專(zhuān)利名稱：一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于智能交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公共交通系統(tǒng)是未來(lái)大中型城市交通的主力，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快和城鎮(zhèn)的發(fā)展，城市交通擁擠現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，公交信息化建設(shè)勢(shì)在必行。公交車(chē)輛定位及其行駛速度是公交信息系統(tǒng)中的核心功能模塊，它為公交信息系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。車(chē)輛定位及其行駛速度監(jiān)測(cè)主要目的在于找出車(chē)輛在特定時(shí)間的位置并推算出到達(dá)下一站點(diǎn)的時(shí)間及判斷道路擁擠狀況。公交車(chē)輛定位及其行駛速度的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后首先要滿足乘客的需要，乘客們?cè)谲?chē)站等車(chē)時(shí)迫切需要的信息是下一輛車(chē)什么時(shí)候到達(dá)，是否在正常行駛，只有獲得了這個(gè)信息之后，乘客才可以更好地做出乘車(chē)選擇，安排自己的行程；公交車(chē)輛定位及其行駛速度信息同時(shí)還要滿足公交管理部門(mén)的需要，隨時(shí)隨地了解某輛公交車(chē)處于什么位置，在定位的基礎(chǔ)上對(duì)公交線路或整個(gè)公交系統(tǒng)實(shí)施合理調(diào)度，提高公交車(chē)輛利用率，使車(chē)輛調(diào)度控制科學(xué)合理。公交車(chē)輛按照固定路線行駛，即使知道準(zhǔn)確位置，也由于行駛中交通條件的變化而只能估計(jì)到達(dá)的時(shí)間，如果能對(duì)車(chē)輛的行駛速度加以動(dòng)態(tài)檢測(cè)，可提高估算該車(chē)到達(dá)下一個(gè)車(chē)站時(shí)間的準(zhǔn)確性。現(xiàn)有車(chē)輛定位技術(shù)包括基于GPS (全球定位系統(tǒng))或GL0NASS (全球軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))的無(wú)線電定位法、航位推算法、信標(biāo)法等。GPS或GL0NASS衛(wèi)星導(dǎo)航法能迅速、準(zhǔn)確、全天候地提供定位導(dǎo)航和授時(shí)信息，但在城市高樓區(qū)、林蔭道、涵洞及深山峽谷內(nèi)，GPS 或GL0NASS的上述功能可能會(huì)失效。且由GPS組成的智能交通調(diào)度系統(tǒng)體積龐大，技術(shù)復(fù)雜，初期投資和后期維護(hù)費(fèi)用與運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較大，經(jīng)濟(jì)上很難一步到位。航位推算法是通過(guò)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)解算載體在慣性坐標(biāo)系中的相對(duì)位置，此方法不但開(kāi)機(jī)時(shí)需由外部提供初始位置信息，而且通常存在距離與相位誤差，誤差會(huì)隨著距離與時(shí)間的增加而累積，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間或距離的運(yùn)作后，必須修正初始數(shù)據(jù)且技術(shù)復(fù)雜、成本高、維護(hù)費(fèi)用昂貴；信標(biāo)定位方法是在都市內(nèi)均勻地設(shè)置若干個(gè)固定自動(dòng)車(chē)輛識(shí)別設(shè)施，再依據(jù)車(chē)輛與路邊設(shè)施的關(guān)系， 求出車(chē)輛與信號(hào)標(biāo)桿的相對(duì)位置。此方法定位精確度依信號(hào)桿設(shè)置密度的疏密而定，只能在公交站點(diǎn)捕捉車(chē)輛位置，無(wú)法獲知車(chē)輛在兩個(gè)標(biāo)桿之間的精確位置也無(wú)法獲取車(chē)輛的動(dòng)態(tài)行駛速度信息。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出定位精度高、技術(shù)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、可確立公交車(chē)輛在公交線路車(chē)站間精確的位置及其動(dòng)態(tài)行駛速度的一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是它由加速度計(jì)1、信號(hào)轉(zhuǎn)換器2、計(jì)算機(jī)3、通訊裝置4、 電源轉(zhuǎn)換電路5、自動(dòng)報(bào)站器6、車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7組成。