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公交信息服务系统的设计

发布时间:2020-07-01 00:40:00 阅读: 来源:调速器厂家

公共交通信息服务系统是智能公共交通系统的重要组成部分。该系统通过电子站牌为乘客提供正在运营的公交车辆行车位置信息,为乘客提供实时服务,例如公交车辆的当前位置、到站时间、离站时间和延误等,方便出行。

本文引用地址:系统由调度监控中心、公交车载设备、上行无线数据传输、下行无线数据传输和电子站牌等部分组成。在城市公共交通智能化调度监控系统中,采用GPS卫星定位,GIS地理信息处理,无线通信以及计算机管理技术等,可实现对运营中车辆的动态监控管理;应用常规通信,集群通信,CDPD蜂窝数字式分组数据交换网或GSM短信息传输,实现车辆位置信息的上行传输;应用调频多工高速数据广播系统或寻呼技术或CDPD蜂窝数字式分组数据交换网,实现车辆位置信息的下行传输,将运营中的车辆位置信息通过电子站牌显示出来,为候车乘客提供公共交通行车信息服务。

系统首先将正在运营的公交车辆GPS位置信息通过上行无线数据传输方式送到公交调度监控中心,经过实时数据处理后再通过下行无线数据的方式将公交车辆的位置信息传送给电子显示候车站牌。最后通过电子站牌的显示,乘客即可获悉当前公交车辆的位置信息和时间信息等,方便其做出候车选择。

公交车辆上的设备有GPS卫星定位信息接收,车辆位置信息的上行传输及与调度监控中心数据和话音通信信息交流等功能。采用GPS接收机和车载无线数据通信终端可实现这些功能。通信终端除传送公交车辆的定位信息外,也可以完成车辆调度和司机汇报情况等任务。车载设备由GPS接收天线、GPS接收机、通信控制器、无线收发信机和天线等组成。GPS接收机通过GPS接收天线接收GPS C/A码信号,计算出车辆所在的位置的经度、纬度、移动速度及精确时间等参数,送给数据控制器进行处理,通过车载无线数据通信终端将其发送至调度监控中心,并通过计算机网络在数字地图上动态显示出来。通过车载无线数据通信终端还可以将一些短数据信息送到调度监控中心或者和调度监控中心通话,调度监控中心也可以向车载无线数据通信终端发送一些调度短信息,并在通信终端显示。

应用常规通信、集群通信、GSM短信息传输或CDPD蜂窝数字式分组数据交换网等,可实现车辆位置信息的上行传输。

常规通信设计、组网、使用都比较简单,但其作用范围较小。集群通信是专用的调度指挥系统,分模拟集群和数字集群。模拟集群为通话而设计,要传输数据需要另加调制解调器,接续时间长。数字集群虽比模拟集群传输质量高, 速度快,抗干扰能力强,但仍有接续时间长的问题。GSM数字蜂窝移动通信系统具有系统容量大、覆盖范围广、组网灵活、通信质量高、价格低廉等优点。并且GSM短信息传输利用信令信道而不占用业务信道,不要求建立端到端的双向通信链路,采用存储转发方式,因而受话音业务影响小,接续时间短,并且不丢失数据。这些特点是集群和常规通信方式难以做到的。GSM短信息用数据传输,其覆盖范围大,可全国漫游,但传输时延将与网络的设计有关,影响信息的实时性。

CDPD蜂窝数字式分组数据交换网具有较好的技术性能:传输速度快,抗干扰性好,系统容量大,可靠性高,也可用来传递公交车辆的运营数据,缺点是该网络属纯数据网,没有话音业务。

CDPD由以下四部分组成:移动终端系统(MES)、移动数据基站(MDBS)、移动数据交换系统(MDIS)和CDPD骨干网,其网络结构如图1所示。

移动终端系统(MES):它由移动终端和CDPD无线Modem组成。 CDPD无线Modem负责管理无线链路和协议。通常,移动终端与无线Modem之间的通信采用标准的串口协议,如:串行网际协议(SLIP)或点对点协议(PPP)。 Modem接口有RS-232, PCMCIA和内置PCI插槽型。

移动数据基站(MDBS):每个基站最多可安装六块信道板,每块信道板为移动终端提供一个19.2kbps的空中接入,使移动终端进行全双工分组数据传输,同时它也负责频谱监测、频率管理。它通过一根64kbps帧中继与交换机相联。

移动数据交换系统(MDIS):由分组服务器和管理服务器组成。分组服务器负责数据分组交换,管理服务器负责用户账号、计费和移动性管理,移动性管理采用Internet标准组织IETF(Internet Engineering Task Force)制定的移动IP模式。

CDPD骨干网:由通用的中间系统(IS)组成,实质上是IP路由器。IS提供无连接的数据报业务,根据每个分组的目的地址和当前的网络拓扑对分组进行路由。CDPD是基于TCP/IP的开放系统,可方便接入Internet,还支持OSI标准协议CLNP(无连接的网络协议)。CDPD系统采用空间分集接收技术及FEC与ARQ相结合的差错控制技术,可改善无线传输衰减和多径效应等造成的信号损伤,提高系统的可靠性。CDPD是无线IP网络,每个无线终端都有自己的IP地址,可以方便地与其它通信网络(如DDN、X.25和ISDN等)进行互联。CDPD网络作为数据通信网络,一般按数据量计费,由于其链路的使用效率较高,所以费用比较便宜。CDPD技术不同于以电路交换为基础的移动通信技术,采用分组数据传输,特别适用于突发数据的传输。电路交换进行的数据通信首先必须进行连接,以致接续时间很长而实际传输时间又很短, CDPD技术避免了这种弊病。实际上,在车辆管理系统中,不论是移动终端送至监控中心的定位数据,还是下行的控制指令,都属于小数据量信息,因此作为这种应用, CDPD技术是一种优选方案。当然,由于CDPD开发较晚,正处于成长期,所以网络的覆盖问题还有待于进一步完善。

