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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于物聯(lián)網(wǎng)的公交車到站時(shí)間智能預(yù)測(cè)系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 準(zhǔn)確預(yù)測(cè)公交車到站時(shí)間是智能公交系統(tǒng)的核心問(wèn)題之一，但國(guó)內(nèi)路況復(fù)雜、交通事件頻發(fā)，給到站時(shí)間預(yù)測(cè)帶來(lái)巨大的困難。利用物聯(lián)網(wǎng)的傳感設(shè)備實(shí)時(shí)獲取和傳輸公交車的位置及時(shí)間等信息；運(yùn)用范例推理技術(shù)同時(shí)對(duì)多路公交車的到站時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，并且將預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、電子站牌、短信等方式進(jìn)行發(fā)布。本系統(tǒng)能適用于各種路況，具有較高的擴(kuò)展性，而且配套設(shè)施及運(yùn)營(yíng)成本低廉，非常適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。
- 詳細(xì)介紹：
- 現(xiàn)有的公交系統(tǒng)由于無(wú)法預(yù)知到站時(shí)間等因素，造成市民在站臺(tái)等待時(shí)間較長(zhǎng)，公交出行率偏低。為了方便市民、提高公交服務(wù)質(zhì)量，作品根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)理論，利用分布式ZigBee自動(dòng)路由短距無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和范例推理技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)公交車定位及到站時(shí)間預(yù)測(cè)系統(tǒng)。主要功能包括移動(dòng)車輛定位、遠(yuǎn)程信息獲取、原始信息處理、到站時(shí)間預(yù)測(cè)、預(yù)測(cè)信息顯示等方面。系統(tǒng)利用多個(gè)ZigBee設(shè)備獲取和傳輸公交車的位置及時(shí)間等信息，實(shí)現(xiàn)公交物聯(lián)網(wǎng)的感知層信息獲取；利用現(xiàn)有的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)公交物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層信息傳輸；運(yùn)用范例推理技術(shù)同時(shí)對(duì)多路公交車的到站時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)公交物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用層信息處理。作品的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有：1、將ZigBee技術(shù)應(yīng)用于車輛定位系統(tǒng)，與市場(chǎng)上流行的GPS定位方式相比，價(jià)格更便宜，性能更可靠；2、提出了一種非計(jì)算方法的公交車到站時(shí)間預(yù)測(cè)模型，使得到站時(shí)間預(yù)測(cè)更具有可操作性；3、采用智能化的范例推理預(yù)測(cè)技術(shù)，在提高預(yù)測(cè)精度的同時(shí)，提高了系統(tǒng)適用各種路況的能力。另外，本作品的車輛定位子系統(tǒng)和時(shí)間預(yù)測(cè)子系統(tǒng)既能組合在一起使用，又可以作為獨(dú)立的子系統(tǒng)嵌入到其他系統(tǒng)中，并且能夠與現(xiàn)有的智能公交系統(tǒng)很好地兼容，具有較好的使用靈活性。系統(tǒng)能適用于各種路況，具有較高的擴(kuò)展性能，而且的配套設(shè)施及運(yùn)營(yíng)成本低廉，非常適合國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- ★目的： 現(xiàn)有的公交系統(tǒng)由于等車時(shí)間長(zhǎng)、無(wú)法預(yù)知到站時(shí)間等因素，不適合高節(jié)奏的現(xiàn)代生活。為了服務(wù)市民，提高公交出行的效率，讓更多市民選擇公交出行方式，我們?cè)O(shè)計(jì)了本作品。 ★基本思路： 將每個(gè)公交站點(diǎn)上放置的ZigBee設(shè)備作為參考節(jié)點(diǎn)，建立自組網(wǎng)，車載設(shè)備作為定位節(jié)點(diǎn)，根據(jù)車載設(shè)備與各個(gè)參考節(jié)點(diǎn)通訊信號(hào)的強(qiáng)弱，確定車輛的位置；利用現(xiàn)有的有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將實(shí)時(shí)公交車位置及時(shí)間信息的傳輸給數(shù)據(jù)采集服務(wù)器；服務(wù)器將原始數(shù)據(jù)規(guī)范化處理后，利用范例推理算法從范例庫(kù)中找到情景最相似的范例，據(jù)此預(yù)測(cè)后續(xù)站點(diǎn)的到站時(shí)間，并且將預(yù)測(cè)結(jié)果通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、電子站牌、短信等方式進(jìn)行發(fā)布。 ★創(chuàng)新點(diǎn)： 1、針對(duì)公交車到站時(shí)間預(yù)測(cè)，建立了一種易于操作的情景預(yù)測(cè)模型； 2、給出了情景預(yù)測(cè)模型中各情景因子的測(cè)量與轉(zhuǎn)換方法； 3、實(shí)現(xiàn)了廉價(jià)穩(wěn)定的ZigBee車輛定位； 4、模仿人類的根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)到站時(shí)間的思維方式，實(shí)現(xiàn)了到站時(shí)間的智能預(yù)測(cè)； ★技術(shù)關(guān)鍵： 影響到站時(shí)間的情景因子的確定，各個(gè)因子的獲取方法；到站時(shí)間預(yù)測(cè)模型；低廉可靠的公交車定位技術(shù)，以利于其在中小城市推廣；智能化到站時(shí)間預(yù)測(cè)技術(shù)；系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)功能。 ★主要技術(shù)指標(biāo)： 1、定位精度3-5米，分辨率0.25米，最長(zhǎng)感應(yīng)距離1000米； 2、可測(cè)量的車輛速度范圍：0-400公里/小時(shí)； 3、誤差精度為1分鐘時(shí)，本系統(tǒng)在正常時(shí)段的有效預(yù)報(bào)率為99%；在高峰時(shí)段的有效預(yù)報(bào)率為80% 。