加速度計(jì)1、信號(hào)轉(zhuǎn)換器2、計(jì)算機(jī)3、通訊裝置4、電源轉(zhuǎn)換電路5、自動(dòng)報(bào)站器6集成在公交車(chē)輛上且加速度計(jì)1的敏感軸安裝方向與公交車(chē)輛行駛方向平行；車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7放置在公交信息化處理、調(diào)度中心。加速度計(jì)1采用線性模擬加速度計(jì)，加速度計(jì)1的輸出電流信號(hào)與信號(hào)轉(zhuǎn)換器2的輸入端連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2由電流/電壓轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、RS-232C 通信接口電路等組成，用于將加速度計(jì)1與公交車(chē)輛加速度成比例的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2的RS-232C通信接口電路與計(jì)算機(jī)3的RS-232C接口連接，自動(dòng)報(bào)站器6 的報(bào)站輸出信號(hào)與計(jì)算機(jī)3的輸入接口連接，通訊裝置4采用無(wú)線通訊方式，通訊裝置4的輸出接口與計(jì)算機(jī)的另一輸入接口連接，在計(jì)算機(jī)3的控制下，借助無(wú)線通訊服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7的信息傳送及接收。車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7中存儲(chǔ)著公交車(chē)輛行駛路線的電子地圖，車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7將來(lái)自公交車(chē)上傳來(lái)的車(chē)輛行駛速度、離開(kāi)已到達(dá)車(chē)站點(diǎn)的位移信息與數(shù)字地圖進(jìn)行綜合和匹配，確定出車(chē)輛相對(duì)于電子地圖的位置。車(chē)輛定位及其速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的實(shí)施方法由自動(dòng)報(bào)站器6按車(chē)輛到站順序，將已到達(dá)的站點(diǎn)和欲到達(dá)的站點(diǎn)位置信息傳送給計(jì)算機(jī)3 ；計(jì)算機(jī)3以相等的時(shí)間間隔t對(duì)敏感車(chē)輛行駛方向加速度％的加速度計(jì)1信號(hào)進(jìn)行采集和運(yùn)算處理，其中車(chē)輛在站點(diǎn)間的位
移量S的處理方法s -Iai t2/2 + Sa.-.t2，車(chē)輛動(dòng)態(tài)行駛速度的處理方法V =
—1 1 —1 7
Vi-i+ht。運(yùn)算處理后，計(jì)算機(jī)3將已到達(dá)的站點(diǎn)及離開(kāi)該站點(diǎn)的位移信息S通過(guò)控制通訊
裝置4送往車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7，車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7中存儲(chǔ)著公交車(chē)輛固定行駛
路線的電子地圖，車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7將來(lái)自公交車(chē)上計(jì)算機(jī)3通過(guò)無(wú)線傳輸方式傳
來(lái)的車(chē)輛行駛速度、離開(kāi)已到達(dá)車(chē)站點(diǎn)的位移信息與數(shù)字地圖中的道路網(wǎng)信息聯(lián)系起來(lái)，
進(jìn)行車(chē)輛方位的分析、綜合和匹配，并由此確定車(chē)輛相對(duì)于電子地圖的位置。同時(shí)由T = Sx/
V估算出到達(dá)下一個(gè)站點(diǎn)的時(shí)間，其中T為到達(dá)下一車(chē)站點(diǎn)的估計(jì)時(shí)間，民為到達(dá)下一車(chē)站
點(diǎn)的剩余距離。信息處理后，車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7再通過(guò)無(wú)線傳輸方式將綜合后的車(chē)
