利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统及方法.pdf

本发明公开一种利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统及方法，属于智能交通应用技术领域。利用设置有车载GPS定位单元和车载里程计数单元的快速公交车辆预先按照快速公交路线行驶一遍，将车载GPS定位单元和和车载里程计数单元每秒确定的位置信息作为基准位置，在行驶过程中直接采用GPS定位子模块检测到的车辆位置信息作为车辆实际位置信息，当车辆行至隧道、立交桥下等情况导致GPS信号受到遮挡无法输出位置数据时，系统将以里程计数子模块的数据确定车辆当前位置，由此保证快速公交每秒钟都能够精确到秒，进一步保证发布的到站信息精确到秒。

权利要求书
1.  一种利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统，包括：
调度单元（1）、车载调度执行单元（3）、实现所述调度单元（1）和所述车载调度执行单元（3）之间数据传输的第一数据通讯单元（21）、车载GPS定位单元（4）和车载里程计数单元（5）以及实现所述车载GPS定位单元（4）和所述车载里程计数单元（5）与所述调度单元（1）之间数据传输的第二数据通讯单元（22），其特征在于：
所述车载GPS定位单元（4）及所述车载里程计数单元（5）设置于快速公交车辆上；驾驶员预先驾驶设置有所述车载GPS定位单元（4）及所述车载里程计数单元（5）的快速公交车辆在快速公交路线的每两个相邻站点之间按照规定的速度行驶，所述车载GPS定位单元（4）每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi），所述车载里程计数单元（5）每秒钟采集一次快速公交车辆的行驶里程数Si；
所述调度单元（1）设置于调度中心内，其包括：
计划时间表生成模块（10），通过所述第二数据通讯单元（22）接收所述车载GPS定位单元（4）每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）和所述车载里程计数单元（5）每秒钟采集到的行驶里程数Si与车辆行驶时间ti关联后形成计划时间表；每一个所述计划时间表记录快速公交车辆在相邻站点之间行驶的过程中每秒钟应到达的基准位置的坐标（xi,yi）、基准里程数Si和行驶时间ti；所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
计划时间表存储模块（11），接收并存储所述计划时间表生成模块（10）生成的所述计划时间表；
运行时刻表生成模块（12），快速公交车辆在始发站等待发车时，所述运行时刻表生成模块（12）从所述计划时间表存储模块（11）中调取符合该快速公交车辆运行路线的所有计划时间表，根据该快速公交车辆的发车时间、各停靠站的停车时间将所有的所述计划时间表中的行驶时间ti修改为对应的当地时间，生成运行时刻表并通过所述第一数据通讯单元（21）将所有的所述运行时刻表发送至对应的快速公交车辆上设置的所述 车载调度执行单元（3）；
所述车载调度执行单元（3）设置于快速公交车辆上，其包括：
运行时刻表存储模块（31），接收所述第一数据通讯单元（21）传输的所述运行时刻表并存储；
车辆位置检测模块（32），其包括GPS定位子模块（321）和里程计数子模块（322），
所述GPS定位子模块（321），以1秒钟为周期采集快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）；
所述里程计数子模块（322），采集每秒钟快速公交车辆行驶的里程数SD；
数据切换模块（33），与所述GPS定位子模块（321）和所述里程计数子模块（322）的输出端相连，同时读取所述GPS定位子模块（321）和所述里程计数子模块（322）采集到的数据；若所述GPS定位子模块（321）检测到快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），则所述数据切换模块（33）输出快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），同时控制所述里程计数子模块（322）中的数据清零；否则，所述数据切换模块（33）输出快速公交车辆行驶的里程数SD；
比较判断模块（34），接收所述运行时刻表存储模块（31）及数据切换模块（33）输出的数据；将当前时刻的快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD，同时将运行时刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD；或者将快速公交车辆行驶的里程数SD关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；
将TD与当前时刻T进行比较，计算时间偏差值Cw=|T-TD|，与偏差报警阈值C进行比较：若Cw≤C时，判断当前快速公交车辆正常行驶；若Cw>C，且T-TD为正值时，判断当前快速公交车辆滞后行驶；若Cw>C，且T-TD为负值时，判断当前快速公交车辆超前行驶；
偏差投影模块（35），接收所述比较判断模块（34）的判断结果，将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上。

