（交通运输规划与管理专业论文）基于手机短信的公交信息查询系统研究.pdf

福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 基于手机短信的公交信息查询系统研究 摘要：交通拥堵是目前众多城市普遍存在的问题，也制约着城市经济的可持续发展解决 城市交通拥堵问题的关键是大力发展公共交通，如何提高公共交通的服务质量，开发公共 交通智能信息系统，已逐步成为全社会关注和讨论的重点本文在深入研究的基础上，结 合g p s 定位技术、g s m 短消息技术，提出一种静动态相结合的公交信息查询系统 首先，对国内外城市公交信息系统的相关研究进行介绍，在此基础上分析公交信息查 询系统的用户主体、信息需求及用户服务，指出了利用手机短信查询公交信息的可行性及 优越性 其次，结合g p s 定位技术和g p r s 通信技术，设计了公交车载定位器，以福州市的公 交线路为例，完成公交车辆定位数据的采集、提取、分析过程，并创建静动态相结合的公 交信息数据库通过分析公交乘客在出行路径选择过程中的主要影响因素，结合常用的最 短路径算法及其局限性，根据计算机c p u 的处理速度和公交的实际情况，以换乘次数最少 为第一约束条件，采用基于二维表的折半查找方法来实现公交乘客最优路径的选择，提高 了系统的查询速度 最后，利用g s m 设备与应用软件构建短信中心，设计了系统软件架构应用v b 程序 语言实现数据库的访问以及公交乘客与信息中心的通信，完成了基于手机短信的公交信息 查询系统，使得手机用户可随时随地方便查询福州市的公交线路、公交站点、公交换乘等 信息，并结合采集到的定位数据，显示公交车辆的实时位置信息，有利于提高公交服务质 量，吸引大量出行者使用公交。 关键词：公交信息系统；定位；数据库；最优路径；手机短信 中图分类号：u 4 9 1文献识别码：a a s t u d yo nb u si n f o r m a t i o ni n q u i r ys y s t e mb a s e do n m o b i l ep h o n es h o r tm e s s a g e a b s t r a c t ：t r a f f i cj a l nw h i c hi sr e s t r i c t i n gt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fc i t ye c o n o m yi sa c o m l t l o np r o b l e mi nm a n yc i t i e sa tp r e s e n t t h ed e v e l o p m e n to fp u b l i ct r a f f i ci st h ek e yt os o l v e t h i sp r o b l e m ，a n dh o wt oi m p r o v ep u b l i ct r a f f i cs e r v i c eq u a l i t y , d e v e l o pp u b l i ct r a f f i ci n t e l l i g e n t i n f o r m a t i o ns y s t e mh a v eb e e nd r a wm u c ha t t e n t i o n 。b a s e do n p r o f o u n dl e a r n i n ga n da n a l y s i s i n g ， a sw e l la sg p sa n dg s mt e c h n o l o g y , ab u si n f o r m a t i o ni n q u i r ys y s t e mi n c l u d i n gt h es t a t i ca n d d y n a m i ci n f o r m a t i o nh a sb e e np u to u t f i r s t l y ，b a s e do na ni n t r o d u c t i o nt ot h es t u d i e so ft h ec i t yb u si n f o r m a t i o ns y s t e mb o t ha t h o m ea n da b r o a d ，u s e ra g e n t s ，i n f o r m a t i o nr e q u i r e m e n ta n du s e rs e r v i c e so ft h eb u si n f o r m a t i o n i n q u ! r ys y s t e mh a v eb e e na n a l y z e da sw e l la st h ef e a s i b i l i t ya n ds u p e r i o r i t yt ou s em o b i l ep h o n e s h o r tm e s s a g et oq u e r yb u si n f o r m a t i o n s e c o n d l y , w i t hg