公交信息服務(wù)系統的設計

公共交通信息服務(wù)系統是智能公共交通系統的重要組成部分。該系統通過(guò)電子站牌為乘客提供正在運營(yíng)的公交車(chē)輛行車(chē)位置信息，為乘客提供實(shí)時(shí)服務(wù)，例如公交車(chē)輛的當前位置、到站時(shí)間、離站時(shí)間和延誤等，方便出行。

系統由調度監控中心、公交車(chē)載設備、上行無(wú)線(xiàn)數據傳輸、下行無(wú)線(xiàn)數據傳輸和電子站牌等部分組成。在城市公共交通智能化調度監控系統中，采用GPS衛星定位，GIS地理信息處理，無(wú)線(xiàn)通信以及計算機管理技術(shù)等，可實(shí)現對運營(yíng)中車(chē)輛的動(dòng)態(tài)監控管理；應用常規通信，集群通信，CDPD蜂窩數字式分組數據交換網(wǎng)或GSM短信息傳輸，實(shí)現車(chē)輛位置信息的上行傳輸；應用調頻多工高速數據廣播系統或尋呼技術(shù)或CDPD蜂窩數字式分組數據交換網(wǎng)，實(shí)現車(chē)輛位置信息的下行傳輸，將運營(yíng)中的車(chē)輛位置信息通過(guò)電子站牌顯示出來(lái)，為候車(chē)乘客提供公共交通行車(chē)信息服務(wù)。

系統首先將正在運營(yíng)的公交車(chē)輛GPS位置信息通過(guò)上行無(wú)線(xiàn)數據傳輸方式送到公交調度監控中心，經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)數據處理后再通過(guò)下行無(wú)線(xiàn)數據的方式將公交車(chē)輛的位置信息傳送給電子顯示候車(chē)站牌。最后通過(guò)電子站牌的顯示，乘客即可獲悉當前公交車(chē)輛的位置信息和時(shí)間信息等，方便其做出候車(chē)選擇。

公交車(chē)輛上的設備有GPS衛星定位信息接收，車(chē)輛位置信息的上行傳輸及與調度監控中心數據和話(huà)音通信信息交流等功能。采用GPS接收機和車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端可實(shí)現這些功能。通信終端除傳送公交車(chē)輛的定位信息外，也可以完成車(chē)輛調度和司機匯報情況等任務(wù)。車(chē)載設備由GPS接收天線(xiàn)、GPS接收機、通信控制器、無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機和天線(xiàn)等組成。GPS接收機通過(guò)GPS接收天線(xiàn)接收GPS C/A碼信號，計算出車(chē)輛所在的位置的經(jīng)度、緯度、移動(dòng)速度及精確時(shí)間等參數，送給數據控制器進(jìn)行處理，通過(guò)車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端將其發(fā)送至調度監控中心，并通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )在數字地圖上動(dòng)態(tài)顯示出來(lái)。通過(guò)車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端還可以將一些短數據信息送到調度監控中心或者和調度監控中心通話(huà)，調度監控中心也可以向車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端發(fā)送一些調度短信息，并在通信終端顯示。