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1、利用ZigBee技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛定位，較現(xiàn)流行的GPS技術(shù)相比，在定位技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的同時(shí)，費(fèi)用上也有了很大的節(jié)約； 2、提出以節(jié)假日等為情景因子的到站時(shí)間預(yù)測(cè)模型，模型中所有元素均可通過(guò)測(cè)量與轉(zhuǎn)換方法取得精確值，徹底擺脫了傳統(tǒng)模型中部分元素?zé)o法取值的困擾； 3、作品不是通過(guò)數(shù)學(xué)模型的方式計(jì)算出到站時(shí)間，而是模仿人類根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及當(dāng)前情景預(yù)測(cè)時(shí)間的方式，預(yù)測(cè)公交車抵達(dá)目的站點(diǎn)的時(shí)間，預(yù)測(cè)精度更高、適用性更強(qiáng)； 4、作品可以提供抵達(dá)任意目的站點(diǎn)時(shí)間的預(yù)測(cè)服務(wù)，改變了已有系統(tǒng)只預(yù)測(cè)到一輛公交車與本站點(diǎn)之間距離的局限。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2011年4月在本校第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)； 2011年5月在本省第四屆“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽中獲一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 洽談
作品可展示的形式
- 實(shí)物展示、現(xiàn)場(chǎng)演示、錄像
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- ★技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 作品模仿人類依據(jù)經(jīng)驗(yàn)求解問(wèn)題的方式，預(yù)測(cè)公交車抵達(dá)目的站點(diǎn)的時(shí)間，具有費(fèi)用低、預(yù)測(cè)精度高、適用范圍廣、兼容性高、智能化、人性化等優(yōu)點(diǎn)。 ★應(yīng)用場(chǎng)合和推廣前景： 本作品除了可以用來(lái)預(yù)測(cè)公交車到站時(shí)間預(yù)測(cè)以外，還可廣泛應(yīng)用于各種移動(dòng)車輛的定位及行程預(yù)測(cè)。同時(shí)，本作品經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母脑熘螅€可應(yīng)用于地面上各種移動(dòng)物體的定位及行為預(yù)測(cè)。由于本作品具有費(fèi)用低、性能可靠、適用各種路況的特點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。
同類課題研究水平概述
- ★國(guó)外狀況： 倫敦國(guó)王學(xué)院的 S.A.Velastin提出動(dòng)態(tài)卡爾曼濾波代替?zhèn)鹘y(tǒng)靜態(tài)均值算法；加拿大 Amer Shalaby采用卡爾曼濾波算法建立公共汽車路段行程時(shí)間模型；日本的Toru Ototita通過(guò)尋找最匹配的歷史數(shù)據(jù)的方式，預(yù)測(cè)當(dāng)前車輛到站時(shí)間；韓國(guó)崇實(shí)大學(xué) Taehyung Park利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對(duì)到站時(shí)間進(jìn)行預(yù)測(cè)；悉尼市機(jī)場(chǎng)采用改進(jìn)的線性預(yù)測(cè)算法,計(jì)算得到將要經(jīng)過(guò)路段的到站時(shí)間的預(yù)測(cè)值。 ★國(guó)內(nèi)狀況： 吉林大學(xué)的楊兆升教授、初連禹教授等提出了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)路段到站時(shí)間估計(jì)模型，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可利用實(shí)測(cè)的交通數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間段的預(yù)測(cè)變量值；朱中教授利用卡爾曼濾波理論建立了到站時(shí)間預(yù)測(cè)模型，利用實(shí)測(cè)的交通流量預(yù)測(cè)幾個(gè)時(shí)段后的路段到站時(shí)間；周雪梅博士應(yīng)用統(tǒng)計(jì)回歸理論，建立公交車輛到站時(shí)間預(yù)測(cè)模型；干宏程利用宏觀交通流模型進(jìn)行時(shí)間預(yù)測(cè)；姚寶珍博士利用SVM及衰減因子實(shí)現(xiàn)公交車輛運(yùn)行時(shí)間的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)；于濱、楊忠振教授應(yīng)用支持向量機(jī)預(yù)測(cè)公交車運(yùn)行時(shí)間；臺(tái)灣大學(xué)張?zhí)觅t教授利用離散傅立葉變換找出一天內(nèi)各路段旅行時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化，來(lái)預(yù)測(cè)公共汽車到站時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用方面，預(yù)測(cè)的內(nèi)容還是以距離為主，一些公司利用GPS定位技術(shù)、GPRS/CDMA通訊技術(shù)和LED顯示設(shè)備，實(shí)現(xiàn)公交車到站信息預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并且在北京、上海、杭州、青島、烏魯木齊、南京和廣州等許多城市安裝了該系統(tǒng)。有些城市進(jìn)行了時(shí)間預(yù)測(cè)的嘗試，誤差精度為1.2分鐘的情況下有效預(yù)報(bào)率為94%。 ★我國(guó)公交預(yù)測(cè)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題： 1、定位技術(shù)以GPS為主，費(fèi)用較高； 2、預(yù)測(cè)模型需改進(jìn)?，F(xiàn)有預(yù)測(cè)模型有些簡(jiǎn)單但精度不高，有些精度高但輸入數(shù)據(jù)較難獲取； 3、多數(shù)只能提供距離預(yù)測(cè)，不能提供直觀的時(shí)間信息； 4、只預(yù)測(cè)下一輛汽車的距離，不能提供任意車輛抵達(dá)任意目的站點(diǎn)時(shí)間的預(yù)測(cè)服務(wù)。