p sa n dg p r st e c h n o l o g y , t h eb u so n b o a r dp o s i t i o n e rh a sb e e nd e s i g n e d b a s e do nt h eb u sl i n e so ff u z h o u ，t h ep r o c e s so fc o l l e c t i n g ，e x t r a c t i n ga n da n a l y s i s i n go nb u s p o s i t i o n i n gd a t ah a sb e e nc o m p l e t e da sw e l la st h eb u si n f o r m a t i o nd a t a b a s ei n c l u d i n gt h es t a t i c a n dd y n a m i co n e a f t e ra n a l y z i n gt h em a i ni n f l u e n c i n gf a c t o r so ft h eb u sp a s s e n g e ri nc h o o s i n g t h et r i pp a t h ，c o m b i n i n gt h ec o m l q o na l g o r i t h mo ft h es h o r t e s tp a t ha n dt h e i rl i m i t a t i o n s ， a c c o r d i n gt ot h ep r o c e s s i n gs p e e do fc o m p u t e ra n dt h ea c t u a ls t a t u so fb u s ，t h ec h o i c eo ft h e o p t i m a lp a t hf o rb u sp a s s e n g e rh a sb e e nc o m p l e t e db yu s i n gt h eb i s e a r c hm e t h o db a s e do na t w o d i m e n s i o n a lt a b l e ，w i t ht h ef i r s tc o n s t r a i n tc o n d i t i o no ft h el e a s tt r a n s f e r , a n da l s ot h e s e a r c h i gs p e e do ft h es y s t e mh a sb e e ni m p r o v e d f i n a l l y , t h es h o r tm e s s a g ec e n t e ra n dt h es y s t e ms o f tf r a m eh a v eb e e nd e s i g n e dw i t hg s m d e v i c ea n da p p l i c a t i o ns o f t w a r e ，a c c e s s i n gt od a t a b a s ea n dc o m m u n i c a t i n gt h eb u sp a s s e n g e rt o t h ei n f o r m a t i o nc e n t e rh a v eb e e nc a r r i e do u t 谢t hv b p r o g r a m m i n gl a n g u a g e a tt h es a m et i m e ， t h eb u sl i n e ，b u ss t a t i o n ，t r a n s f e ra n do t h e ri n f o r m a t i o nh a v eb e e nq u e r i e de x p e d i e n t l ya n y t i m e a n da n y w h e r eb ym o b i l ep h o n eu s e r ，a n dt h er e a l t i m ep o s i t i o ni n f o r m a t i o no fb u sh a sb e e n s h o w e dw i t ht h ep o s i t i o n i n gd a t a s ot h a t ，t h eb u ss e r v i c eq u a l i t yw o u l db ei m p r o v e d ，ag r e a t m a n yo ft r a v e l e r sw o u l db ea t t r a c t e dt o 臼? a v e lb yb u s k e yw o r d s ：b u si n f o r m a t i o ns y s t e m ；p o s i t i o n i n g ；d a t a b a s e ；o p t i m a lp a t h ； m o b i l ep h o n es h o r tm e s s a g e c l cn u m b e r ：u 4 9 1 d o c u m e n tc o d e ：a 独创性声明 本人声明，所呈交的学位( 毕业) 论文，是本人在指导教师的指导下独立完成的研究 成果，并且是自己撰写的。