调度监控中心包括天线、无线收发信机、通信控制器、GIS系统、计算机网络、大屏幕等。调度监控中心的无线收发信机接收各车载无线数据通信终端发送来的位置和其它信息,同时也可通过无线收发信机向各车载无线数据通信终端发送控制命令。通信控制器负责数据处理和接口功能并将结果送到计算机网络或无线收发信机。计算机网络系统将车辆的位置显示在显示器或大屏幕上,供调度人员指挥。

GIS系统的主要功能是将车辆的位置显示在电子地图上,能够多层次、多窗口、多屏幕图像显示。可以选择和锁定移动目标使之始终处于监控之中,并有自动漫游的功能;可对所监控的目标窗口进行多级放大和缩小、对多窗口进行平铺和层叠;可以显示目标轨迹及轨迹保存控制和对目标进行数据管理。

调度监控中心接收所辖车辆的运营数据,并在电子地图上显示运营线路、车辆的运营状态,公交调度根据运营调度的需要处理所接收的数据,汇总运营数据,制定统计图表,同时将各线路运营车辆的动态位置信息发往线路调度室及电子站牌。调度监控中心还具备与所辖线路调度室及车辆进行通话的能力,以便在出现交通堵塞等情况时,能及时调度车辆。调度监控中心能够将车载无线数据通信终端传回的信息与车辆的运营时刻表自动进行对照,对车辆的运营状况进行评价,以便调度人员对行车计划进行调整,满足各线路的乘客需求。

线路调度室则负责接收调度监控中心传来的本线路所辖车辆位置信息,存储和处理收到的信息,并在电子地图上显示,保持与调度监控中心及所辖车辆的联系。

车辆位置信息的下行传输使用调频多工高速数据广播系统。即调度监控中心将车辆位置信息编辑成数据帧,通过无线或有线手段将组帧的数据传到调频广播发射机的编码器,经处理后由调频多工高速数据广播发送到各电子站牌和线路调度室,这种办法覆盖面积大,无须占用额外的频谱资源,快速点对面传输,数据速率高,可靠价廉。

现有的调频广播基带频谱如图2所示,除了可容纳一套立体声或单声道主节目广播信号外,尚有一部分可利用的频谱空间,在传送主节目的同时传送其它的附加信息,如得到广泛应用的EBU RDS系统,占用57±2.4KHz的频谱。为兼容RDS系统,FMHDS采用的副载波为70KHz,带宽为±9KHz。为实现足够大的接收范围,尽量减少对主信号的影响,FMHDS副载波频偏应在±4~±7.5KHz。

调频多工高速数据广播系统(FM multiplex High speed Data System,FMHDS),系统采用DQPSK调制方式,具有17.5Kbps和28Kbps两种传输速率,副载波频率为70KHz,可以兼容EBU的RDS系统。为了使数据系统在有噪声、多径干扰和移动接收的情况下仍有尽可能高的传输质量,FMHDS采用较为先进的通信技术,如全数字化信号处理,R-S信道编解码,卷积交织等。具有个人寻呼、群呼、分类授权接收等功能。

FMHDS 可以直接接入现有的数以千计的调频广播电台,只须增加一个编码器、计算机和必要的通信线路,有数万元的投资即可投入运行。面对广大用户的接收机,由前端调频收音机和数据解码器构成,批量生产成本低廉,数据播发能力却为十几甚至数十个BP机台的总和。FMHDS 整套系统硬软件的开发及接口协议均已自主完成,拥有完整的知识产权。所以可根据实际需要灵活地构成系统,最大限度地发挥 FMHDS 的应用潜力。

调频数据广播无须敷设有线入户网络,运行费用与用户数无关,可快速点对面传输,无须占用额外的频谱资源,适合移动接收。因此完全满足传输数据、压缩静止图像甚至语音的大范围、多用户的公共交通信息服务系统。

电子站牌接收下行的车辆位置信息后,经译码和数据处理后驱动LED,以LED光点的形式向乘客显示出本线路来车方向运营车的动态位置。其分辨率为二分之一个站距,即车站为一个光点,站间为一个光点。

电子站牌上部与普通站牌一样,显示行车线路,首末车时间,行车区间,经停站等,下部的红绿双色光带以绿灯表示正常行驶车辆的位置,以红灯表示行驶车辆堵塞或故障的位置,以双色灯表示末班车。候车乘客可以清楚地知道其所要等候的车现在何处,何时进站,一目了然。如前方堵车,也可以显示出来,供乘客参考。

电子站牌除了能动态地显示车辆的位置信息外,还具有显示车辆预计到站所需要的时间,当前时间及末班车的信息等。

应用公交信息服务系统,使乘客的出行更加便捷,并提高公交运输的社会效益。发展公共交通信息服务系统,可使公共交通更加顺畅,运行更加快捷和准确。随着公共交通服务质量的提高,乘坐公共交通的人会越来越多,将有效地缓解城市交通的拥堵问题,给现代化城市增添一条靓丽的风景。■

参考文献

1 扬东凯,张其善,集群通信技术在GPS车辆监控系统中的应用,电子产品世界,2000,76(2)

2 艾贺申,高海龙,美国智能运输系统(ITS)研究进展,河南交通科技,1999,19(4)

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