2.  根据权利要求1所述的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统，其特征在于：
所述调度单元（1）还包括路线示意图显示模块（13），其接收所述运行时刻表生成模块（12）的数据，并通过所述数据通讯单元（2）接收所有快速公交车辆车载调度执行单元中的所述比较判断模块（34）的数据；
所述路线示意图显示模块（13）通过运行时刻表示意图显示快速公交车辆行驶路线，所述运行时刻表示意图以基准位置点表示所述运行时刻表中记录的基准时刻，连接所述基准位置点组成的线段表示行驶路线，将当前时刻T对应的基准位置点和每一班次快速公交车辆实际位置所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点区别显示。

3.  根据权利要求1或2所述的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统，其特征在于：
所述车载调度执行单元还包括声音提示模块（36），与所述比较判断模块（34）的信号输出端连接，根据所述比较判断模块（34）的判断结果，通过声音信号提示驾驶员是否按照运行时刻表行驶。

4.  根据权利要求1-3任一所述的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统，其特征在于：
所述车载GPS定位单元（4）与所述GPS定位子模块（321）具有相同的规格参数。

5.  一种利用权利要求1-4任一所述的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统进行调度的方法，其特征在于，包括如下步骤：
I.生成计划时间表
①对于每一条快速公交路线，由驾驶员驾驶快速公交车辆在每两个相邻站点之间按照规定速度行驶，每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）及行驶里程数Si；
②将每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）作为基准位置坐标、将行驶里程数Si作为基准里程、将行驶时间ti作为基准时间，关联后形成计划时间表，所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
II.生成运行时刻表
调取与一条快速公交路线相关的所有计划时间表，根据本条路线各班次快速公交车辆的发车时刻、各停靠站点的停车时间，将所述计划时间表中的行驶时间ti改为对应的当地时间作为基准时刻，形成与各班次快速公交车辆对应的一组运行时刻表；当快速公交车辆在始发站等待发车时，将对应的一组运行时刻表发送至快速公交车辆；
III.生成调度信息
S1、判断当前时刻T是否等于某一运行时刻表中记录的起始时间；若等于，立即向对应的快速公交车辆下达出发指令；否则，判断当前时刻T是否大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于所述运行时刻表记录的到达时间；
S2、若当前时刻T大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于该运行时刻表记录的到达时间，则判断对应的快速公交车辆已经出发，读取当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），否则重复步骤S1；
S3、调取所述运行时刻表，将快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD；同时将运行时刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD且将快速公交车辆当前时刻的行驶里程数清零，而后执行步骤S5；
若无法采集当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），转入步骤S4；
S4、调取所述运行时刻表，读取快速公家车辆当前时刻的实际行驶里程数SD；将快速公交车辆实际行驶里程数关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；
S5、计算时间偏差值Cw=|T-TD|，将所述时间偏差值Cw与偏差报警阈值C进行比较：
若Cw≤C时，判断快速公交车辆正常行驶；
若Cw>C，且T-TD为正值，判断快速公交车辆滞后行驶；
若Cw>C，且T-TD为负值，判断快速公交车辆超前行驶；
S6、将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上；
S7、判断当前时刻是否等于某一运行时刻表中记录的到站时刻，若等于则执行步骤 IV，若不等于则返回步骤S1；
IV、判断快速公交车是否到达终点站，如果到达终点站则任务结束；否则，返回步骤S1。

6.  根据权利要求5所述的利用挡风玻璃投影的提高快速公交调度精度的调度方法，其特征在于：
所述步骤I之前，还包括为每条快速公交路线及其每个站点分别编号的步骤；
所述步骤I中得到的每一所述计划时间表都具有与快速公交路线站点编号相关的标识号码。

7.  根据权利要求5或6所述的利用挡风玻璃投影的提高快速公交调度精度的调度方法，其特征在于：
所述步骤II中所述运行时刻表生成之后，显示快速公交车辆行驶路线的运行时刻表示意图；将当前时刻T对应的基准位置点和每一班次快速公交车辆实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点区别显示。

8.  根据权利要求5-7任一所述的利用挡风玻璃投影的提高快速公交调度精度的调度方法，其特征在于：
在所述步骤S4之后还包括如下步骤：
S4’、播放语音信号提示驾驶员是否按照所述运行时刻表行驶的步骤。