尽我所知，除了文中作了标注和致谢中己作了答谢的地方外， 论文中不包含其他人发表或撰写过的研究成果。与我一同对本研究做出贡献的同志，都在 论文中作了明确的说明并表示了谢意，如被查有侵犯他人知识产权的行为，由本人承担应 有的责任。 学位( 论文作者亲笔签碜峨凳 日期：删，l 够 论文使用授权的说明 本人完全了解福建农林大学有关保留、使用学位( 毕业) 论文的规定，即学校有权送交 论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用 影印、缩印或其他复制手段保存论文。 保密，在年后解密可适用本授权书。 不保密，本论文属于不保密。 学位( 毕业) 论文作者亲笔签名戋概日期乱嘶，占心 指导教师亲笔签名： 吼聊多哆 福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 l引言 随着人民生活水平的提高和城市的发展，人们出行的次数和范围都在增加，作为城市 主动脉的公共交通承担着越来越繁重的运输任务目前，在我国城市中使用最广泛的公共 交通系统是以公共汽车为主的常规公共交通系统公交的线路数量和投入运营的车辆数量 在迅猛增加，公交的服务时间在延长，服务范围在扩大，服务质量在提高，对人们的吸引 力也在增强在油价上涨和能源短缺的今天，人们的出行将越来越依赖公共交通 人们活动范围的不断扩大，出行往往不可能一车到达，如何换乘成为人们出行前或出 行过程中经常面对的问题完整的出行问题是解决出发点到目的地的路径选优的问题，乘 客从某一起点，可能需要一次或多次换乘不同的线路才能到达目的地，其中核心的问题是 换乘问题，即换乘几次，在何处换乘，换乘哪一路车 绝大多数人乘坐公交时，习惯于从自己所处的公交站点的站牌了解有关公交线路、沿 途停靠站和运营的起止时间等方面的信息，公交站点的站牌因面积有限，无法提供公交换 乘的信息随着网络技术的发展，网络已经成为获取信息的重要渠道近年来，许多城市 开通了查询公交信息的网站，乘客在出行前通过浏览网页，可以了解有关公交线路、沿途 停靠站、换乘线路与站点、运营的起止时间等全面的信息，但是用计算机浏览网页毕竟不 够灵活方便，尤其不方便在出行过程中随时获取信息 在深入研究的基础上，本文提出一种基于g s m 短消息的城市公交信息查询系统，实现 用手机短信查询获取公交信息，设计有关软件并建立福州市公交信息数据库，经试用，取 得较好效果 1 1 研究背景 随着国民经济的不断发展，城市化水平不断提高，汽车日益普及，交通拥挤堵塞、交 通事故频发、汽车尾气污染等已成为我国许多城市突出的社会问题，既给人民的生活、工 作带来诸多不便，也制约着我国的经济发展造成这种状况的主要原因有以下几个方面【l 】： 1 ) 车辆和道路的发展不平衡； 2 ) 城市化水平逐年提高，但城市公共交通不够发达； 3 ) 交通工程和交通管理设施缺乏； 4 ) 交通管理手段落后，特别是交通信息化水平不高、各地发展不平衡 交通管理在交通运输系统中有着举足轻重的作用当前，我国经济高速发展，但落后 的交通设施和管理手段，使得我国交通管理工作面临严峻的挑战在目前国家不可能一下 子拿出大量资金修建道路，改造城市交通“硬件”环境的情况下，根据我国的具体情况，依 基于手机短信的公交信息查询系统研究 靠科技进步，尽量采用最先进的技术，开发智能交通管理系统，大力发展公共交通，实现 交通信息化，充分发挥现有交通设施作用，提高路网的效率，缓解城市交通拥挤堵塞，是 一种投入少、见效快的有效途径 据有关资料【2 j ，近几年我国城市公共交通事业不但没有得到大力发展，反而出现了较 严重的萎缩究其原因，一方面是由于公交乘车不方便、准时性差，服务质量低，因而使 居民对公交出行失去了吸引力；另一方面是公交企业效率低下，亏损严重，从而又影响了 公交服务质量通过开发智能化公共交通信息系统( i t s ) ，将先进的信息和通讯技术应用于 传统的公共交通系统中，使公共交通系统智能化和信息化，是今后的发展方向 公共交通信息查询系统是面向公共交通使用者的交通信息服务系统，该系统可以及时 提供各种交通动态的信息，以适应公众对交通信息的需求，能够克服原有静态方法的局限 性，进一步提高城市公共交通对乘客的吸引力，在提供快速便捷经济的换乘服务的同时实 现准时、快捷与舒适等目标 手机在国内已经十分普及，g s m 短消息服务( 俗称手机短信服务) 是g s m 网络提供 的主要电信业务之，通信过程中采用g s m 数字蜂窝移动通信技术来传输短消息，依靠其 既不占用无线话音信道资源，又能提供中断用户点对点之间便捷、可靠、价格低廉的信息 交流方式的特点，早已受到广大移动用户的认可手机的普及性、便捷性以及短消息对简 短信息的承载能力使得用户在随时随地较容易地获得所需要的信息目前，手机短信已经 应用于各种行业，可传递多种信息，是一种基础性的通讯工程在交通行业中，也得到了 广泛应用，如：交通违章通知、交通量采集、车辆导航、远程控制等据此，本文研究设 