基于多用戶協(xié)同的公交車(chē)輛到站時(shí)間預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于時(shí)間預(yù)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多用戶協(xié)同的公交車(chē)輛到站時(shí) 間預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著世界飛速的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)交通的需求量不斷增大，而與之相對(duì)的是交通整 體發(fā)展上的落后，這樣的矛盾如今日益突出。各大、中城市中頻頻出現(xiàn)堵車(chē)、交通事故，甚至 一些城市被稱為"堵城"。對(duì)于此問(wèn)題一個(gè)很好的解決方案便是加大對(duì)公共交通的建設(shè)，改 善公共交通的服務(wù)水平，建立更加發(fā)達(dá)的公共交通網(wǎng)絡(luò)，讓更多的乘客愿意去乘坐公共交 通出行，以此實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展。在各種城市公共交通工具之中，公交汽車(chē)無(wú)疑是我國(guó) 的主力軍。其特點(diǎn)是機(jī)動(dòng)性好、投資少、操縱輕便等。適用于不同層次的乘客。隨著公交車(chē) 對(duì)于城市發(fā)展的重要意義被認(rèn)可，開(kāi)發(fā)智能交通系統(tǒng)的想法也漸漸地被提了出來(lái)。
[0003] 與此同時(shí)，信息技術(shù)發(fā)展突飛猛進(jìn)。日漸普及的移動(dòng)智能終端為智能公共交通網(wǎng) 絡(luò)的建設(shè)提供了優(yōu)質(zhì)載體，它具有便攜、功能集中等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了許多專業(yè)設(shè)備具有的功 能。
[0004] 智能交通系統(tǒng)在美國(guó)被稱為"先進(jìn)的交通系統(tǒng)"，是在公交網(wǎng)絡(luò)分配、公交調(diào)度等 關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研宄的前提下，利用系統(tǒng)工程理論和方法，將現(xiàn)代通信、信息、電子控制、計(jì)算 機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、GPS和GIS等高新科技集成應(yīng)用于公共交通系統(tǒng)，并通過(guò)建立公交智能化管理系 統(tǒng)等方式實(shí)現(xiàn)公交調(diào)度、運(yùn)營(yíng)、管理的信息化和智能化，為出行者提供更加安全、舒適、便捷 的公共交通服務(wù)。
[0005] 目前，在一些發(fā)達(dá)國(guó)家，如英國(guó)倫敦，日本東京，在各個(gè)公交車(chē)站都有電子顯示牌 顯示下一輛車(chē)的到達(dá)時(shí)間，不僅如此，乘客還可以通過(guò)因特網(wǎng)來(lái)查詢公交車(chē)的到站時(shí)間，非 常方便快捷。而在我國(guó)，公交系統(tǒng)仍舊相對(duì)落后，在大多數(shù)的城市，公交車(chē)多采用"定點(diǎn)發(fā) 車(chē)，兩頭卡點(diǎn)"的方式，而且經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)"大間隔"的現(xiàn)象，非常影響公交客運(yùn)的服務(wù)質(zhì)量。 根據(jù)美國(guó)曾針對(duì)乘客所關(guān)心的公交信息種類(lèi)進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查，公交車(chē)輛到站時(shí)間為出行者 最為關(guān)心的信息之一。所以加快發(fā)展智能交通系統(tǒng)，提供給乘客更便捷的體驗(yàn)，是非常必要 的。
[0006] 目前現(xiàn)有對(duì)于公交到站時(shí)間預(yù)測(cè)方面的研宄，主要是收集大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分 析，再選用靜態(tài)的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)，不具備實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，對(duì)突發(fā)狀況的預(yù)計(jì)也不及時(shí)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于多用戶協(xié)同的公交車(chē)輛到站時(shí)間 預(yù)測(cè)系統(tǒng)及方法。