應用常規通信、集群通信、GSM短信息傳輸或CDPD蜂窩數字式分組數據交換網(wǎng)等，可實(shí)現車(chē)輛位置信息的上行傳輸。

常規通信設計、組網(wǎng)、使用都比較簡(jiǎn)單，但其作用范圍較小。集群通信是專(zhuān)用的調度指揮系統，分模擬集群和數字集群。模擬集群為通話(huà)而設計，要傳輸數據需要另加調制解調器，接續時(shí)間長(cháng)。數字集群雖比模擬集群傳輸質(zhì)量高, 速度快，抗干擾能力強，但仍有接續時(shí)間長(cháng)的問(wèn)題。GSM數字蜂窩移動(dòng)通信系統具有系統容量大、覆蓋范圍廣、組網(wǎng)靈活、通信質(zhì)量高、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。并且GSM短信息傳輸利用信令信道而不占用業(yè)務(wù)信道，不要求建立端到端的雙向通信鏈路，采用存儲轉發(fā)方式，因而受話(huà)音業(yè)務(wù)影響小，接續時(shí)間短，并且不丟失數據。這些特點(diǎn)是集群和常規通信方式難以做到的。GSM短信息用數據傳輸，其覆蓋范圍大，可全國漫游，但傳輸時(shí)延將與網(wǎng)絡(luò )的設計有關(guān)，影響信息的實(shí)時(shí)性。

CDPD蜂窩數字式分組數據交換網(wǎng)具有較好的技術(shù)性能：傳輸速度快，抗干擾性好，系統容量大，可靠性高，也可用來(lái)傳遞公交車(chē)輛的運營(yíng)數據，缺點(diǎn)是該網(wǎng)絡(luò )屬純數據網(wǎng)，沒(méi)有話(huà)音業(yè)務(wù)。

CDPD由以下四部分組成:移動(dòng)終端系統(MES)、移動(dòng)數據基站(MDBS)、移動(dòng)數據交換系統(MDIS)和CDPD骨干網(wǎng),其網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示。

移動(dòng)終端系統(MES):它由移動(dòng)終端和CDPD無(wú)線(xiàn)Modem組成。 CDPD無(wú)線(xiàn)Modem負責管理無(wú)線(xiàn)鏈路和協(xié)議。通常,移動(dòng)終端與無(wú)線(xiàn)Modem之間的通信采用標準的串口協(xié)議,如:串行網(wǎng)際協(xié)議(SLIP)或點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議(PPP)。 Modem接口有RS-232, PCMCIA和內置PCI插槽型。

移動(dòng)數據基站(MDBS):每個(gè)基站最多可安裝六塊信道板,每塊信道板為移動(dòng)終端提供一個(gè)19.2kbps的空中接入,使移動(dòng)終端進(jìn)行全雙工分組數據傳輸,同時(shí)它也負責頻譜監測、頻率管理。它通過(guò)一根64kbps幀中繼與交換機相聯(lián)。

移動(dòng)數據交換系統(MDIS):由分組服務(wù)器和管理服務(wù)器組成。分組服務(wù)器負責數據分組交換，管理服務(wù)器負責用戶(hù)賬號、計費和移動(dòng)性管理,移動(dòng)性管理采用Internet標準組織IETF(Internet Engineering Task Force)制定的移動(dòng)IP模式。

CDPD骨干網(wǎng):由通用的中間系統(IS)組成,實(shí)質(zhì)上是IP路由器。IS提供無(wú)連接的數據報業(yè)務(wù),根據每個(gè)分組的目的地址和當前的網(wǎng)絡(luò )拓撲對分組進(jìn)行路由。CDPD是基于TCP/IP的開(kāi)放系統,可方便接入Internet,還支持OSI標準協(xié)議CLNP(無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議)。CDPD系統采用空間分集接收技術(shù)及FEC與ARQ相結合的差錯控制技術(shù),可改善無(wú)線(xiàn)傳輸衰減和多徑效應等造成的信號損傷,提高系統的可靠性。CDPD是無(wú)線(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò ),每個(gè)無(wú)線(xiàn)終端都有自己的IP地址,可以方便地與其它通信網(wǎng)絡(luò )(如DDN、X.25和ISDN等)進(jìn)行互聯(lián)。CDPD網(wǎng)絡(luò )作為數據通信網(wǎng)絡(luò ),一般按數據量計費,由于其鏈路的使用效率較高,所以費用比較便宜。CDPD技術(shù)不同于以電路交換為基礎的移動(dòng)通信技術(shù),采用分組數據傳輸,特別適用于突發(fā)數據的傳輸。電路交換進(jìn)行的數據通信首先必須進(jìn)行連接,以致接續時(shí)間很長(cháng)而實(shí)際傳輸時(shí)間又很短, CDPD技術(shù)避免了這種弊病。實(shí)際上,在車(chē)輛管理系統中,不論是移動(dòng)終端送至監控中心的定位數據,還是下行的控制指令,都屬于小數據量信息,因此作為這種應用, CDPD技術(shù)是一種優(yōu)選方案。當然,由于CDPD開(kāi)發(fā)較晚,正處于成長(cháng)期,所以網(wǎng)絡(luò )的覆蓋問(wèn)題還有待于進(jìn)一步完善。