计了基于手机短信的公交信息查询系统 1 2 国内外研究现状 公共交通信息系统作为智能交通系统体系的一部分，其发展与智能交通的发展是紧密 联系的智能交通系统的研究已走过3 0 多年的历程，美国、欧洲和日本已成为世界智能交 通系统三大基地目前，另外一些国家和地区的智能交通系统研究也有相当规模，如澳大 利亚、韩国、新加坡、香港等可以说，全球正在形成一个新的智能交通系统产业，难以 计数的大小项目在开发，发展规模和速度惊人 3 - - 5 1 目前国内外出现的公交信息系统主要包括四个子系统 6 - - 9 1 ：1 ) 出行前公交信息查询系 统；主要提供静态的交通信息，出行者在出行前通过电话、个人电脑、广播、有限电视等 途径查询公交车辆的线路、途经站点等信息，作为选择最佳乘车线路及出行时间的依据； 2 ) 车站路边的公交信息查询系统；除了提供静态交通信息，更主要是为出行中的公交乘客 提供动态交通信息，主要是通过电子站牌系统的l e d 滚屏，显示所有经过该站的公交车辆 2 福建农林大学2 0 0 8 届硕上学位论文 运行情况，让乘客在站台候车时，便能获悉所要乘坐车辆的位置及到站距离、预估时间等 信息3 ) 车上公交信息查询系统；也是主要为出行中的公交乘客提供静态或者动态信息， 主要是通过车内电子显示板，能动态地显示车辆的位置信息、到站所需要的时间，还能显 示车辆换乘信息，方便乘客到站换乘4 ) 综合公交信息查询系统；是以上几种方式的综合 运用，它主要集合一个或多个服务系统的实时或静态数据，并通过多种方式收集、合并、 校正和传递信息 1 2 1 国外研究现状 发达国家十分重视公共交通信息系统的研究和应用，如美国在研的公共交通系统 a p t s ，它主要研究基于动态公共交通信息的实时调度理论和实时信息发布技术理论，采用 先进的电子、通讯技术d o 而从对美国2 0 余个公交乘客信息系统实例的研究9 1 ，可以发 现其发展乘客信息系统的特点： 1 ) 着力于提供更为快捷、方便的电话咨询服务；以美国纽约的罗切斯特( r o c h e s t e r ) 地 区为例，该地区采用了一种新的电话语音处理软件系统，服务效率高，日电话咨询人次可 达到36 0 0 人次 2 ) 在“出行前”和“出行中”广泛应用触摸屏；在美国加州洛杉矶地区便装有7 8 部触摸 屏，使用的效果良好其触摸屏提供的交通信息包括：线路、票价、班次和旅程时间、高 速公路交通信息等静态或实时的信息除此之外，洛杉矶地区的触摸屏还被用做在发生突 发事件( 例如地震) 时传递信息的重要手段 3 ) 为出行中的乘客提供动态的实时信息服务的路边车内电子显示设备；可以做到实 时的预测车辆的到站、离站时间，提高服务的可靠性，增强公交方式的出行吸引力 日本研制的v i c s 车辆信息与通信系统【1 1 】该系统通过道路管理者设置运用的无 线通信标、公安委员会设置运用的光信标以及f m 多频广播三种方式，由v i c s 中心将交 通堵塞信息、所需时间信息、交通障碍信息、交通管制信息、停车场信息等处理成符合车 载装置功能的类型( 数字地图显示型、简易图形显示型和文字显示型) 发送给驾驶员的车载装 置 欧洲的s c o 凡玎e s 提高交通效率与安全性的单元无线通讯系统【1 2 】该系统通过 “广播方式”向行驶在基站覆盖范围内的、搭载s c o r a t e s 装置的车辆提供关于道路交通状 况的数字信息 1 2 2 国内研究现状 与国外相比，我国城市公共交通信息服务系统的发展处于一个相对落后的水平我国 乘客一般通过电话、交通图、向熟人询问、各个城市的公交线路网上查询系统等常规方式 获得公交信息，主要是静态交通信息现在有很多公司正在研究具有车载设备、电子站牌 基于手机短信的公交信息查询系统研究 的公共交通信息服务系统，乘客可以通过车上显示系统、自动报站器、分布与城市中的若 干电子站牌获得一些公交车辆的实时动态信息 3 - j 5 】但目前还没有哪一家产品投入到真正 的应用，大多还处于试验测试阶段【l 6 1 1 2 2 1南京移动协助承建的公交g p r s 卫星定位智能信息系统 该系统能够收集每一辆公交车的行驶状态信息，并及时在总调度室以及电子站牌上显 示出来每个电子站牌都安装了g p r s 无线数据传输模块，这样电子站牌可以及时通过中 国移动的g p r s 网络，接收到公交车的位置、速度等信息同时，公交车上的报站器具备 特殊的g p s 定位功能，车辆行驶的相关信息通过g p r s 网络及时反馈到公交公司调度中心 和电子站牌调度中心会根据反馈的车辆位置信息，及时反馈至公交车的报站器使用这 套系统，整个信息收集与反馈的过程不超过1 0s ，而且一旦车辆行驶速度超过4 5 1k m h ， 报站器还会根据事先设计的指令提醒司机减速据悉，这套系统近期己在南京中北巴士公 司3 路车的多个站点投入使用，并将在不同线路推广 1 7 , 1 8 】 1 2 2 2 清华大学自动化系研究的面向w a p 应用的公交信息服务系统 清华大学自动化系研究了在信息平台下公交信息服务系统的实现，完成了w w w 方式 查询公交换乘的示范应用，并将此系统移植到w a p 无线应用协议，使得用户可通过手机 g p r s 无线上网，访问w a p 网站不受时间地点的限制，方便快捷，拓展了信息服务系统的 