輛目前方位、行駛速度、到站時(shí)間等信息一方面?zhèn)魉偷诫娮诱九粕巷@示，另一方面?zhèn)魉偷浇?br> 通指揮、調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛智能化調(diào)度和輔助決策支持。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是利用公交車(chē)輛按照固定路線行駛且在固定站點(diǎn)停駛的特點(diǎn)，采用敏感軸與公交車(chē)輛行駛方向平行的加速度計(jì)實(shí)時(shí)感知公交車(chē)沿行駛方向的加速度信號(hào)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)該加速度計(jì)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，精確解算出車(chē)輛的動(dòng)態(tài)行駛速度和分段位移；同時(shí)借助自動(dòng)報(bào)站器對(duì)所到達(dá)站點(diǎn)的位置進(jìn)行修正和確認(rèn)，可減小通過(guò)加速度計(jì)信號(hào)測(cè)量位移時(shí)誤差隨距離與時(shí)間的增加而累積的誤差，進(jìn)一步提高了定位精度。由于本實(shí)用新型還能對(duì)公交車(chē)輛的行駛速度加以動(dòng)態(tài)檢測(cè)，可提高計(jì)算公交車(chē)輛到達(dá)下一個(gè)車(chē)站時(shí)間的準(zhǔn)確性。本實(shí)用新型實(shí)施簡(jiǎn)單方便，可滿足公交信息系統(tǒng)對(duì)公交車(chē)輛定位、動(dòng)態(tài)行駛速度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)組成示意圖；圖2是本實(shí)用新型的一種系統(tǒng)工作原理方框圖；圖3是本實(shí)用新型速度V及距離S的測(cè)試方法敘述用圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參見(jiàn)圖1、圖2、圖3及圖4，它由加速度計(jì) 1、信號(hào)轉(zhuǎn)換器2、計(jì)算機(jī)3、通訊裝置4、電源轉(zhuǎn)換電路5、自動(dòng)報(bào)站器6、車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7組成。其中，加速度計(jì)1、信號(hào)轉(zhuǎn)換器2、計(jì)算機(jī)3、通訊裝置4、電源轉(zhuǎn)換電路5、自動(dòng)報(bào)站器6集成在公交車(chē)輛上且加速度計(jì)1的敏感軸安裝方向與公交車(chē)輛行駛方向平行；車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7放置在公交信息化處理、調(diào)度中心。加速度計(jì)1采用線性模擬加速度計(jì)，加速度計(jì)1的輸出電流信號(hào)與信號(hào)轉(zhuǎn)換器2的輸入端連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2由電流/電壓轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、RS-232C通信接口電路等組成，用于將加速度計(jì)1與公交車(chē)輛加速度成比例的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器2的RS-232C通信接口電路與計(jì)算機(jī)3的RS-232C接口連接，自動(dòng)報(bào)站器6的報(bào)站輸出信號(hào)與計(jì)算機(jī)3的輸入接口連接， 通訊裝置4采用無(wú)線通訊方式，通訊裝置4的輸出接口與計(jì)算機(jī)的另一輸入接口連接，在計(jì)算機(jī)3的控制下，借助無(wú)線通訊服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7的信息傳送及接收。車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7中存儲(chǔ)著公交車(chē)輛行駛路線的電子地圖，車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)7將來(lái)自公交車(chē)上傳來(lái)的車(chē)輛行駛速度、離開(kāi)已到達(dá)車(chē)站點(diǎn)的位移信息與數(shù)字地圖進(jìn)行綜合和匹配，確定出車(chē)輛相對(duì)于電子地圖的位置。圖2是本實(shí)用新型的一種系統(tǒng)工作原理方框圖，該圖中，電流/電壓轉(zhuǎn)換器由電阻R和電容器C組成，電阻R和電容器C并聯(lián)連接，其一端公共點(diǎn)作為加速度計(jì)1的輸入端，其另一端公共點(diǎn)與信號(hào)地連接，電阻R用來(lái)將加速度計(jì)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓾M足A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換器精度要求的輸入電壓信號(hào)，電容器C起對(duì)模擬電信號(hào)的濾波作用。以加速度測(cè)量為基礎(chǔ)的測(cè)量速度及測(cè)量距離的原理來(lái)自牛頓的第二定律載體在外力F作用下的物體將產(chǎn)生加速度a，加速度a的大小與外力F成正比，而與物體的質(zhì)量m成反比，其方向則與作用力相一致，也就是a = F/m。則運(yùn)動(dòng)載體在t時(shí)刻的速度與加速度之間的關(guān)系式為
