用hternet網絡連接(iii)的方式進行數據傳輸。
3.根據權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統，其特征在于全自主型公交電子站牌系統主要包括車載信息處理系統(A)、電子站牌系統(B)、無線通信系統(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(D)，全自主型公交電子站牌系統的車載信息處理系統由GPS 衛星定位接收芯片、GPS數據處理模塊、嵌入式處理模塊、無線數據傳輸模塊組成，車載信息處理系統的GPS數據處理模塊將GPS協議的定位信息和車輛ID信息通過超遠距離無線數傳模塊發送到電子站牌系統。
4.根據權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統，其特征在于全自主型公交電子站牌系統主要包括車載信息處理系統(A)、電子站牌系統(B)、無線通信系統(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(D)，全自主型公交電子站牌系統的電子站牌基于嵌入式系統， 包括無線數傳模塊、微波通信模塊、車輛信息顯示控制模塊、燈箱照明控制模塊、廣告視頻解碼模塊、視頻驅動模塊、廣告顯示模塊、電壓控制及轉換模塊、語音模塊，它將接收到的公車GPS信息封裝，加上帶有站牌ID及站牌狀態信息的包頭，將新數據包發送到微波基站，同時，識別接收到微波基站傳來的控制信息和指令、廣告數據包和控制指令，基于這些數據包的識別，通過嵌入式系統完成站牌上車輛位置信息的顯示和廣告數據的存儲、視頻文件的播放及傳輸功能。
5.根據權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統，其特征在于全自主型公交電子站牌系統主要包括車載信息處理系統(A)、電子站牌系統(B)、無線通信系統(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(D)，全自主型公交電子站牌系統的無線通信系統(i、ii、C)由微波通信網絡(ii)無線數傳網絡(i)構成，微波基站(C)與公交電子站牌(B)間通信基于雙向的星型網絡結構，公交電子站牌(B)與公交車載信息處理系統(A)間通信也符合雙向的星型網絡結構。
6.根據權利要求1所述的全自主型公交電子站牌系統，其特征在于全自主型公交電子站牌系統主要包括車載信息處理系統(A)、電子站牌系統(B)、無線通信系統(i、ii、C)和智慧城市公交信息管理系統(D)，全自主型公交電子站牌系統的智慧城市公交信息管理系統(D)作為計算和車輛到站情況預測總控中心，在收到車輛位置信息的數據包后，對其中數據進行識別，并根據預測模型和數據庫中存儲的以往經驗數據進行對比，預測車輛到站時刻和到站所需時間等信息，同時在系統中通過可視化界面顯示車輛位置、運行狀況、站牌狀態、廣告播放狀態等信息，并提供給用戶廣告視頻上傳和播放控制等功能的可視化操作界面。
全文摘要
全自主型公交電子站牌系統是基于微波及無線網絡的、針對傳統公交事業提出的智能化解決方案。它包括車載信息處理系統、電子站牌系統、無線通信系統和智慧城市公交信息管理系統。系統使用成熟的人機界面與系統設計，將GPS全球定位技術與微波通信、無線通信技術相結合，采用自搭建的全無線式通信網絡，不依靠第三方網絡數據傳輸服務(如GPRS等)，為公交運營公司節約了每年巨額的通信費用。同時系統不需要鋪設地下數據傳輸線路，避免了二次施工，更易普及。在此基礎上，系統增加了廣告投放功能，使得“一個遠端管理全城廣告投放”的有效作業方式成為可能，大大節約了以往紙質廣告所需成本和人力，具有以往公交電子站牌不可比擬的優點。
文檔編號G08G1/09GK102214397SQ20101014407
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優先權日2010年4月9日
發明者王凱平 申請人:王凱平