一种基于RFID的公交车客流量计数系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于RFID的公交车客流量计数系统，包括RFID读写器、电子标签、计数器及中央处理器，所述RFID读写器与所述计数器相连，所述计数器连接所述中央处理器，所述RFID读写器安装在公交车内任意位置，用于采集读取某一时刻公交车内乘客及车外居民所配备的电子标签数据，并传输给所述计数器，所述电子标签内记录有唯一的使用者信息。本发明所揭示的基于RFID的公交车客流量技术系统，主要用于公交客流量统计，公交调度中心可根据装置输出的客流数据实时调整车次、发车间隔及班次等，避免造成车辆在部分站点过分拥挤或满载率低等现象。

说明书

技术领域

本发明属于RFID应用领域，具体涉及一种基于RFID的公交车客流量计数系统及方法。

背景技术

由于城市居民出行在时间和空间上的分布不均衡性，必然导致部分站点的公交车内部非常拥挤，甚至于出现站点滞留乘客，或部分站点的公交车内的满载率不高。上述现象与公交线网及其运营方案的合理性相关，它们的数据基础为公交客流量，包括站点的上下车、断面流量(车内乘客人数)以及公交OD(从某个站点上车而另外一个站点下车的人数)。为了保障公交优先国家发展战略的实施，合理组织有限运力及时疏散客流，公交客流量统计分析越来越受到交管部门、公交公司的重视和关注。

目前，公交客流量的采集方式主要分为两种：

(1)人工数据采集，常见的人工数据调查方式有驻站调查、跟车调查和随车调查等，需要组织大量人力进行问卷调查，统计数据分析也非常费力费时，调查费用较高，并且无法实时反映交通环境变化引起的客流时空演化问题。

(2)智能数据采集，结合先进传感技术，实时获取每个乘客上下车的记录，利用计算机辅助统计分析各个站点的上下车及车内人数。根据各种传感器的原理，智能数据采集又可以分为电子芯片信息读取、人体信号检测、图像处理分析，常见的包括公交IC卡、RFID技术、压力传感器、红外和视频等，各个智能采集方式各有利弊。虽然电子芯片信息从技术实现角度可以准确地获取乘客上下车信息，但一般乘客上车刷卡而下车不刷卡。RFID技术是新一代电子芯片技术，支持一对多识别乘客信息，但是现有研究忽略公交车外部环境的电子标签对其影响，其应用场所的要求非常高。通过规范乘客在前门上车而在后门下车的行为，基于人体信号检测或视频分析的公交客流分析从理论上可以解决采集公交车在某个站点的上下车人数，但是多人同时上下车或车内拥挤导致乘客位于检测区，这必然导致公交车客流量的分析结果与实际存在一定差距。

上述各种公交客流量的采集方式只能获取公交车在某个站点的上下客及车内人数，无法直接获取公交OD，其一般借助特定的数学模型，如：重力模型、概率论模型等，分析公交乘客的出现行为特征，在上下车调查数据基础上进行OD矩阵反推获取，很难保证结果的准确性。

综上所述，准确的公交车客流信息实时采集技术是至关重要的，为公交科学管理管理提高数据保障，从而提高车辆运行效率、降低企业运营成本和改善居民出行的方便性，对日常运营管理具有突出的现实意义和应用前景。

发明内容

针对现有不同方式的公交客流采集装置的不足之处，本发明提供了一种低成本、高效的新型公交车客流量计数系统，利用安装在车内的RFID读写器在不同时刻获取车辆的内部和外部居民随身携带的电子标签信息，并将获取在电子标签信息视为集合，根据车辆的运行状态，利用电子标签信息的集合差，可以实时分析获取公交车在某个站点的断面流量及上下车人数，据此汇总每个电子标签从某个站点上车而另外一个站点下车(公交OD)，从而为公交网络规划、运营提供可靠的数据基础。