说明书利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统及方法
技术领域
本发明涉及快速公交调度领域，具体涉及一种利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统及方法。
背景技术
城市道路交通是城市的“血管”，使其畅通是城市可持续发展的保证。目前，城市道路交通供给远远不能满足交通需求，导致了城市道路交通拥堵。城市交通拥堵的成因是多层面的，如何从提高公共交通效率层面满足交通需求缓解交通拥堵是交通管理决策者关心的主要课题之一。
交通需求是指出于各种目的的人和物在社会公共空间中以各种方式进行移动的要求。因此，如何采用载客量大、速度快、占用道路面积相对小的交通工具，将人们从甲地安全、方便、快速、准时、舒适、价廉地移动到乙地，是交通管理决策者追求的目标。
为了实现这个目标，国内外大中城市都在积极建设或开通了快速公交（BRT：Bus Rapid Transit），并在道路和信号控制层面为快速公交提供了专用道和路口信号优先功能，确保快速公交在行进过程中不受其他车辆干扰，通过路口时可以优先得到放行信号而不需要停车。并且通过对BRT车辆的发车时间及到站时间进行合理的安排，能够尽量保证发车时间间隔较短，扩大BRT车辆的运营能力。然而要保证最大限度的提高BRT车辆的运营能力，就要严格保证BRT车辆能够精确到秒地到达每个站点，因此通过对快速BRT车辆的调度保证BRT车辆能够准时并且精确到秒地到达每个站点非常必要。
现有技术中对BRT的调度是通过如下方式进行的：①在每辆BRT车辆上装载有可以与调度中心进行通讯传输的GPS（Global Positioning System）定位模块，利用GPS定位子模块可以获取BRT车辆的实时位置并发送至调度中心；②调度中心接收到BRT车辆的位置信息后，与GIS（Geographic Information System）地理信息系统进行关联，将BRT车辆的位置信息匹配到电子地图道路上，调度人员可以在电子地图上看到BRT车 辆的位置；③调度人员可从系统中调取预先存储好的行车时刻表，根据行车时刻表中记载的到站时间，结合调度人员的调度经验调度BRT车辆，指挥BRT车辆按时到达站点。
现有技术中对BRT车辆调度存在以下问题:
（1）对于调度人员来说，只能根据行车时刻表获得BRT车辆到达站点的时刻，因此在调度时只能依据BRT车辆到达站点的时刻凭调度经验进行调度，在调度过程中由于驾驶员的驾驶习惯不同，调度人员的经验不同等问题，可能导致BRT车辆无法按照行车时刻表中的规定时间，精确到秒地到达站点。尤其在上下班的高峰时间，BRT车辆的发车时间的间隔也就是1到2分钟，由于调度过程中不能保证每一辆BRT车辆精确到秒地按照时刻表的时间到达站点，常导致多辆BRT车辆同时到达一个车站以及经过较长的时间也没有一辆BRT车辆进站的情况出现，给乘车者出行带来了不便。
（2）上述技术方案中对BRT车辆的调度，是依据调度人员的调度经验和驾驶员的驾驶经验进行的，无法有统一的标准，因此制定的行车时刻表只能作为排班次的参考，不能完全保证BRT车辆精确到秒地到达各个站点，给乘车人们带来不便，并且不利于提高BRT车辆的运营能力。
（3）上述技术方案中，通过车载GPS获取车辆定位信息，但是车载GPS的信号很容易被建筑物、树木、桥梁、隧道等遮挡，车辆行驶到隧道、立交桥下GPS信号受到遮挡时，GPS无法确定车辆当前位置的情况下，上述技术方案无法确保快速公交车车辆能够精确到秒地到达每个站点。
（4）现有技术中对BRT车辆的调度，是调度人员在调度中心通过数据通讯的形式将调度指令下发给BRT车辆，因此BRT车辆与调度中心通讯偶尔中断时，便无法实施调度，更不能保证精确到秒的调度。
发明内容
本发明所要解决的是现有技术中根据车载GPS设备及调度员的经验值对快速公交车辆进行调度，不能保证精确到秒的调度，以及依靠车载GPS获取车辆位置信息时，遇到有遮挡物时会造成信号丢失，无法获取准确的车辆位置信息进而影响快速公交调度的精确度的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的 系统，包括：调度单元、车载调度执行单元、实现所述调度单元和所述车载调度执行单元之间数据传输的第一数据通讯单元、车载GPS定位单元和车载里程计数单元以及实现所述车载GPS定位单元和所述车载里程计数单元与所述调度单元之间数据传输的第二数据通讯单元，所述车载GPS定位单元及所述车载里程计数单元设置于快速公交车辆上；驾驶员预先驾驶设置有所述车载GPS定位单元及所述车载里程计数单元的快速公交车辆在快速公交路线的每两个相邻站点之间按照规定的速度行驶，所述车载GPS定位单元每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi），所述车载里程计数单元每秒钟采集一次快速公交车辆的行驶里程数Si；
所述调度单元设置于调度中心内，其包括：