調度監控中心包括天線(xiàn)、無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機、通信控制器、GIS系統、計算機網(wǎng)絡(luò )、大屏幕等。調度監控中心的無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機接收各車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端發(fā)送來(lái)的位置和其它信息，同時(shí)也可通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機向各車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端發(fā)送控制命令。通信控制器負責數據處理和接口功能并將結果送到計算機網(wǎng)絡(luò )或無(wú)線(xiàn)收發(fā)信機。計算機網(wǎng)絡(luò )系統將車(chē)輛的位置顯示在顯示器或大屏幕上，供調度人員指揮。

GIS系統的主要功能是將車(chē)輛的位置顯示在電子地圖上，能夠多層次、多窗口、多屏幕圖像顯示?？梢赃x擇和鎖定移動(dòng)目標使之始終處于監控之中，并有自動(dòng)漫游的功能；可對所監控的目標窗口進(jìn)行多級放大和縮小、對多窗口進(jìn)行平鋪和層疊；可以顯示目標軌跡及軌跡保存控制和對目標進(jìn)行數據管理。

調度監控中心接收所轄車(chē)輛的運營(yíng)數據，并在電子地圖上顯示運營(yíng)線(xiàn)路、車(chē)輛的運營(yíng)狀態(tài)，公交調度根據運營(yíng)調度的需要處理所接收的數據，匯總運營(yíng)數據，制定統計圖表，同時(shí)將各線(xiàn)路運營(yíng)車(chē)輛的動(dòng)態(tài)位置信息發(fā)往線(xiàn)路調度室及電子站牌。調度監控中心還具備與所轄線(xiàn)路調度室及車(chē)輛進(jìn)行通話(huà)的能力，以便在出現交通堵塞等情況時(shí)，能及時(shí)調度車(chē)輛。調度監控中心能夠將車(chē)載無(wú)線(xiàn)數據通信終端傳回的信息與車(chē)輛的運營(yíng)時(shí)刻表自動(dòng)進(jìn)行對照，對車(chē)輛的運營(yíng)狀況進(jìn)行評價(jià)，以便調度人員對行車(chē)計劃進(jìn)行調整，滿(mǎn)足各線(xiàn)路的乘客需求。

線(xiàn)路調度室則負責接收調度監控中心傳來(lái)的本線(xiàn)路所轄車(chē)輛位置信息，存儲和處理收到的信息，并在電子地圖上顯示，保持與調度監控中心及所轄車(chē)輛的聯(lián)系。

車(chē)輛位置信息的下行傳輸使用調頻多工高速數據廣播系統。即調度監控中心將車(chē)輛位置信息編輯成數據幀，通過(guò)無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)手段將組幀的數據傳到調頻廣播發(fā)射機的編碼器，經(jīng)處理后由調頻多工高速數據廣播發(fā)送到各電子站牌和線(xiàn)路調度室，這種辦法覆蓋面積大，無(wú)須占用額外的頻譜資源，快速點(diǎn)對面傳輸，數據速率高，可靠?jì)r(jià)廉。