应用范围【1 9 1 1 2 2 3何中洪设计的站内乘客参与型站点与车船可独立交互式公交信息系统 由何中洪设计的站内乘客参与型站点与车船可独立交互式公交信息系统该系统可使 途中各站乘客在车船进站前获知准确进站消息，并能选择乘客欲乘之线路，同时能将本站 有无乘客之信息传送到正在进站的车船上，达到站点与车船之间可独立交互通信的目的， 避免对控制中心的依赖；还可根据本站状况指导入站车位，引导乘客正确排队，减少乘客 等待的盲目性，提高市民文明水平，也可减少废气和噪声，为绿色公交奠定基础此项发 明已获得国家专利【2 0 1 1 2 2 4 北京市将推出的特色的公交信息服务系统 该系统提供了：1 ) 李素丽热线服务系统，不仅有查询功能，还具有投诉功能，起着社 会监督的作用，乘客可以通过“热线”反映公交运营服务中的问题，监督公交的服务工作， 并对公交的服务工作提出意见和建议；2 ) 车内显示屏系统，乘客通过此系统可以方便地知 道车辆的行使信息，方便了出行，降低了售票员的问询率，降低了劳动强度；3 ) 电子站牌， 通过电子显示屏向候车乘客实时动态显示当前线路运行车的位置及运行情况将固定显示 线路、首末班车时间、行车区间、经停站等，下部的红绿灯双色光带以绿灯表示正常行使 车辆的位置，以红灯表示行使车辆堵塞或故障的位置，闪烁的色灯表示末班车正常( 绿灯) 4 福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 或故障( 红灯) 的状况p 1 1 1 2 2 5杭州浙大灵通科技有限公司的公交信息系统 该系统可提供比较全面的公交信息( 如乘车指南，线路开辟、优化调整，车辆定位等公 交实时信息) 目前，市民可以通过公交热线、网站、广播和个人随身携带的通讯终端几种 方式，来了解自己所需的公交信息1 2 2 除以上介绍的公交信息系统之外，广州市推出的“公交低廉信息系统”和公交免费查询 电子触摸屏，可使乘客对公交车重叠率、换乘数等运行情况一目了然1 2 3 】；台湾的一家公司 t e l e n e ti n t e m a t i o n a lc o r p 采用研华的p c m 一5 8 2 5 开发了一种智能化“e b u s ”公共交通信息系 统 2 4 1 ；浦东开通公交服务市民互动信息系统，手机短信可问知乘车线路【2 5 】；上海、重庆、 哈尔滨、泉州市、桂林市等我国大部分城市研究了公交管理信息系统 2 6 3 3 】 而我省的福州市公交集团公司验收了具有语音报警、车况实时监控、语音调度等功能 的“公交智能管理调度系统”“公交车内自动报站牌系统”也已在9 0 5 路所有小公共汽车上 试运行该系统通过亮灯功能，不仅能让乘客了解车辆在该条线路的行驶位置，而且能知 道还有几站可到达目的站点，避免乘客因车内声音嘈杂错过车站“公交电子站台系统”目 前尚未实施【3 引 1 3 研究目的及意义 目前，在公交信息服务系统中的可变信息标志、交通调频广播和车载导航装置等多种 信息发布方式都可以“广播式”地提供行车和路况信息，但这些信息不是出行者所需要的， 主要是面向驾驶员的，用于引导驾驶员的出行；而出行者不仅获得交通信息的途径少，而 且信息严重不足，尤其缺少出行中信息无论从体现社会公平性的角度，还是从鼓励“公交 优先”的角度，出行者都必须得到重视，有必要研究他们的信息需求特征，建立一种主要面 向出行者的公交信息系统，旨在为公交乘客在出行前或出行中提供准确而及时的公交信 息出行者无论在家里、办公室、交通控制中心和公交车站，还是在公交车上通过不同的 媒介都可获得和利用与出行相关的公交信息，以助于选择出行路线 从技术层面上分析，在我国的公交信息服务系统中，信息接收设备的限制是导致非驾 车出行者难以在出行中获得交通信息的根本原因交通信息网虽然拥有丰富的信息资源， 但是访问这些资源必须首先连线到i n t e m e t ；公交电子站牌和电子触摸屏能够提供比较详细 的公交信息，但是造价较高，难以大量应用；个人数字助理可以实现定位、电子地图与信 息查询等功能，而且便于携带，但是价格较高，难以普及 ， 本文的研究旨在公交出行者只需要一种价格便宜、携带方便，并在社会中普及的信息 接收设备手机，就可以查询所需要的公交信息从而吸引更多的出行者使用公共交通， 5 基子手机短信的公交信息查询系统研究 促进公共交通事业的发展，最终达到疏散交通流量，将整个交通状况向理想的状态引导， 使交通顺畅和安全，提高道路的使用效率 1 4 主要研究的内容 基于手机短信的公交信息查询系统的建立，首先要求了解系统需要何种信息以及如何 利用这些信息；另外需要掌握g s m 数字蜂窝移动通信技术来传输短消息的方法，根据开发 目的建立公交信息查询系统本文共分为6 章，各章节安排及主要内容如下： 第一章：引言；简要介绍本论文研究的背景，指出建立城市公交信息查询系统的重要 性和必要性综述了国内外研究的现状、概括了主要研究的内容，简单阐述论文的组织结 构以及创新之处 第二章：公交信息查询系统分析；概述先进的公交信息查询系统分析公交信息查询 系统的概念、涉及的信息，对系统用户主体、信息需求、用户服务进行分析，并介绍系统 的组成及原理 第三章：公交信息数据库的设计；重点分析公交信息数据的获取介绍系统涉及的关 