CN101339675A - 城市公交***中的客流统计方法 - Google Patents

Abstract

城市公交***中的客流统计方法应用于城市公交智能管理调度***的车载设备中，属于通信与信息处理技术领域。该发明旨在提出一种低成本、高可靠性的客流统计方法，该方法为：将不同的刷卡声音信号经过刷卡检测模块转换成相应占空比的方波信号，然后将所得方波信号送至微控制器，经微控制器处理后，得到刷卡人数，再结合投币人数和下车人数，最终统计出客流数据(刷卡人数、投币人数和下车人数)。此方法有效地解决了现有客流统计方法中存在的漏计和虚计问题，保证了公交客流量数据的真实有效。

Description

城市公交***中的客流统计方法

技术领域

本发明涉及城市公交***中的一种客流统计方法，该方法用于统计公交客流量数据，属于通信与信息处理技术领域。

背景技术

随着城市经济的迅速发展和城市规模的不断扩大，私家车拥有量及公交车数量急剧增加(尤其在大城市)，这使得城市交通运行不畅状况日益突出，给市民出行带来了极大不便，同时还严重阻碍了社会经济的发展。为此，政府部门推出系列法律法规，优先发展城市公交运营***，以缓解目前日益严重的城市交通压力。

推广城市公交智能管理调度***是优先发展城市公交运营***的有效途径之一。由于管理调度所依据的主要是客流量数据，因此客流量的准确统计是实现城市公交智能管理调度***的关键之一。

至今，业界已提出过多种客流量统计方法，比如基于红外式、图像处理式，基于IC卡式等。

红外式统计方案又分为主动红外式和被动红外式两种。被动红外式除易受到乘客着装、环境温度、光线状况等因素影响外，当客流量较大时，由于乘客间可能造成的相互遮挡而使计数结果变得不可靠，误差较大；虽然主动红外式比被动式先进，采用自身光源，通过发射定制波长的红外线覆盖一定的区域，并通过传感器检测从乘客身上反射的红外线，自动识别乘客的上下车方向及上下人数，但其依然无法克服客流量大时乘客相互遮挡等因素造成的计数结果不准确问题。

图像处理式客流量数据统计方案的工作原理是在上下车门口处安装摄像头以获取视频图像，通过软件对连续图像进行分析处理，识别图像中人脸个数，从而确定上下车乘客数。这种方案的计数精度很大程度上取决于软件图像分析算法的优劣，且图像质量的好坏将影响到软件分析结果的精度。因此，公交车上就必须安装高质量的摄像头，功能强大的运算处理器和分析处理软件，这将使得***成本过高，而且在人员拥挤情况下误差较大，不适合大规模推广应用。

基于IC卡的客流量采集数据准确、技术简单，并且能获得较多数据(如上车时间等)。通过对这些数据进行统计分析和数据挖掘等处理，可以获得部分实时准确的客流信息，为智能公交调度管理***提供科学的数据支持。但是，此方案需要对刷卡器进行改装，加入硬件接口等，并且还需要与IC公司、银行等达成合作协议，这使得该方案现阶段的可行性大打折扣，进入商业运营存在许多困难。

因此，为了能够准确便捷地统计出公交客流量数据，尤其是上车乘客数据，提出一种新的统计方法、设计相对独立的设备很有必要。

发明内容

技术问题：本发明所述的城市公交***中的客流统计方法，旨在解决客流量数据统计不准问题，为公交公司实现动态调度公交提供可靠客流数据。

技术方案：本发明提出的客流统计方法是基于每位乘客上车后必须投币或刷卡的实际事实出发，区别于现有客流统计方法，通过统计刷卡人数和投币人数，获得上车乘客人数，结合下车检测模块获得的下车人数，最终得到公交车客流量。

由于涉及到多方利益以及出于安全考虑，IC公司不允许其他公司或部门从刷卡器内部取得刷卡信息，因此设计的刷卡数据采集方法必须不能改变现有刷卡器构造，即必须从外部取得刷卡信息，而且要相对独立，自成体系。

