基于WiFi检测和GPS定位的公交车动态调度系统及调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于WiFi检测和GPS定位的公交车动态调度系统及调度方法，在公交车和站台上布设WiFi探针，实时检测公交车上和站台附近检测范围内打开WiFi功能的设备并记录MAC地址数据；利用车载GPS设备记录公交车实时GPS数据；通过核心算法对MAC地址数据进行降噪与匹配，估算公交车实时载客人数、站台候车人数；以乘客候车时间为参数设定候车满意度函数、以发车频率为参数设定公交公司满意度函数，根据实际情况确定两者权值获得综合满意度函数；基于已发出车辆的实时载客人数、各站台的实时候车人数等实时数据，求解满意度函数的最优值，动态地获得适应当前线路客流情况的发车频率。

Bus dynamic scheduling system and scheduling method based on WiFi detection and GPS positioning

The invention discloses a bus dynamic scheduling system WiFi detection and GPS positioning and scheduling method based on bus and platform arranged on the WiFi probe, near the bus station and the real-time detection of the detection range open WiFi enabled devices and recording MAC address data; using the vehicle GPS bus real-time GPS data recording equipment; noise reduction and the matching of the MAC address of the data through the core algorithm, the estimation of real time bus passenger numbers, the waiting number; to passengers waiting time as the parameter set to start waiting satisfaction function, frequency parameter setting bus company satisfaction function, according to the actual situation to determine the two weights comprehensive satisfaction function; real time passenger numbers, has issued the vehicle platform in real time the waiting number based on real-time data, the optimal solution of the function of satisfaction value, dynamic. The frequency of the departure of the current line passenger flow.

【技术实现步骤摘要】
基于WiFi检测和GPS定位的公交车动态调度系统及调度方法
本专利技术涉及智能公交管理系统及管理方法，尤其涉及一种基于WiFi检测和车载GPS定位的公交车动态调度系统，同时涉及利用该系统进行公交车动态调度的调度方法。
技术介绍