現有的調頻廣播基帶頻譜如圖2所示，除了可容納一套立體聲或單聲道主節目廣播信號外，尚有一部分可利用的頻譜空間，在傳送主節目的同時(shí)傳送其它的附加信息，如得到廣泛應用的EBU RDS系統，占用57±2.4KHz的頻譜。為兼容RDS系統，FMHDS采用的副載波為70KHz，帶寬為±9KHz。為實(shí)現足夠大的接收范圍，盡量減少對主信號的影響，FMHDS副載波頻偏應在±4～±7.5KHz。

調頻多工高速數據廣播系統(FM multiplex High speed Data System，FMHDS)，系統采用DQPSK調制方式，具有17.5Kbps和28Kbps兩種傳輸速率，副載波頻率為70KHz，可以兼容EBU的RDS系統。為了使數據系統在有噪聲、多徑干擾和移動(dòng)接收的情況下仍有盡可能高的傳輸質(zhì)量，FMHDS采用較為先進(jìn)的通信技術(shù)，如全數字化信號處理，R-S信道編解碼，卷積交織等。具有個(gè)人尋呼、群呼、分類(lèi)授權接收等功能。

FMHDS 可以直接接入現有的數以千計的調頻廣播電臺，只須增加一個(gè)編碼器、計算機和必要的通信線(xiàn)路，有數萬(wàn)元的投資即可投入運行。面對廣大用戶(hù)的接收機，由前端調頻收音機和數據解碼器構成，批量生產(chǎn)成本低廉，數據播發(fā)能力卻為十幾甚至數十個(gè)BP機臺的總和。FMHDS 整套系統硬軟件的開(kāi)發(fā)及接口協(xié)議均已自主完成，擁有完整的知識產(chǎn)權。所以可根據實(shí)際需要靈活地構成系統，最大限度地發(fā)揮 FMHDS 的應用潛力。

調頻數據廣播無(wú)須敷設有線(xiàn)入戶(hù)網(wǎng)絡(luò )，運行費用與用戶(hù)數無(wú)關(guān)，可快速點(diǎn)對面傳輸，無(wú)須占用額外的頻譜資源，適合移動(dòng)接收。因此完全滿(mǎn)足傳輸數據、壓縮靜止圖像甚至語(yǔ)音的大范圍、多用戶(hù)的公共交通信息服務(wù)系統。

電子站牌接收下行的車(chē)輛位置信息后，經(jīng)譯碼和數據處理后驅動(dòng)LED，以L(fǎng)ED光點(diǎn)的形式向乘客顯示出本線(xiàn)路來(lái)車(chē)方向運營(yíng)車(chē)的動(dòng)態(tài)位置。其分辨率為二分之一個(gè)站距，即車(chē)站為一個(gè)光點(diǎn)，站間為一個(gè)光點(diǎn)。

電子站牌上部與普通站牌一樣，顯示行車(chē)線(xiàn)路，首末車(chē)時(shí)間，行車(chē)區間，經(jīng)停站等，下部的紅綠雙色光帶以綠燈表示正常行駛車(chē)輛的位置，以紅燈表示行駛車(chē)輛堵塞或故障的位置，以雙色燈表示末班車(chē)。候車(chē)乘客可以清楚地知道其所要等候的車(chē)現在何處，何時(shí)進(jìn)站，一目了然。如前方堵車(chē)，也可以顯示出來(lái)，供乘客參考。

電子站牌除了能動(dòng)態(tài)地顯示車(chē)輛的位置信息外，還具有顯示車(chē)輛預計到站所需要的時(shí)間，當前時(shí)間及末班車(chē)的信息等。

應用公交信息服務(wù)系統，使乘客的出行更加便捷，并提高公交運輸的社會(huì )效益。發(fā)展公共交通信息服務(wù)系統，可使公共交通更加順暢，運行更加快捷和準確。隨著(zhù)公共交通服務(wù)質(zhì)量的提高，乘坐公共交通的人會(huì )越來(lái)越多，將有效地緩解城市交通的擁堵問(wèn)題，給現代化城市增添一條靚麗的風(fēng)景?！?/font>