V =V0 +H^t ，當(dāng)加速度a已知時(shí)，速度V = V0+at ；運(yùn)動(dòng)載體在t時(shí)刻后的位移與加速度之間的關(guān)系式為
權(quán)利要求1.一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于它由加速度計(jì)(1)、 信號(hào)轉(zhuǎn)換器⑵、計(jì)算機(jī)⑶、通訊裝置⑷、電源轉(zhuǎn)換電路(5)、自動(dòng)報(bào)站器(6)、車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)(7)組成，加速度計(jì)(1)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器O)、計(jì)算機(jī)(3)、通訊裝置0)、電源轉(zhuǎn)換電路( 、自動(dòng)報(bào)站器(6)集成在公交車(chē)輛上且加速度計(jì)(1)的敏感軸安裝方向與公交車(chē)輛行駛方向平行；車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)(7)放置在公交信息化處理、調(diào)度中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于加速度計(jì)(1)采用線性模擬加速度計(jì)，加速度計(jì)(1)的輸出電流信號(hào)與信號(hào)轉(zhuǎn)換器(2) 的輸入端連接，信號(hào)轉(zhuǎn)換器O)由電流/電壓轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、RS-232C通信接口電路等組成，用于將加速度計(jì)(1)與公交車(chē)輛加速度成比例的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，信號(hào)轉(zhuǎn)換器( 的RS-232C通信接口電路與計(jì)算機(jī)C3)的RS-232C接口連接，自動(dòng)報(bào)站器(6)的報(bào)站輸出信號(hào)與計(jì)算機(jī)(3)的輸入接口連接，通訊裝置⑷采用無(wú)線通訊方式，通訊裝置(4)的輸出接口與計(jì)算機(jī)的另一輸入接口連接，在計(jì)算機(jī)C3)的控制下，借助無(wú)線通訊服務(wù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)(7)的信息傳送及接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)，其特征在于計(jì)算機(jī)( 按相等的時(shí)間間隔t對(duì)敏感車(chē)輛行駛方向加速度％的加速度計(jì)(1)信號(hào)進(jìn)行采集和運(yùn)算處理，車(chē)輛在站點(diǎn)間的位移St2/2 + Sai-^t2，車(chē)輛動(dòng)態(tài)行駛 速度
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種公交車(chē)輛定位及其行駛速度動(dòng)態(tài)檢測(cè)的系統(tǒng)，屬于智能交通運(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域。它由加速度計(jì)、信號(hào)轉(zhuǎn)換器、計(jì)算機(jī)、通訊裝置、電源轉(zhuǎn)換電路、自動(dòng)報(bào)站器、車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)組成；采用敏感軸與公交車(chē)輛行駛方向平行的加速度計(jì)實(shí)時(shí)感知公交車(chē)沿行駛方向的加速度信號(hào)，通過(guò)計(jì)算機(jī)從加速度計(jì)信號(hào)解算出動(dòng)態(tài)行駛速度和分段位移，由自動(dòng)報(bào)站器對(duì)所到達(dá)站點(diǎn)的位置進(jìn)行修正，通過(guò)車(chē)輛信息接收處理系統(tǒng)將車(chē)輛的位移信息與數(shù)字地圖中的道路網(wǎng)信息加以綜合和匹配。本實(shí)用新型實(shí)施簡(jiǎn)單方便，可確立公交車(chē)輛在公交線路的方位及其動(dòng)態(tài)行駛速度，滿足了公交信息系統(tǒng)對(duì)公交車(chē)輛定位、動(dòng)態(tài)行駛速度等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的需求。
文檔編號(hào)G08G1/123GK202058315SQ20112005873
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者肖遙 申請(qǐng)人:肖遙