基于此，本发明提出了一种不改变公交车内部结构和刷卡器电路的客流统计新方法，该方法具体为：通过外置刷卡检测模块采集刷卡声音信号，将其转换成特定占空比的方波信号，该信号经微控制器处理后，获得刷卡人数，再结合投币人数和下车人数，最终获得客流量数据；

该方法的具体实现包括以下步骤：

a.麦克风(1)采集刷卡信号后，将其送至带通滤波电路(2)，抑制外界干扰信号；

b.将步骤a所得信号送至放大电路(3)，放大带通滤波器(2)通带内的信号电压；

c.将步骤b所得信号依次送至单向导通电路(4)、RC滤波电路(5)，获得刷卡声音的包络信号；

d.将步骤c所得包络信号送至比较电路(6)，得到与各种刷卡信号相对应的具有不同占空比的方波信号；

e.将步骤d所得信号经反相电路(7)后，送至微控制器。微控制器根据方波信号的不同占空比特性，决定是否累加刷卡人数，即若确认当前方波信号为有效刷卡信号，则累加刷卡人数值，否则不累加，该累加结果即为刷卡客流量，再结合投币机模块直接给出的投币数据，统计得到上车客流数据；

f.由下车乘客统计模块获得下车客流数据，结合步骤e所得上车客流数据，最终统计出公交客流数据。

刷卡检测模块采集刷卡声音信号并将其转换成特定占空比的方波信号后，通过调整刷卡检测模块中各组成部分元器件参数，使得有效刷卡声音信号所对应方波信号的占空比明显区别于外界干扰信号和无效刷卡信号对应的占空比。其中有效刷卡信号指刷卡时发出“嘟”、“学生票”、“老年票”等声音的信号；无效刷卡信号指刷卡时发出“刷卡太快，请重刷”、“过期卡，请年检”等声音的信号；外界干扰信号指汽车喇叭声等声音信号，而非刷卡引发的声音信号。微控制器根据占空比做出判断，其具体方法为：

当低电平值持续时间T_low超过门限值T_th1，且高电平时间T_high超过门限值T_th2时，该次信号为有效刷卡信号；

当低电平值持续时间T_low小于门限值T_th1时，该次信号为外界干扰信号；

当低电平值持续时间T_low超过门限值T_th1，但高电平时间T_high小于门限值T_th2时，该次信号为无效刷卡干扰信号。

将麦克风(1)紧紧靠在刷卡器的扬声器上，麦克风(1)将采集的信号送入带通滤波器(2)，经上述两种措施处理后，减少了外界信号对刷卡信号的干扰，降低了由于外界干扰引起的虚警概率。

为了提高后级电路信号处理的准确性，降低漏警概率，将带通滤波器(2)处理后信号送至放大电路，将带通内信号电压进行适当放大。

由于后级电路只需要刷卡信号的包络信号，因此可以通过隔直电容隔离直流电压，通过单向导通电路截止前级电路输出的负值电压，然后通过RC滤波电路获得刷卡信号的包络。包络信号经过比较电路后，得到不同占空比的方波信号。

因为车载设备中所采用的微控制器只有电平触发和下降沿触发两种外部中断触发方式，没有上升沿触发。而当没有刷卡或没有干扰信号时，比较电路输出低电平，当有刷卡或有干扰信号时，比较电路输出高电平，所以需将比较电路输出信号经过反相电路反相，然后将反相电路输出信号送至微控制器，实现实时采集刷卡信号。

根据方波信号的不同占空比、刷卡器对前后两次刷卡时间间隔的限制以及现实中两次刷卡的时间间隔，微控制器能够区别出有效刷卡信号、无效刷卡信号以及外界干扰信号。仅当发生有效刷卡时，才将此次刷卡计入刷卡乘客总数中，大大降低了***的虚警概率，具体实现方法如下：