键技术，公交车载定位器的组成结构及原理，在完成公交信息数据的采集、分析、处理的 基础上，建立信息数据库 第四章：公交网络最优路径算法实现：对公交乘客出行心理进行分析，指出了公交乘 客在出行路径选择过程的主要影响因素介绍了常用的d i j k s t r a 最短路径算法，指出其用 于公交路网的局限性，并在基于换乘次数最少的树形模型的基础上，提出了基于二维表的 折半查找方法来实现公交乘客最优路径的选择 第五章：公交信息查询系统设计与实现；在介绍g s m 短消息业务、g s m 设备与应用 软件的基础上，构建了短信中心及系统的软件结构概述了m s c o m m 控件及手机a t 指令， 提出了处理手机短信信息的方法，并对公交换乘信息短信编码结构进行设计，实例分析了 公交乘客如何应用手机发送短信查询公交信息的过程并介绍了系统的主要工作模块 第六章：总结与展望；对全文进行了总结，并给出进一步研究的方向 1 5 论文的创新之处 本文应用相关硬件设备设计相关软件建立了利用手机查询乘车信息的城市公交信息查 询系统本文的创新之处主要有以下几个方面： 1 ) 借鉴已有的公交信息查询系统，在可查询静态信息的基础上，应用g p s 接收机、 g p r sm o d e m 等硬件设计了公交车载定位器，实现了公交车辆的实时定位及无线传输， 使乘客了解公交的实时动态位置，以免盲目等待 6 福建农林大学2 0 0 8 届硕上学位论文 2 ) 应用v b 语言、a c c e s s 数据库建立了可随时更新信息的公交信息中心，提出了基于 二维表的折半方法来实现公交最优乘车路径的查询，缩短了计算机c p u 的处理时间 3 ) 利用g s m 短消息建立了基于手机短信的公交信息查询系统，出行者只需利用现今 普及的手机，既可以在出行前，也可在出行中，通过接收包含公交信息的短消息的方式获 得所需的信息 7 基于手机短信的公交信息查询系统研究 2 公交信息查询系统分析 2 1公交信息查询系统的基本概念 公交信息查询系统是面向以公共汽车为主的常规公共交通使用者的交通信息系统公 共交通信息的提供有助于公共交通使用者出行、换乘和出发时间的选择，可以改善使用者 乘车的方便程度公共交通系统通过安装在使用者家庭或办公室的终端，或者通过车内信 息装置、手提终端，或者通过路侧、公共汽车站和高速公路服务区的信息查询装置或可变 情报提供实时信息，包括：公共交通拥挤程度、票价、公交车辆到站时空信息、换乘信息 以及停车状况等 3 5 , 3 6 j 公交信息查询系统是为交通出行者快捷而通畅地到达目的地，提供公共交通信息服务 的信息查询系统，其涉及的基础数据主要由车辆信息、客流信息、路况信息等组成 1 3 , 3 5 1 2 1 1 车辆信息 车辆是公共交通的重要组成部分，是整个公共交通系统的最终执行设备车辆信息又 可分为车辆静态信息、车辆动态信息和车辆自身运行信息等在系统中，车辆的动态信息 尤为重要。 1 ) 车辆静态信息是指能提供标准的、预定的车辆信息，包括车辆始发站、终点站的 位置，沿途站点的位置和数量，线路所配备车辆的数量、车型及发车间隔等这些信息由 系统管理人员录入系统数据库内，并要根据变化实时更新，是信息系统的基础数据 2 ) 车辆动态信息包括车辆实时位置信息、速度信息、每辆车到达各站点的时间、每 辆车离开各站点的时间、站间运行时间、站点滞留时间等数据这类信息事实上对市民大 众出行有更大的和更实际的作用，对一个城市的交通效率、交通调度有着直接和更实际的 用途，对一个城市的交通有着更深远的影响 在这些数据中，车辆实时位置为主导信息，其他的信息可以通过位置信息和时间信息 求得因此，必须精确而可靠地确定车辆的位置车辆定位技术为智能公共交通系统安装 了“一双眼睛”，也是城市公交“智能化”的重要体现，它是智能公共交通系统的先决条件 2 1 2 客流信息 客流是公共交通的服务对象，其在空间和时间上的分布特性将对城市公共交通产生决 定性的影响要想获得其分布特性，客流检测必不可少客流检测可分为两个部分进行： 公共汽车车体客流检测和站点客流检测 公共汽车车体客流检测主要采集车辆在各个站点的上车乘客人数、下车乘客人数，以 及车上的乘客人数，从而获得各个时刻车辆的满载率满载率是城市公共交通的一个重要 8 福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 参数，它是公交乘客选择所乘车辆的依据，也是反映公交公司运营状况的重要依据另外， 站点的等车人数对信息系统有很大的指导意义，在一定程度上会提高整个信息系统对信息 处理的准确性 2 1 3 路况信息 现代城市交通状况非常复杂，路况信息也是很大的影响因素之一路况信息包括路阻、 施工、事故、封路、天气情况等堵车、事故等情况时有发生，且难以预见，这将给公交 信息系统正常运行带来干扰为了提高信息系统的稳定性和抗干扰能力，路况信息也要及 时检测并传给信息中心 本文所研究的公交信息查询系统所提供的信息主要围绕车辆信息，其中包括公交线路、 车辆途经停靠站、车辆具体的位置( 车辆所在位置以其最靠近的站点名称表示) 等信息 2 2 系统用户需求分析 公交信息查询系统主要帮助公交出行者完成出行计划的确定所谓出行，是指人们为 完成某一目的，采用某种交通方式，耗用一定时间，从出发地点经由某一路径到达目的地 