[0008] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0009] 基于多用戶協(xié)同的公交車(chē)輛到站時(shí)間預(yù)測(cè)系統(tǒng)，包括多個(gè)智能移動(dòng)設(shè)備和后臺(tái)服 務(wù)器；
[0010] 智能移動(dòng)設(shè)備用于實(shí)時(shí)定位用戶所在地理位置，將用戶所在地理位置定位數(shù)據(jù)、 用戶乘坐的公交線路及目標(biāo)車(chē)站名稱發(fā)送到后臺(tái)服務(wù)器，并將后臺(tái)服務(wù)器預(yù)測(cè)的到站時(shí)間 預(yù)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)顯示給用戶；
[0011] 后臺(tái)服務(wù)器用于存儲(chǔ)各公交車(chē)站的地理位置，進(jìn)行基于公交線路定位、到站時(shí)間 預(yù)測(cè)和到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果校正，并將到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)送至智能移動(dòng)設(shè)備。
[0012] 智能移動(dòng)設(shè)備設(shè)置節(jié)點(diǎn)定位及到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果顯示單元，用于定位用戶所在地 理位置、將用戶所在地理位置定位數(shù)據(jù)、用戶乘坐的公交線路及目標(biāo)車(chē)站名稱發(fā)送到后臺(tái) 服務(wù)器，并將后臺(tái)服務(wù)器預(yù)測(cè)的到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果顯示。
[0013] 后臺(tái)服務(wù)器設(shè)置基于公交線路的節(jié)點(diǎn)定位單元、到站時(shí)間預(yù)測(cè)單元和預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性 校正單元；
[0014] 基于公交線路的節(jié)點(diǎn)定位單元：確定該公交線路行駛線路以及該公交線路上的各 個(gè)站點(diǎn)和各個(gè)拐點(diǎn)的地理位置數(shù)據(jù)并映射到高斯坐標(biāo)平面，進(jìn)而確定用戶在公交線路上的 相對(duì)位置；
[0015] 到站時(shí)間預(yù)測(cè)單元：獲取用戶所在位置與目標(biāo)車(chē)站之間的路段上所有臨近站點(diǎn)間 的所有工作節(jié)點(diǎn)提交的地理位置信息；根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和用戶當(dāng)前地理位置定位數(shù)據(jù)選取可 供參考的工作節(jié)點(diǎn)確定各路段上車(chē)輛平均行進(jìn)速度，進(jìn)而得到各個(gè)路段間的車(chē)輛通行所用 的平均時(shí)間并求和即到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果；
[0016] 預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性校正單元：對(duì)位于發(fā)生交通擁堵路段上的工作節(jié)點(diǎn)的到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié) 果進(jìn)行準(zhǔn)確性校正，更新到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果；再次獲取發(fā)生交通堵車(chē)路段上的工作節(jié)點(diǎn)的 地理位置定位數(shù)據(jù)，若該路段不存在交通擁堵現(xiàn)象，則重新計(jì)算該路段車(chē)輛通行時(shí)間，更新 到站時(shí)間預(yù)測(cè)結(jié)果。
[0017] 采用所述的公交車(chē)輛到站時(shí)間預(yù)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行公交車(chē)輛到站時(shí)間預(yù)測(cè)的方法，包括 以下步驟：