目前在我国的大部分城市，公交系统是城市客运交通的重要组成部分，对公交系统运营的优化和城市的发展起着非常重要的作用。智能公交调度系统综合运用了全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)、计算机、控制系统、传感器、数据设计、无线通信等多领域的相关技术，以电子地图作为表现载体，通过数据采集与处理获得公交车辆的实时位置、载客情况，实现对公交车辆的实时监控与高效调度。目前“大数据”、“互联网+”成为交通领域未来发展热点，未来城市公共交通工具上将大范围覆盖Wi-Fi热点，因此，通过Wi-Fi检测数据为依据获取公交车运行数据的方式具有坚实的现实基础和良好的应用前景。当前对于公交的调度，大部分采用了根据历史数据获得的固定发车频率进行优化的调度方法，或利用预测手段获得准动态方案的调度方法，但这些调度方法未能提出如何利用实时数据进行优化调度，没有提出最适应当前时段线路客流的发车频率等参数；本技术提出的基于Wi-Fi检测和车载GPS定位的公交车动态调度技术中，有效利用了车载、站台Wi-Fi检测数据和车载GPS数据，提出一种获得公交车的实时载客情况与站台的实时候车人数的方法，并提出了如何利用这些有效数据获得适应当前客流情况的最佳公交车发车频率。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用大量移动终端的MAC地址数据和公交车辆的GPS数据来获得公交实时运行数据，并有效利用实时数据对某一班次公交车进行动态调度的公交车动态调度系统，另一目的是提供一种利用该调度系统合理控制发车频率以提高公交车的运营效率的公交车动态调度方法。技术方案：一种基于车载与站台Wi-Fi检测和车载GPS定位的公交车动态调度系统，包括数据采集子系统、数据初步处理子系统和公交车辆动态调度子系统；所述数据采集子系统包括Wi-Fi检测模块、车载GPS记录模块和数据上传模块；其中，所述Wi-Fi检测模块包括车载Wi-Fi检测模块和站台Wi-Fi检测模块，车载Wi-Fi检测模块采用车载Wi-Fi探针检测公交车上乘客的MAC地址数据，站台Wi-Fi检测模块采用站台Wi-Fi探针检测站台附近候车乘客的MAC地址数据；所述车载GPS记录模块采用车载GPS记录仪实时获取公交车辆运行过程的GPS位置数据；所述数据上传模块将Wi-Fi检测模块与GPS记录模块获取的数据上传至数据初步处理子系统的服务器并存储；所述数据初步处理子系统包括数据存储模块和数据处理模块；其中，所述数据存储模块通过对外接口与数据采集子系统的数据上传模块联系，用于接受车载、站台Wi-Fi探针与车载GPS记录仪所上传的数据信息，并对获取的数据进行临时存储；数据处理模块对实时上传的数据进行处理获得公交车动态实时数据；所述公交车辆动态调度子系统以数据初步处理子系统获得的实时数据作为输入，利用特定算法求解综合满意度评价函数的最优解，获得适合当前客流情况的最佳发车频率并输出，以供公交车的实时调度。所述特定算法采用遗传算法、人工蜂群。所述数据信息包括MAC地址数据、GPS定位数据以及时间数据；所述数据处理模块由R模块与ArcGIS模块组成，用于处理服务器中临时存储的MAC地址数据、GPS定位数据以及时间数据，对数据进行筛选与处理，获得车辆实时载客人数、站台实时候车人数、各站台的预计到达时间。所述公交车辆动态调度子系统包括数据二次处理模块和与调度方案生成模块；所述数据二次处理模块首先获得初步处理后的公交车辆实时载客人数、各站台的实时候车人数以及各站台预计到达时间作为输入，根据该线路的已经发出的公交车情况与候车乘客排队情况得出各站台候车乘客的预计等待时间、运行车辆的拥挤程度和当前的客流运输效率；所述调度方案生成模块以公交车辆实时载客人数、各站台的实时候车人数、站台乘客的预计候车时间和各公交车辆的拥挤程度作为输入，利用特定算法求解当前客流情况下综合满意度评价函数取得最优解时的公交车发车频率，所述最优解的求解过程在C语言平台中实现，能够求得实时最优调度方案。上述特定算法采用遗传算法、人工蜂群算法或者其它用于求解最优化问题的算法。一种所述公交车动态调度系统进行公交车动态调动的方法，基于公交车辆实时载客人数、站台实时候车人数和各站台预计到达时间，包括以下步骤：(1)初步数据获取与整合：将Wi-Fi技术获得的数据初步处理的结果，包括实时载客人数、实时站台候车人数、各车辆预计到达时间，上传并存储在数据二次处理模块的服务器上。其中各站台候车人数中等候各班次公交车的人数由以下方法简化求得：根据调查获得各站台候车的乘客中属于该班次乘客的平均百分比，近似认为各站台候车乘客中需要乘坐该班次公交车的人数占总人数的百分比等于该调查得到的平均百分比。