的位移过程可分为出行前和出行中两个阶段：出行前，出行者进行一系列的出行选择行 为以指定本次出行计划；出行中，出行者按照既定的出行计划完成本次出行或者在出行中 选择一定的行为完成即时的出行计划出行者完整的出行选择行为包括目的地选择、出行 方式选择、出行路径选择和出行时间选择【l l 】其中，出行目的地有比较灵活的选择，出行 方式包括步行、公共交通或个体交通工具在选择公共交通出行时，出行路径选择表现为 公交线路和换乘方案的选择，出行时间可以根据出行者的方便程度及获得的公交位置信息 来决定出行时间 2 2 1 系统用户主体 系统的用户主体是持有手机并能够熟练收发短消息的非驾车出行者，他们采用的出行 方式包括步行、公共交通和自行车如此定位用户主体，主要基于以下考虑： 1 ) 非驾车出行者数量巨大 出行方式结构，一般指城市居民日常出行采用各种交通工具的人数比例，是反映城市 交通发展水平的一个重要指标同样的出行总量，不同的出行方式结构对城市交通系统的 要求有很大的差异【3 7 1 近年来，我国部分城市的居民出行方式构成中，步行、公交车和自行车占有很大比例， 非驾车出行者在数量上相对于驾驶员占绝对优势 3 8 , 3 9 】研究非驾车出行者的信息需求特 征，设计符合他们使用特点的公交信息查询系统是十分必要的 9 基于手机短信的公交信息查询系统研究 2 ) 与“公交优先”政策相协调 为了使城市交通结构合理化，抑制私人交通的发展，就要千方百计地改进公共交通服 务质量，采取有效措施吸引更多的客流实施“公交优先”政策的最终目的正是鼓励出行者 减少个体出行方式出行而选择公共交通出行1 4 0 卅 在公交线路增加、服务区域扩大以及服务形式多样化的情况下，乘客对公交信息的需 求也大大增加了针对乘客反映最为强烈的如运送速度慢、换乘不方便、出行时间长等问 题，除了进行公交线路的统筹规划和科学布线外，还必须加强公交乘客信息系统的建设发 达国家发展公交乘客信息系统的一个最重要的目的就是通过为出行者提供准确、及时的信 息服务，吸引更多的出行者使用公共交通，从而促进公共交通的发展由于非驾车出行者 是公共交通的主要客源，所以，建立能够向他们提供公共交通信息服务的交通信息发布系 统是十分必要的 3 ) 系统的安全隐患 任何一种提供出行中信息服务的交通信息发布方式都会在一定程度上分散出行者的注 意力，对出行者的出行安全造成不利影响 出行中，出行者主要依靠视觉和听觉感知外部交通环境，判断交通环境的安全性，进 而做出相应动作对驾驶员而言，出行过程在车内完成，由于8 0 - 9 0 的车辆操纵信息是 通过视觉获得的 5 , 4 3 】，一旦驾驶员的视觉资源被大量占用，将致使他们对道路突显信息准 备不足，出行安全必然受到威胁 目前，短消息的传输格式以文本为主，手机用户在编辑和阅读文本格式短消息时对视 觉资源的占用率很高，所以驾驶员在驾车过程中收发短消息是非常危险的，必须将他们排 除在系统的用户主体之外 2 2 2 信息需求特征 非驾车出行者作为系统的用户主体，他们的信息需求特征可以从时间、空间、内容、 使用特点等四个方面加以分析： 1 ) 时问特征 用户既可以在出行前访问系统，也可以在出行中访问系统，即在任意时间发起的服务 请求都能够得到系统的应答，系统必须保证2 4h 不间断运行且用户要求系统快速返回应 答短消息，首先须从缩短信息发布中心的数据处理时间入手来提高系统应答速度 2 ) 空间特征 理论上，g s m 网络覆盖的地方都属于系统的服务区域，实际中，公交信息中心所能提 供的基础数据决定了系统以城市为重点服务区域，且用户对商业中心区、居民小区、火车 站、汽车站等交通枢纽区的信息需求量明显高于其它地区本地和异地手机用户只需向当 1 0 福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 地的信息发布中心发送服务请求，即可收到所需的应答短消息 3 ) 内容特征 在信息内容的范围上，用户需要的是公交的相关信息，同时对出行目的地的相关信息 也有一定需要；在信息内容的属性上，既需要现状信息又需要预测信息，既需要静态信息 又需要动态信息应答的内容要求做到“所答即所问”，并且在保证内容简短的同时( 使用一 或两条短消息表述为佳) ，使其具有较强的可读性 4 ) 使用特点 具有友好的用户界面s i m 卡手机用户可以按照常规操作编辑服务请求短消息，发送 至信息中心；管理员可在信息中心方便地查询公交车站、公交线路等较具体的信息 输入操作简单灵活、易上手用户可以在简单短信格式的指导下，按照自己的书写习 惯编辑服务请求短消息例如，用户可以采用交叉路口、居民小区、公交线路站点、附近 建筑物、企事业单位等多种方式定义出行的起点和终点，系统将自动进行模糊匹配 合理的资费标准一个合理的资费标准是系统赢得用户的先决条件，可以采用灵活的 计费方式，如包月或按信息条数收费 2 2 3 系统用户服务 系统向用户提供的是一种“交互式”和“个性化”的公交信息查询应答服务所谓“交互 式”就是在用户和信息发布中心之间实现双向通信，具体表现为：用户在需要公交信息服务 时，可以利用手机向信息发布中心发送服务请求短消息，信息发布中心对接收到的服务请 求短消息及时进行处理、分析，生成应答结果并以短消息的形式返回到用户的手机上所 谓“个性化”是指用户根据自己的需要选择信息服务的种类和内容，信息发布中心不提供用 