公交信息服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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

系統(tǒng)由調(diào)度監(jiān)控中心、公交車載設(shè)備、上行無線數(shù)據(jù)傳輸、下行無線數(shù)據(jù)傳輸和電子站牌等部分組成。在城市公共交通智能化調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)中，采用GPS衛(wèi)星定位，GIS地理信息處理，無線通信以及計(jì)算機(jī)管理技術(shù)等，可實(shí)現(xiàn)對運(yùn)營中車輛的動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理；應(yīng)用常規(guī)通信，集群通信，CDPD蜂窩數(shù)字式分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)或GSM短信息傳輸，實(shí)現(xiàn)車輛位置信息的上行傳輸；應(yīng)用調(diào)頻多工高速數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)或?qū)ず艏夹g(shù)或CDPD蜂窩數(shù)字式分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)車輛位置信息的下行傳輸，將運(yùn)營中的車輛位置信息通過電子站牌顯示出來，為候車乘客提供公共交通行車信息服務(wù)。

系統(tǒng)首先將正在運(yùn)營的公交車輛GPS位置信息通過上行無線數(shù)據(jù)傳輸方式送到公交調(diào)度監(jiān)控中心，經(jīng)過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理后再通過下行無線數(shù)據(jù)的方式將公交車輛的位置信息傳送給電子顯示候車站牌。最后通過電子站牌的顯示，乘客即可獲悉當(dāng)前公交車輛的位置信息和時(shí)間信息等，方便其做出候車選擇。

公交車輛上的設(shè)備有GPS衛(wèi)星定位信息接收，車輛位置信息的上行傳輸及與調(diào)度監(jiān)控中心數(shù)據(jù)和話音通信信息交流等功能。采用GPS接收機(jī)和車載無線數(shù)據(jù)通信終端可實(shí)現(xiàn)這些功能。通信終端除傳送公交車輛的定位信息外，也可以完成車輛調(diào)度和司機(jī)匯報(bào)情況等任務(wù)。車載設(shè)備由GPS接收天線、GPS接收機(jī)、通信控制器、無線收發(fā)信機(jī)和天線等組成。GPS接收機(jī)通過GPS接收天線接收GPS C/A碼信號，計(jì)算出車輛所在的位置的經(jīng)度、緯度、移動(dòng)速度及精確時(shí)間等參數(shù)，送給數(shù)據(jù)控制器進(jìn)行處理，通過車載無線數(shù)據(jù)通信終端將其發(fā)送至調(diào)度監(jiān)控中心，并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在數(shù)字地圖上動(dòng)態(tài)顯示出來。通過車載無線數(shù)據(jù)通信終端還可以將一些短數(shù)據(jù)信息送到調(diào)度監(jiān)控中心或者和調(diào)度監(jiān)控中心通話，調(diào)度監(jiān)控中心也可以向車載無線數(shù)據(jù)通信終端發(fā)送一些調(diào)度短信息，并在通信終端顯示。

應(yīng)用常規(guī)通信、集群通信、GSM短信息傳輸或CDPD蜂窩數(shù)字式分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)等，可實(shí)現(xiàn)車輛位置信息的上行傳輸。

常規(guī)通信設(shè)計(jì)、組網(wǎng)、使用都比較簡單，但其作用范圍較小。集群通信是專用的調(diào)度指揮系統(tǒng)，分模擬集群和數(shù)字集群。模擬集群為通話而設(shè)計(jì)，要傳輸數(shù)據(jù)需要另加調(diào)制解調(diào)器，接續(xù)時(shí)間長。數(shù)字集群雖比模擬集群傳輸質(zhì)量高, 速度快，抗干擾能力強(qiáng)，但仍有接續(xù)時(shí)間長的問題。GSM數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)具有系統(tǒng)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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，因而受話音業(yè)務(wù)影響小，接續(xù)時(shí)間短，并且不丟失數(shù)據(jù)。這些特點(diǎn)是集群和常規(guī)通信方式難以做到的。GSM短信息用數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)有關(guān)，影響信息的實(shí)時(shí)性。

CDPD蜂窩數(shù)字式分組數(shù)據(jù)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(tǒng)容量大，可靠性高，也可用來傳遞公交車輛的運(yùn)營數(shù)據(jù)，缺點(diǎn)是該網(wǎng)絡(luò)屬純數(shù)據(jù)網(wǎng)，沒有話音業(yè)務(wù)。

CDPD由以下四部分組成:移動(dòng)終端系統(tǒng)(MES)、移動(dòng)數(shù)據(jù)基站(MDBS)、移動(dòng)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(MDIS)和CDPD骨干網(wǎng),其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