当反相电路(7)输出信号出现低电平(有刷卡信号或者干扰信号)时，微控制器则连续采集反相电路的输出信号电平值，只有当低电平值持续时间T_low超过T_th1才可能为刷卡信号，低电平结束后，继续采集反相电路(7)的输出值，只有当高电平时间T_high超过T_th2，才是一次有效刷卡信号，如图3(a)所示。这是因为如果低电平时间T_low小于T_th1，此次为喇叭声、***等外界干扰造成的误触发，如图3(b)所示；如果高电平时间T_high小于T_th2，则此次是“刷卡太快，请重刷”、“余额不足，请充值”等无效刷卡造成的误触发，如图3(c)所示。只有同时满足T_low超过T_th1和T_high超过T_th2两个条件，微控制器才累加刷卡人数，否则不累加，累计结果即为刷卡客流数。

上车客流数据由刷卡客流数据和投币机数据共同组成。下车乘客统计模块采用主动红外方式，完成下车乘客数统计工作。将下车客流统计数据与上车客流统计数据结合使用，最终实现公交客流数据统计。

有益效果：本发明提出的客流统计方法可以大大降低虚警概率和漏警概率，提高客流统计数据的准确性，尤其是上车乘客数据统计的准确性，为城市公交智能管理调度***提供可靠的客流数据。

附图说明

图1智能公交车载***结构框图，

图2刷卡检测模块框图，

图3不同信号经刷卡检测后输出波形示意图，其中图3a是有效刷卡信号经刷卡时检测模块输出波形示意图，图3b是外界干扰信号经刷卡检测模块后输出波形示意图，图3c是无效刷卡信号经刷卡检测模块后输出波形示意图。图4城市公交智能管理调度***框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提出的城市公交***中的客流统计方法的具体实施进行详细说明。

如附图4所示，城市公交智能管理调度***由控制中心***a、车场***b、站台***c和车载***d组成。其中车载***d包括微控制器d1、客流统计模块d2、显示模块d3、监控模块d4、蓝牙通信模块d5、自动报站模块d6以及电源模块d7，其中客流统计模块d2又由刷卡检测模块、投币机模块、下车乘客统计模块组成，如附图1所示。本发明提出的客流统计方法应用于车载***d的客流统计模块d2中。

如附图2所示，刷卡检测模块由麦克风1、带通滤波电路2、放大电路3、单向导通电路4、RC滤波电路5、比较电路6、反相电路7组成。

本发明提出的客流统计方法具体实现包括以下步骤并按所述顺序进行：

a)麦克风1采集刷卡信号后，将其送至带通滤波电路2，带通滤波电路起到抑制外界干扰信号的作用；

b)将步骤a所得信号送至放大电路3，放大带通滤波器2通带内的信号电压；

c)将步骤b所得信号依次送至单向导通电路4、RC滤波电路5，获得刷卡声音的包络信号；

d)将步骤c所得包络信号送至比较电路6，得到与各种刷卡信号相对应的具有不同占空比的方波信号；

e)将步骤d所得信号经反相电路7后，送至微控制器，微控制器根据方波信号的不同占空比特性，决定是否累加刷卡人数，即若确认当前方波信号为有效刷卡信号，则累加刷卡人数值，否则不累加，该累加结果即为刷卡客流量，再结合投币机数据(投币机模块直接给出投币数据)，统计得到上车客流数据；

f)由下车乘客统计模块获得下车客流数据，结合步骤e所得上车客流数据，最终统计出公交客流数据。

使用一种圆锥状机械外观的装置将麦克风1紧紧靠在刷卡器的扬声器上，麦克风1将采集的刷卡信号送入带通滤波器2，经上述两种措施处理后，减少了外界信号对刷卡信号的干扰，大大降低了由于外界干扰引起的虚警概率。

为了提高后级电路信号处理的准确性，降低漏警概率，将带通滤波器2处理后信号送至放大电路3，将带通内信号电压进行适当放大，放大倍数取决于麦克风1所采集信号的幅值。

由于后级电路仅仅需要刷卡信号的包络，因此可以通过隔直电容隔离直流电压，并通过单向导通电路4截止前级电路输出的负值电压，然后通过RC滤波电路5获得刷卡信号的包络。包络信号经过比较电路6后，得到不同占空比的方波信号。