计划时间表生成模块，通过所述第二数据通讯单元接收所述车载GPS定位单元每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）和所述车载里程计数单元每秒钟采集到的行驶里程数Si与车辆行驶时间ti关联后形成计划时间表；每一个所述计划时间表记录快速公交车辆在相邻站点之间行驶的过程中每秒钟应到达的基准位置的坐标（xi,yi）、基准里程数Si和行驶时间ti；所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
计划时间表存储模块，接收并存储所述计划时间表生成模块生成的所述计划时间表；
运行时刻表生成模块，快速公交车辆在始发站等待发车时，所述运行时刻表生成模块从所述计划时间表存储模块中调取符合该快速公交车辆运行路线的所有计划时间表，根据该快速公交车辆的发车时间、各停靠站的停车时间将所有的所述计划时间表中的行驶时间ti修改为对应的当地时间，生成运行时刻表并通过所述第一数据通讯单元将所有的所述运行时刻表发送至对应的快速公交车辆上设置的所述车载调度执行单元；
所述车载调度执行单元设置于快速公交车辆上，其包括：
运行时刻表存储模块，接收所述第一数据通讯单元传输的所述运行时刻表并存储；
车辆位置检测模块，其包括GPS定位子模块和里程计数子模块，所述GPS定位子模块，以1秒钟为周期采集快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）；
所述里程计数子模块，采集每秒钟快速公交车辆行驶的里程数SD；
数据切换模块，与所述GPS定位子模块和所述里程计数子模块的输出端相连，同时读取所述GPS定位子模块和所述里程计数子模块采集到的数据；若所述GPS定位子模块检测到快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），则所述数据切换模块输出快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），同时控制所述里程计数子模块中的数据清零；否则，所述数据切换模块输出快速公交车辆行驶的里程数SD；
比较判断模块，接收所述运行时刻表存储模块及数据切换模块输出的数据；将当前时刻的快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD，同时将运行时刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD；或者将快速公交车辆行驶的里程数SD关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；
将TD与当前时刻T进行比较，计算时间偏差值Cw=|T-TD|，与偏差报警阈值C进行比较：若Cw≤C时，判断当前快速公交车辆正常行驶；若Cw>C，且T-TD为正值时，判断当前快速公交车辆滞后行驶；若Cw>C，且T-TD为负值时，判断当前快速公交车辆超前行驶；
偏差投影模块，接收所述比较判断模块的判断结果，将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上。
所述调度单元还包括路线示意图显示模块，其接收所述运行时刻表生成模块的数据，并通过所述数据通讯单元接收所有快速公交车辆车载调度执行单元中的所述比较判断模块的数据；
所述路线示意图显示模块通过运行时刻表示意图显示快速公交车辆行驶路线，所述运行时刻表示意图以基准位置点表示所述运行时刻表中记录的基准时刻，连接所述基准位置点组成的线段表示行驶路线，将当前时刻T对应的基准位置点和每一班次快速公交车辆实际位置所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点区别显示。
所述车载调度执行单元还包括声音提示模块，与所述比较判断模块的信号输出端连接，根据所述比较判断模块的判断结果，通过声音信号提示驾驶员是否按照运行时刻表 行驶。
所述车载GPS定位单元与所述GPS定位子模块具有相同的规格参数。
本发明还提供一种利用上述的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统进行调度的方法，包括如下步骤：
I.生成计划时间表
①对于每一条快速公交路线，由驾驶员驾驶快速公交车辆在每两个相邻站点之间按照规定速度行驶，每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）及行驶里程数Si；
②将每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）作为基准位置坐标、将行驶里程数Si作为基准里程、将行驶时间ti作为基准时间，关联后形成计划时间表，所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
II.生成运行时刻表