移動(dòng)終端系統(tǒng)(MES):它由移動(dòng)終端和CDPD無線Modem組成。 CDPD無線Modem負(fù)責(zé)管理無線鏈路和協(xié)議。通常,移動(dòng)終端與無線Modem之間的通信采用標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)置PCI插槽型。

移動(dòng)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)傳輸,同時(shí)它也負(fù)責(zé)頻譜監(jiān)測、頻率管理。它通過一根64kbps幀中繼與交換機(jī)相聯(lián)。

移動(dòng)數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(MDIS):由分組服務(wù)器和管理服務(wù)器組成。分組服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分組交換，管理服務(wù)器負(fù)責(zé)用戶賬號、計(jì)費(fèi)和移動(dòng)性管理,移動(dòng)性管理采用Internet標(biāo)準(zhǔn)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(tǒng)(IS)組成,實(shí)質(zhì)上是IP路由器。IS提供無連接的數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù),根據(jù)每個(gè)分組的目的地址和當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵Ψ纸M進(jìn)行路由。CDPD是基于TCP/IP的開放系統(tǒng),可方便接入Internet,還支持OSI標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議CLNP(無連接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)。CDPD系統(tǒng)采用空間分集接收技術(shù)及FEC與ARQ相結(jié)合的差錯(cuò)控制技術(shù),可改善無線傳輸衰減和多徑效應(yīng)等造成的信號損傷,提高系統(tǒng)的可靠性。CDPD是無線IP網(wǎng)絡(luò),每個(gè)無線終端都有自己的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(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò),一般按數(shù)據(jù)量計(jì)費(fèi),由于其鏈路的使用效率較高,所以費(fèi)用比較便宜。CDPD技術(shù)不同于以電路交換為基礎(chǔ)的移動(dòng)通信技術(shù),采用分組數(shù)據(jù)傳輸,特別適用于突發(fā)數(shù)據(jù)的傳輸。電路交換進(jìn)行的數(shù)據(jù)通信首先必須進(jìn)行連接,以致接續(xù)時(shí)間很長而實(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,在車輛管理系統(tǒng)中,不論是移動(dòng)終端送至監(jiān)控中心的定位數(shù)據(jù),還是下行的控制指令,都屬于小數(shù)據(jù)量信息,因此作為這種應(yīng)用, CDPD技術(shù)是一種優(yōu)選方案。當(dāng)然,由于CDPD開發(fā)較晚,正處于成長期,所以網(wǎng)絡(luò)的覆蓋問題還有待于進(jìn)一步完善。

調(diào)度監(jiān)控中心包括天線、無線收發(fā)信機(jī)、通信控制器、GIS系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、大屏幕等。調(diào)度監(jiān)控中心的無線收發(fā)信機(jī)接收各車載無線數(shù)據(jù)通信終端發(fā)送來的位置和其它信息，同時(shí)也可通過無線收發(fā)信機(jī)向各車載無線數(shù)據(jù)通信終端發(fā)送控制命令。通信控制器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和接口功能并將結(jié)果送到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或無線收發(fā)信機(jī)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將車輛的位置顯示在顯示器或大屏幕上，供調(diào)度人員指揮。

GIS系統(tǒng)的主要功能是將車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(biāo)使之始終處于監(jiān)控之中，并有自動(dòng)漫游的功能；可對所監(jiān)控的目標(biāo)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(biāo)軌跡及軌跡保存控制和對目標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)管理。

調(diào)度監(jiān)控中心接收所轄車輛的運(yùn)營數(shù)據(jù)，并在電子地圖上顯示運(yùn)營線路、車輛的運(yùn)營狀態(tài)，公交調(diào)度根據(jù)運(yùn)營調(diào)度的需要處理所接收的數(shù)據(jù)，匯總運(yùn)營數(shù)據(jù)，制定統(tǒng)計(jì)圖表，同時(shí)將各線路運(yùn)營車輛的動(dòng)態(tài)位置信息發(fā)往線路調(diào)度室及電子站牌。調(diào)度監(jiān)控中心還具備與所轄線路調(diào)度室及車輛進(jìn)行通話的能力，以便在出現(xiàn)交通堵塞等情況時(shí)，能及時(shí)調(diào)度車輛。調(diào)度監(jiān)控中心能夠?qū)④囕d無線數(shù)據(jù)通信終端傳回的信息與車輛的運(yùn)營時(shí)刻表自動(dòng)進(jìn)行對照，對車輛的運(yùn)營狀況進(jìn)行評價(jià)，以便調(diào)度人員對行車計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，滿足各線路的乘客需求。