因此等候某班次公交车的人数＝站台候车总人数*平均百分比；(2)线路运输效率计算：根据已知的线路上某班次公交车的发车数量和每辆车的实时载客情况，与各站台等候该班次公交车的人数，通过简化假设，认为若运行公交车未满则候车乘客依次上各辆该班次的公交车，则可求得当前运行状态下对线路上的候车乘客的运输效率，简单的运输效率计算公式为：(3)动态公交车发车频率确定：根据乘客满意度评价函数与公交公司满意度评价函数设定综合满意度评价函数如下：S＝a[bSpc+(1-b)Spw]+(1-a)Sc，其中Spw为候车乘客等待满意度，Spc为车上乘客舒适满意度，Sc为公交公司满意度，引入a作为乘客满意度的加权系数，引入b作为舒适满意度的加权系数，根据实际情况确定；其中Spw为关于候车时间、候车人数的函数，根据调查获得乘客对不同等待时长的满意情况，并由实时预计的车辆到达时间、实时候车乘客数进行确定；Spc为关于公交车载客人数的函数，根据调查获得乘客对不同拥挤程度的满意情况，并由实时载客人数确定，一般地，拥挤程度越高则舒适满意度越低；Sc为关于发车频率的函数，发车频率越大则运营成本越高，满意度就越低；对于单位评价周期内综合满意度评价函数，通过获取公交车辆的实时数据并代入，将其转换为关于发车频率的函数，求此最优化问题的解，即可获得适应实时客流状态最佳发车频率；求解最优解的过程在读取了公交运行状态的各项数据后在C语言平台中实现，利用了公交车辆的实时数据，满足实时动态调度这一特点；该算法的输入均为实时数据，由车载、站台Wi-Fi探针和车载GPS记录仪记录的数据处理获得。所述站台实时候车人数估算包括以下步骤：(1)信号强度筛选：根据信号强度筛除强度小于设定强度的MAC地址数据，初步保证MAC地址数据检测地点在站台内，其中设定强度根据站台大小人为设定；(2)持续时间筛选：根据过往行人Wi-Fi信号在此区域存在的时间设定时间阈值，筛除存在时间小于该阈值的MAC地址数据；(3)结果生成：对每个站台经筛选后的不同MAC地址进行计数获得每个站台的候车人数，得到结果并将MAC地址数据清空后继续进行下一轮数据采集。所述步骤(1)中，信号强度筛选由R模块进行处理；利用R语言根据所检测到的Wi-Fi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于车载与站台Wi‑Fi检测和车载GPS定位的公交车动态调度系统，其特征在于：包括数据采集子系统、数据初步处理子系统和公交车辆动态调度子系统；所述数据采集子系统包括Wi‑Fi检测模块、车载GPS记录模块和数据上传模块；其中，所述Wi‑Fi检测模块包括车载Wi‑Fi检测模块和站台Wi‑Fi检测模块，车载Wi‑Fi检测模块采用车载Wi‑Fi探针检测公交车上乘客的MAC地址数据，站台Wi‑Fi检测模块采用站台Wi‑Fi探针检测站台附近候车乘客的MAC地址数据；所述车载GPS记录模块采用车载GPS记录仪实时获取公交车辆运行过程的GPS位置数据；所述数据上传模块将Wi‑Fi检测模块与GPS记录模块获取的数据上传至数据初步处理子系统的服务器并存储；所述数据初步处理子系统包括数据存储模块和数据处理模块；其中，所述数据存储模块通过对外接口与数据采集子系统的数据上传模块联系，用于接受车载、站台Wi‑Fi探针与车载GPS记录仪所上传的数据信息，并对获取的数据进行临时存储；数据处理模块对实时上传的数据进行处理获得公交车动态实时数据；所述公交车辆动态调度子系统以数据初步处理子系统获得的实时数据作为输入，利用特定算法求解综合满意度评价函数的最优解，获得适合当前客流情况的最佳发车频率并输出，以供公交车的实时调度。所述特定算法采用遗传算法、人工蜂群。...

【技术特征摘要】
1.一种基于车载与站台Wi-Fi检测和车载GPS定位的公交车动态调度系统，其特征在于：包括数据采集子系统、数据初步处理子系统和公交车辆动态调度子系统；所述数据采集子系统包括Wi-Fi检测模块、车载GPS记录模块和数据上传模块；其中，所述Wi-Fi检测模块包括车载Wi-Fi检测模块和站台Wi-Fi检测模块，车载Wi-Fi检测模块采用车载Wi-Fi探针检测公交车上乘客的MAC地址数据，站台Wi-Fi检测模块采用站台Wi-Fi探针检测站台附近候车乘客的MAC地址数据；所述车载GPS记录模块采用车载GPS记录仪实时获取公交车辆运行过程的GPS位置数据；所述数据上传模块将Wi-Fi检测模块与GPS记录模块获取的数据上传至数据初步处理子系统的服务器并存储；所述数据初步处理子系统包括数据存储模块和数据处理模块；其中，所述数据存储模块通过对外接口与数据采集子系统的数据上传模块联系，用于接受车载、站台Wi-Fi探针与车载GPS记录仪所上传的数据信息，并对获取的数据进行临时存储；数据处理模块对实时上传的数据进行处理获得公交车动态实时数据；所述公交车辆动态调度子系统以数据初步处理子系统获得的实时数据作为输入，利用特定算法求解综合满意度评价函数的最优解，获得适合当前客流情况的最佳发车频率并输出，以供公交车的实时调度。