户选择范围以外的信息服务 本系统以提供公交信息服务为核心，逐步向深层次、多元化发展系统用户服务的内 容见表2 1 表2 1 用户服务的内容 t a b l e2 一lc o n t e n to f u s e rs e r v i c e 用户服务描述 公交基础信息查询 出行路径分析 用户可以查询公交线路的各种信息，包括公交线路、行经站点( 上、下 行) 、票价、线路简介、站点周边简介，查询行经某站点的线路号等 以用户指定的出行起点、终点为约束条件作为输入量，经过公交最优 路径算法进行分析计算，给出乘客出行选择方案，并估计所乘车辆所 在位置( 离起点站最近的车辆) 基于手机短信的公交信息查询系统研究 2 3 系统组成与工作原理 系统组成及工作原理如图2 1 所示利用电信宽带网( 含a d s l ) 以及g s m g p r s 移动 通信组成网络，服务器包括应用服务器软件和公交信息数据库，位于公交信息中心系统 通过安装于公交车辆上的车载定位器获取车辆的定位数据，应用g p r s 网络无线传输到公 交信息中心，存储于公交信息数据库出行人群以所在的公交站点为出发点，用当前站名 来确定出发点的地理位置，同时，要提出较明确的目的站，用手机发出查询短信到公交信 息中心，信息中心收到查询短信，根据短信需求、实时的车辆位置、车满载情况作出最佳 的换乘方案，以短信形式及时应答发出查询短信的手机公交电子站台通过a d s l 接入互 联网，通过互联网连接公交信息中心，使乘客也可以在电子站台，通过站台的触摸屏了解 公交车辆运行情况，并查询最佳的换乘方案其他市民可以通过家中的小区宽带浏览信息 中心的网站，查询公交车运行信息及换乘信息等 叮1 眇 、g s m g p r s 网络 g p r s i 1j 签紊蕴晷 人群 亿f 答短括b 短信平 市民家庭 图2 1 系统组成原理 f i g u r e2 - 1 t h ec o m p o s i t i o np r i n c i p l eg r a p ho f t h es y s t e m 1 2 福建农林大学2 0 0 8 届硕士学位论文 3 公交信息数据库的设计 公交信息中心是系统的核心和功能平台，其中信息中心数据库的建立是关键，它负责 整个系统数据采集、处理、存储、转发的功能，服务于手机用户查询、i n t e r n e t 查询，并能 及时更新信息数据公交信息中心数据的采集是数据库建立的前提，包括公交车辆静、动 态两方面信息其中静态信息主要通过城市公交地图或i n t e m e t 等途径收集调查所得目前城 市主要通行的公交车辆及其所经过的路线、站点、车次等信息动态信息则需要移动单元 设备获得，系统设计主要通过安装于车辆上的车载设备获取车辆移动的数据，如：日期、 时间、经度、纬度、速度等信息，并自动记录这些信息，由g p r s 通信网络单元负责车辆 与信息中心之间的联络，实现数据传输，发送当前车辆信息到信息中心 3 1 主要涉及的技术 公交信息数据的建立主要涉及全球定位系统( g p s ) 技术、g p r s 通信技术、a c c e s s 数据 库及v b 程序设计语言等 3 1 1 全球定位系统( g p s ) 定位技术是公共交通信息服务系统的核心技术为了实现公交车辆的实时跟踪，必须 精确而可靠地确定车辆的位置如果没有定位技术，则无法知道每辆车的具体位置，也就 无法得知车辆是否到站，就不能实现公交车辆实时动态信息的查询 全球定位系统( g l o b a lp o s i t i o n i n gs y s t e m ，简称g p s ) 是由美国建立的一个卫星导航定位 系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测 速；另外，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的定位】近几年，随着g p s 的 不断改进，硬、软件的不断完善、应用领域正在不断地开拓，目前己遍及国民经济各部门， 并开始逐渐渗入人们的日常生活，广泛应用于车辆、船舶等移动目标的定位和导航领域， 对世界的交通行业产生巨大的影响 g p s 系统主要由三部分组成，空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分m 4 7 1 1 ) 空间星座部分 全球定位系统的空间卫星星座，由2 4 颗卫星组成，其中包括3 颗备用卫星卫星分布 在6 个轨道面内，每个轨道面上分布4 颗卫星卫星轨道面相对赤道面的倾角为5 5 。，各个 轨道平面升交点的赤经相差6 0 。，在相邻轨道上，卫星的升交距角相差3 0 。因此，同一观 测站上，每天出现分布图形相同，每颗卫星每天约有5h 在地平线以上，同时位于地平线 以上的卫星数目，随时间和地点而异，最少为4 颗，最多为1 1 颗这样保障了在任何时刻、 任何地点至少可以观测到4 颗卫星g p s 的核心部件是高精度的时钟、导航电文存储器、 1 气 基于手机短信的公交信息查询系统研究 双频发射和接收机以及微处理机 2 1 地面监控部分 地面监控部分由均匀分布在美国本土和三大洋的美军基地上的5 个监测站、1 个主控 站