本发明方案是通过以下技术方案实现的：

一种基于RFID的公交车客流量计数系统，包括RFID读写器、电子标签、计数器及中央处理器，所述RFID读写器与所述计数器相连，所述计数器连接所述中央处理器，所述RFID读写器安装在公交车内任意位置，用于采集读取某一时刻公交车内乘客及车外居民所配备的电子标签数据，并传输给所述计数器，所述电子标签内记录有唯一的使用者信息。

所述RFID读写器支持一对多长距离自动读取所述电子标签信息。

所述RFID读写器包括USB接口和存储器，所述USB接口连接所述的计数器，所述存储器用于记录RFID读写器触发时读取的电子标签信息。

还包括车载GPS设备，并连接所述中央处理器，所述车载GPS设备用于确定公交车的到站信息。

还包括显示屏和清零按钮，所述显示屏为LCD或LED，连接所述中央处理器并显示相应站点上下车数据、车内人数及客流统计人数，所述清零按钮与所述存储器相连，用于对所述计数器内的信息进行清零处理。

一种基于RFID的公交车客流量计数方法，利用车载GPS设备实时获取公交车的位置及其达到和离开某个公交站点i的时间和确定公交车从上一个站点i-1驶向下一个站点i过程中需要被触发的4次，分别为到达前t₁、到达t₂、离开t₃和离开后t₄，其中$>t_1=\frac{t_L^{i-1}+t_A^i}{2},$>$>t_2=\frac{t_L^{i-1}+{3t}_A^i}{4},$>$>t_3=\frac{{3t}_L^i+t_A^{i+1}}{4}$>和$>t_4=\frac{t_L^i+t_A^{i+1}}{2},$>而$>t_A^i\leftarrow t_2=\frac{t_L^{i-1}+{3t}_A^i}{4}$>和越接近越好，决定了公交客流分析的实时程度，其中和可由RFID读写器的读写距离及车辆行驶速度决定，一般为t_o＝3-5秒。

当公交车从站点i-1驶向站点i的过程中，在上述四个时刻t₁、t₂、t₃和t₄，触发RFID读写器读写和存储此时公交车内外的所有乘客电子标签的集合为将它们传输给计数器，根据集合原理，确定和分别是车辆在某个站点到达前和离开后车内的人数以及上下车人数，据此可计算得到公交OD。

本发明由于采用了上述几种措施进行改进，将居民随身携带的电子标签作为检测对象，唯一地表示居民的基本信息，避免了现有视频检测、压力传感、红外等信号检测方式无法准确地识别多个乘客的信号特征重叠问题，利用公交车经过不同站点的车内外电子标签集合差异计算车辆到达某个站点的上下车人数及其公交OD，避免了现有RFID采集客流方式无法解决非公交乘客的外部电子标签干扰问题。本发明提供了一套低成本、低误差和高效的公交客流RFID数据采集方案，可将不同时段各个类型乘客的出行规律可视化，据此动态获取各个站点的上下客及车内人数，或统计汇总分析公交OD，为规划、调动人员更好地优化调整线路、动态确定发车时刻及类型提供数据基础，从而避免运力和运量的时空分布失衡。

附图说明

图1是本发明实施的系统框图；

图2是本发明实施的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明所提供的附图作进一步说明：

如图1所示，本发明所揭示的一种基于RFID的公交车客流量计数系统，包括RFID读写器、电子标签、计数器，显示屏，清零按钮，车载GPS及中央处理器，所述RFID读写器与所述计数器相连，所述计数器，显示屏，车载GPS连接所述中央处理器，所述RFID读写器安装在公交车内任意位置，用于采集读取某一时刻公交车内乘客及车外居民所配备的电子标签数据，并传输给所述计数器。

所述电子标签内记录有唯一的乘客信息，包括性别，年龄，身份(学生，老人，残疾人)等信息。

所述RFID读写器支持一对多长距离自动读取所述电子标签信息，包括USB接口和存储器，所述USB接口连接所述的计数器，所述存储器用于记录RFID读写器触发时读取的电子标签信息。