所述特定算法采用遗传算法、人工蜂群。2.根据权利要求1所述的公交车动态调度系统，其特征在于：所述数据信息包括MAC地址数据、GPS定位数据以及时间数据；所述数据处理模块由R模块与ArcGIS模块组成，用于处理服务器中临时存储的MAC地址数据、GPS定位数据以及时间数据，对数据进行筛选与处理，获得车辆实时载客人数、站台实时候车人数、各站台的预计到达时间。3.根据权利要求1所述的公交动态调度子系统，其特征在于：所述公交车辆动态调度子系统包括数据二次处理模块和与调度方案生成模块；所述数据二次处理模块首先获得初步处理后的公交车辆实时载客人数、各站台的实时候车人数以及各站台预计到达时间作为输入，根据该线路的已经发出的公交车情况与候车乘客排队情况得出各站台候车乘客的预计等待时间、运行车辆的拥挤程度和当前的客流运输效率；所述调度方案生成模块以公交车辆实时载客人数、各站台的实时候车人数、站台乘客的预计候车时间和各公交车辆的拥挤程度作为输入，利用特定算法求解当前客流情况下综合满意度评价函数取得最优解时的公交车发车频率，所述最优解的求解过程在C语言平台中实现，能够求得实时最优调度方案。4.一种根据权利要求2所述的公交车动态调度系统进行公交车动态调动的方法，其特征在于：所述调度基于公交车辆实时载客人数、站台实时候车人数和各站台预计到达时间，包括以下步骤：(1)初步数据获取与整合：将Wi-Fi技术获得的数据初步处理的结果，包括实时载客人数、实时站台候车人数、各车辆预计到达时间，上传并存储在数据二次处理模块的服务器上。其中各站台候车人数中等候各班次公交车的人数由以下方法简化求得：根据调查获得各站台候车的乘客中属于该班次乘客的平均百分比，近似认为各站台候车乘客中需要乘坐该班次公交车的人数占总人数的百分比等于该调查得到的平均百分比。因此等候某班次公交车的人数＝站台候车总人数*平均百分比；(2)线路运输效率计算：根据已知的线路上某班次公交车的发车数量和每辆车的实时载客情况，与各站台等候该班次公交车的人数，通过简化假设，认为若运行公交车未满则候车乘客依次上各辆该班次的公交车，则可求得当前运行状态下对线路上的候车乘客的运输效率，简单的运输效率计算公式为：(3)动态公交车发车频率确定：根据乘客满意度评价函数与公交公司满意度评价函数设定综合满意度评价函数如下：S＝a[bSpc+(1-b)Spw]+(1-a)Sc，其中Spw为候车乘客等待满意度，Spc为车上乘客舒适满意度，Sc为公交公司满意度，引入a作为乘客满意度的加权系数，引入b作为舒适满意度的加权系数，根据实际情况确定；其中Spw为关于候车时间、候车人数的函数，根据调查获得乘客对不同等待时长的满意情况，并由实时预计的车辆到达时间、实时候车乘客数进行确定；Spc为关于公交车载客人数的函数，根据调查获得乘客对不同拥挤程度的满意情况，并由实时载客人数确定，一般地，拥挤程度越高则舒适满意度越低；Sc为关于发车频率的函数，发车频率越大则运营成本越高，满意度就越低；对于单位评价周期内综合满意度评价函数，通过获取公交车辆的实时数据并代入，将其转换为关于发车频率的函数，求此最优化问题的解，即可获得适应实时客流状态最佳发车频率；求解最优解的过程在读取了公交运行状态的各项数据后在C语言平台中实现，利用了公交车辆的实时数据，满足实时动态调度这一特点；该算法的输入均为实时数据，由车载、站台Wi-Fi探针和车载GPS记录仪记录的数据处理获得。5.根据权利要求4所述的公交...

【专利技术属性】
技术研发人员：张应恒，李志斌，于维杰，王礼睿，陆钥，杨昊明，王诗菡，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32