因为所采用的微控制器只有电平触发和下降沿触发两种外部中断触发方式，而没有刷卡信号或没有干扰信号时，比较电路6输出低电平，当有刷卡或有干扰时，比较电路6输出高电平，即该过程是由低电平跳变成高电平的过程，所以需将比较电路6输出信号经过反相电路7进行反相，转换成由高电平到低电平跳变，然后再送至微控制器。

根据方波信号占空比不同、刷卡器对前后两次刷卡间隔的最小要求以及现实中两次刷卡间隔不可能很小的实际，微控制器能够检测出喇叭声等外界干扰或“刷卡太快，请重刷”等无效刷卡与有效刷卡的区别。仅当发生有效刷卡时才将此次刷卡计入刷卡乘客总数中，大大降低了***的虚警概率，具体实现方法如下：

当反相电路7输出信号出现低电平(有刷卡信号或者干扰信号)时，微控制器则连续采集反相电路的输出信号电平值，只有当低电平值持续时间T_low超过T_th1(实测T_th1≈440ms，该值取决于比较电路6中门限值)才可能为刷卡信号，低电平结束后，继续采集反相电路7的输出值，只有当高电平时间T_high超过T_th2(实测T_th2≈200ms，该值取决于比较电路6中门限值)时，才是有效刷卡信号，如图3(a)所示。这是因为如果低电平时间小于T_th1，此次为喇叭声、***等外界干扰造成的误触发，如图3(b)所示；如果高电平时间T_high小于T_th2，则此次为“刷卡太快，请重刷”、“余额不足，请充值”等无效刷卡信号造成的误触发，如图3(c)所示。只有同时满足T_low超过T_th1和T_high超过T_th2两个条件，微控制器才累加刷卡人数，否则不累加，累计结果即为刷卡客流数。

上车客流数据由刷卡客流数据和投币机数据共同组成。下车乘客统计模块采用主动红外方式，完成下车乘客数统计工作。将下车客流数据与上车客流数据结合使用，最终实现公交客流数据统计。

以上所述的城市公交***中的一种客流统计方法，不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种城市公交***中的客流统计方法，其特征在于该方法通过外置刷卡检测模块采集刷卡声音信号，将其转换成特定占空比的方波信号，该信号经微控制器处理后，获得刷卡人数，再结合投币人数和下车人数，最终获得客流量数据；该方法的具体实现包括以下步骤：

a)麦克风(1)采集刷卡信号后，将其送至带通滤波电路(2)，抑制外界干扰信号；

b)将步骤a所得信号送至放大电路(3)，放大带通滤波器(2)通带内的信号电压；

c)将步骤b所得信号依次送至单向导通电路(4)、RC滤波电路(5)，获得刷卡声音的包络信号；

d)将步骤c所得包络信号送至比较电路(6)，得到与各种刷卡信号相对应的具有不同占空比的方波信号；

e)将步骤d所得信号经反相电路(7)后，送至微控制器。微控制器根据方波信号的不同占空比特性，决定是否累加刷卡人数，即若确认当前方波信号为有效刷卡信号，则累加刷卡人数值，否则不累加，该累加结果即为刷卡客流量，再结合投币机模块直接给出的投币数据，统计得到上车客流数据；

f)由下车乘客统计模块获得下车客流数据，结合步骤e所得上车客流数据，最终统计出公交客流数据。

2.如权利要求书1所述的城市公交***中的客流统计方法，其特征在于刷卡检测模块采集刷卡声音信号并将其转换成特定占空比的方波信号后，通过调整刷卡检测模块中各组成部分元器件参数，使得有效刷卡声音信号所对应方波信号的占空比明显区别于外界干扰信号和无效刷卡信号对应的占空比，微控制器根据占空比做出判断，其具体方法为：

1)当低电平值持续时间T_low超过门限值T_th1，且高电平时间T_high超过门限值T_th2时，该次信号为有效刷卡信号；

2)当低电平值持续时间T_low小于门限值T_th1时，该次信号为外界干扰信号；

3)当低电平值持续时T_low超过门限值T_th1，但高电平时间T_hgih小于门限值T_th2时，该次信号为无效刷卡干扰信号。

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