所述显示屏为LCD或LED，用于显示相应站点上下车数据、车内人数及客流统计人数，所述清零按钮与所述计数器相连，用于对所述计数器内的信息进行清零处理。

所述车载GPS设备用于确定公交车的到站信息。

如图2所示，本发明所揭示的基于RFID的公交车客流量计数系统，其工作流程为：

1)、通过车载GPS定位公交车所在站点的信息，预测车辆到达和离开该站点的时间；

2)、判断该站点是否为首站，如果是则对存储器内数据进行清零处理，并回到步骤1)，如果不是首站，则计算RFID读写器的四个触发时间；

3)、RFID读写器在四个出发时间读取采集公交车内及车外乘客所携带的电子标签信息；

4)、将采集的电子标签信息存储到存储器内，并传输给计数器进行计数；

5)、比较不同站点所采集的电子标签集合差异，计算出公交OD，同时比较上述四个时刻采集的电子标签集合差，计算上下车及断面客流量；

6)、根据采集的电子标签的身份信息，以及上述客流数据进行分类，并在显示屏上显示。

一种基于RFID的公交车客流量计数方法，具体为通过车载GPS设备检测车辆在站点i-1的离开时间时，根据历史公交运营数据预测车辆驶向站点i的到达时间计算RFID读写器被触发第一个时间点将车辆到达该站点之前的时间设为第二个触发时间点，将车辆离开该站点之后的时间设为第三个触发时间点，同理可获取第四个触发时间点

在上述四个时刻t₁、t_2、t₃和t₄，触发RFID读写器获取公交车内外的所有乘客电子标签集合和将它们编号唯一地保存在所述的存储器中，满足$>{\cap B}_k^i=\Phi$>和$>\cap A_k^i\ne \Phi .$>

所述的计数器通过USB接口在存储器中读取车辆在某个站点出入前后的电子标签集合数据，根据A_i可由上车、下车和车内组成，利用电子标签的唯一性和集合的原理，计算上车人数、下车人数和车内人数，具体算法步骤如下：

令P＝Φ，对若满足P＝P∪{a}，直至遍历集合的所有元素，从而获得公交车到达某个站点时的人数。

令P＝Φ，对若满足P＝P∪{a}，直至遍历集合的所有元素，从而获得公交车离开某个站点时的人数。

令P＝Φ，对若满足P＝P∪{a}，直至遍历集合的所有元素，从而获得公交车在某个站点的上车人数。

令P＝Φ，对若满足P＝P∪{a}，直至遍历集合的所有元素，从而获得公交车在某个站点的下车人数。

对站点i和j，令P＝Φ，对若满足P＝P∪{a}，直至遍历集合的所有元素，从而获得所有乘客在站点i上车而在站点j下车的人数，即公交OD。

在上述基础上，在所述的中央服务器中查找每个电子标签表示乘客的基本信息，如：性别、年龄、身份(学生、老人、残疾人)等，令P′＝Φ，对若满足f(a)＝查询条件(函数f(·)标示电子标签·表示的乘客基本信息，查询条件可以单条件或组合多条件，如：女学生、某区域的男性老人)，P′＝P′∪{a}，直至遍历集合P的所有元素，据此汇总不同时段各个类型乘客的出行规律。

所述的显示屏与计数器相连，当公交车到达某个站点时，可实时显示多少人上车和下车，列出详细的电子标签数据，对于下车这部分乘客来说，可以知道从他们从哪个站点上车，据此可以汇总公交OD。

所述的清零按钮与存储器相连，当车辆从首站出发前执行清零功能，将该车辆完成的上一次公交班次任务数据传输至中央处理器，清除存储器的电子标签数据，重新触发RFID读写器记录公交车在每个站点的上下车数据，避免城市居民多次乘坐该线路引起的数据异常问题。

以上列举的仅是本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形，如：可以直接用本发明统计公路OD、轨道客流数据等，当RFID读写数据异常时，可以人工干预重新读取车内外的电子标签等，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。