[0018] 步驟1、多個(gè)用戶通過(guò)智能移動(dòng)設(shè)備實(shí)時(shí)定位其所在地理位置，并將地理位置定位 數(shù)據(jù)、乘坐的公交線路號(hào)以及目標(biāo)車(chē)站的名稱提交給后臺(tái)服務(wù)器，將實(shí)時(shí)定位所在地理位 置的智能移動(dòng)設(shè)備作為工作節(jié)點(diǎn)；
[0019] 步驟2、后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行基于公交線路定位；
[0020] 步驟2. 1、根據(jù)用戶乘坐的公交線路確定該公交線路行駛線路以及該公交線路上 的各個(gè)站點(diǎn)和各個(gè)拐點(diǎn)的地理位置數(shù)據(jù)；
[0021] 步驟2. 2、后臺(tái)服務(wù)器處理各個(gè)站點(diǎn)以及各個(gè)拐點(diǎn)的地理位置數(shù)據(jù)，并將其映射到 高斯坐標(biāo)平面；
[0022] 步驟2. 3、后臺(tái)服務(wù)器參照映射到高斯坐標(biāo)平面的相鄰拐點(diǎn)地理位置數(shù)據(jù)處理用 戶地理定位位置并確定用戶在公交線路上的相對(duì)位置，將用戶在公交線路上的相對(duì)位置作 為到站時(shí)刻預(yù)測(cè)的依據(jù)；
[0023] 步驟3、后臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行到站時(shí)間預(yù)測(cè)；
[0024] 步驟3. 1、獲取用戶所在位置與目標(biāo)車(chē)站之間的路段上所有臨近站點(diǎn)間的所有工 作節(jié)點(diǎn)提交的地理位置信息；
[0025] 所述路段即存在工作節(jié)點(diǎn)且距離最近的兩個(gè)站點(diǎn)間的線路；
[0026] 步驟3. 2、根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和用戶當(dāng)前地理位置定位數(shù)據(jù)選取可供參考的工作節(jié)點(diǎn) 確定各路段上車(chē)輛平均行進(jìn)速度；
[0027] 選取可供參考的工作節(jié)點(diǎn)分為以下兩種情況：
[0028] a、各路段上均只有一輛公交車(chē)即一組運(yùn)行狀態(tài)相同的工作節(jié)點(diǎn)：選取當(dāng)前時(shí)刻位 于用戶所在路段的沿公交線路正方向前方到站的各路段上的工作節(jié)點(diǎn)，根據(jù)前方到站的各 路段上的工作節(jié)點(diǎn)提交的地理位置定位數(shù)據(jù)計(jì)算各路段上車(chē)輛的平均行進(jìn)速度；
[0029] 所述運(yùn)行狀態(tài)相同的工作節(jié)點(diǎn)指工作節(jié)點(diǎn)間的直線距離不超過(guò)公交車(chē)的長(zhǎng)度且 在相同時(shí)刻瞬時(shí)速度的差值在一定范圍之內(nèi)；
[0030] 所述公交線路正方向定義為從始發(fā)站到終點(diǎn)站，各路段的首站點(diǎn)至尾站點(diǎn)的線路 均沿公交線路正方向定義；
[0031] 以單個(gè)路段進(jìn)行分析：一個(gè)路段只有一組工作節(jié)點(diǎn)，則隨機(jī)選取其中一個(gè)工作節(jié) 點(diǎn)采集在該路段的首尾站點(diǎn)的地理位置數(shù)據(jù)以及此工作節(jié)點(diǎn)的速度信息，通過(guò)將地理位置 數(shù)據(jù)計(jì)算得到兩個(gè)站點(diǎn)間的距離，這個(gè)距離除以此工作節(jié)點(diǎn)的速度即此單路段通行所需的 時(shí)間。
[0032] b、某路段上有多輛公交車(chē)即多組運(yùn)行狀態(tài)相同的工作節(jié)點(diǎn)：選取地理位置定位數(shù) 據(jù)最接近該路段首站點(diǎn)的那組工作節(jié)點(diǎn)，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻位于該組工作節(jié)點(diǎn)所在路段的沿公 交線路正方向前方到站的各路段上的工作節(jié)點(diǎn)提交的地理位置定位數(shù)據(jù)，計(jì)算各路段上車(chē) 輛的平均行進(jìn)速度；
[0033] 步驟3. 3、根據(jù)各路段上車(chē)輛的平均行進(jìn)速度和各路段的首尾站點(diǎn)間的路程，計(jì)算 得到各個(gè)路段的車(chē)輛通行所用的平均時(shí)間；
[0034] 步驟3. 4、當(dāng)前時(shí)刻位于該組工作節(jié)點(diǎn)所在路段的沿公交線路正方向前方到站的 各個(gè)路段的車(chē)輛通行所用平均時(shí)間求和，即到