線路調(diào)度室則負(fù)責(zé)接收調(diào)度監(jiān)控中心傳來的本線路所轄車輛位置信息，存儲(chǔ)和處理收到的信息，并在電子地圖上顯示，保持與調(diào)度監(jiān)控中心及所轄車輛的聯(lián)系。

車輛位置信息的下行傳輸使用調(diào)頻多工高速數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)。即調(diào)度監(jiān)控中心將車輛位置信息編輯成數(shù)據(jù)幀，通過無線或有線手段將組幀的數(shù)據(jù)傳到調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)的編碼器，經(jīng)處理后由調(diào)頻多工高速數(shù)據(jù)廣播發(fā)送到各電子站牌和線路調(diào)度室，這種辦法覆蓋面積大，無須占用額外的頻譜資源，快速點(diǎn)對面?zhèn)鬏敚瑪?shù)據(jù)速率高，可靠價(jià)廉。

現(xiàn)有的調(diào)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(jié)目廣播信號外，尚有一部分可利用的頻譜空間，在傳送主節(jié)目的同時(shí)傳送其它的附加信息，如得到廣泛應(yīng)用的EBU RDS系統(tǒng)，占用57±2.4KHz的頻譜。為兼容RDS系統(tǒng)，F(xiàn)MHDS采用的副載波為70KHz，帶寬為±9KHz。為實(shí)現(xiàn)足夠大的接收范圍，盡量減少對主信號的影響，F(xiàn)MHDS副載波頻偏應(yīng)在±4～±7.5KHz。

調(diào)頻多工高速數(shù)據(jù)廣播系統(tǒng)(FM multiplex High speed Data System，F(xiàn)MHDS)，系統(tǒng)采用DQPSK調(diào)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(tǒng)。為了使數(shù)據(jù)系統(tǒng)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，F(xiàn)MHDS采用較為先進(jìn)的通信技術(shù)，如全數(shù)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、分類授權(quán)接收等功能。

FMHDS 可以直接接入現(xiàn)有的數(shù)以千計(jì)的調(diào)頻廣播電臺(tái)，只須增加一個(gè)編碼器、計(jì)算機(jī)和必要的通信線路，有數(shù)萬元的投資即可投入運(yùn)行。面對廣大用戶的接收機(jī)，由前端調(diào)頻收音機(jī)和數(shù)據(jù)解碼器構(gòu)成，批量生產(chǎn)成本低廉，數(shù)據(jù)播發(fā)能力卻為十幾甚至數(shù)十個(gè)BP機(jī)臺(tái)的總和。FMHDS 整套系統(tǒng)硬軟件的開發(fā)及接口協(xié)議均已自主完成，擁有完整的知識產(chǎn)權(quán)。所以可根據(jù)實(shí)際需要靈活地構(gòu)成系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮 FMHDS 的應(yīng)用潛力。

調(diào)頻數(shù)據(jù)廣播無須敷設(shè)有線入戶網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行費(fèi)用與用戶數(shù)無關(guān)，可快速點(diǎn)對面?zhèn)鬏?，無須占用額外的頻譜資源，適合移動(dòng)接收。因此完全滿足傳輸數(shù)據(jù)、壓縮靜止圖像甚至語音的大范圍、多用戶的公共交通信息服務(wù)系統(tǒng)。

電子站牌接收下行的車輛位置信息后，經(jīng)譯碼和數(shù)據(jù)處理后驅(qū)動(dòng)LED，以LED光點(diǎn)的形式向乘客顯示出本線路來車方向運(yùn)營車的動(dòng)態(tài)位置。其分辨率為二分之一個(gè)站距，即車站為一個(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，顯示行車線路，首末車時(shí)間，行車區(qū)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輛的位置，以紅燈表示行駛車輛堵塞或故障的位置，以雙色燈表示末班車。候車乘客可以清楚地知道其所要等候的車現(xiàn)在何處，何時(shí)進(jìn)站，一目了然。如前方堵車，也可以顯示出來，供乘客參考。

電子站牌除了能動(dòng)態(tài)地顯示車輛的位置信息外，還具有顯示車輛預(yù)計(jì)到站所需要的時(shí)間，當(dāng)前時(shí)間及末班車的信息等。

應(yīng)用公交信息服務(wù)系統(tǒng)，使乘客的出行更加便捷，并提高公交運(yùn)輸?shù)纳鐣?huì)效益。發(fā)展公共交通信息服務(wù)系統(tǒng)，可使公共交通更加順暢，運(yùn)行更加快捷和準(zhǔn)確。隨著公共交通服務(wù)質(zhì)量的提高，乘坐公共交通的人會(huì)越來越多，將有效地緩解城市交通的擁堵問題，給現(xiàn)代化城市增添一條靚麗的風(fēng)景?！?/font>