调取与一条快速公交路线相关的所有计划时间表，根据本条路线各班次快速公交车辆的发车时刻、各停靠站点的停车时间，将所述计划时间表中的行驶时间ti改为对应的当地时间作为基准时刻，形成与各班次快速公交车辆对应的一组运行时刻表；当快速公交车辆在始发站等待发车时，将对应的一组运行时刻表发送至快速公交车辆；
III.生成调度信息
S1、判断当前时刻T是否等于某一运行时刻表中记录的起始时间；若等于，立即向对应的快速公交车辆下达出发指令；否则，判断当前时刻T是否大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于所述运行时刻表记录的到达时间；
S2、若当前时刻T大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于该运行时刻表记录的到达时间，则判断对应的快速公交车辆已经出发，读取当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），否则重复步骤S1；
S3、调取所述运行时刻表，将快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD；同时将运行时刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD且将快速公交车辆当前时刻的行驶里程数清零，而后执行步骤S5；
若无法采集当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），转入步骤S4；
S4、调取所述运行时刻表，读取快速公家车辆当前时刻的实际行驶里程数SD；将快速公交车辆实际行驶里程数关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；
S5、计算时间偏差值Cw=|T-TD|，将所述时间偏差值Cw与偏差报警阈值C进行比较：
若Cw≤C时，判断快速公交车辆正常行驶；
若Cw>C，且T-TD为正值，判断快速公交车辆滞后行驶；
若Cw>C，且T-TD为负值，判断快速公交车辆超前行驶；
S6、将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上；
S7、判断当前时刻是否等于某一运行时刻表中记录的到站时刻，若等于则执行步骤IV，若不等于则返回步骤S1；
IV、判断快速公交车是否到达终点站，如果到达终点站则任务结束；否则，返回步骤S1。
所述步骤I之前，还包括为每条快速公交路线及其每个站点分别编号的步骤；
所述步骤I中得到的每一所述计划时间表都具有与快速公交路线站点编号相关的标识号码。
所述步骤II中所述运行时刻表生成之后，显示快速公交车辆行驶路线的运行时刻表示意图；将当前时刻T对应的基准位置点和每一班次快速公交车辆实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点区别显示。
在所述步骤S4之后还包括如下步骤：
S4’、播放语音信号提示驾驶员是否按照所述运行时刻表行驶的步骤。
本发明的上述技术方案具有如下优点：
（1）本发明中的调度系统，可以将快速公交车辆当前是否按照运行时刻表行驶投影在驾驶员前方的挡风玻璃上，让驾驶员用图形的方式看到车辆当前实际位置与运行时 刻表中的当前时刻所对应的位置偏差，驾驶员可以在目视前方驾驶过程中就能用余光看到挡风玻璃上显示的车辆行驶状态，可以及时的调整行车速度，以实现精确到秒地按照运行时刻表来行驶。驾驶员不需要转移视线便可以获知自己是否按照运行时刻表正常行驶，不影响驾驶员安全驾驶。
（2）本发明中，由驾驶员驾驶快速公交车辆分别沿着快速公交路线按照正常到达各个站点的时间间隔行驶，在行驶过程中，里程计数子模块以1秒为周期计量快速公交车辆行驶的里程数Si，存储于计划时间表中，若快速公交车辆行驶至隧道、立交桥等无法获取GPS定位子模块信息时，可以直接利用里程计数子模块记载的里程数与运行时刻表中记载的最接近的基准里程关联，而本发明中的调度方法中，只要GPS定位子模块能够采集到快速公交车辆的位置信息，便将运行时刻表中基准时刻及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻对应的里程数且将车载里程计数子模块记录的里程数清零，由此可以消除由于快速公交车辆行驶距离较远带来的累计误差，关联之后判断快速公交车辆是否精确到秒行驶。在采集不到GPS信号时，依然可以保证调度的精确度。
（3）本发明中对快速公交车辆进行调度时采用的计划时间表，以1秒钟为单位对快速公交车辆进行调度，快速公交车辆行驶全程都是以1秒为周期进行实时调度的，因此可以保证在快速公交的行驶过程中任一时刻都能精确到秒地到达规定的位置。
（4）本发明中，根据计划时间表以及快速公交车辆出发时刻和到达终点站的时刻，得到的运行时刻表，在实际进行比较时将当前时刻与快速公交车辆当前实际位置或者实际里程对应的基准时刻进行比较，在调度的整个过程中，均是以时间作为调度的依据，通过偏差投影模块将两个时间点区别显示出来，驾驶员根据偏差投影模块投影在挡风比例上的两个点之间的相差点数，可以实时知道自己是否按照规定的运行时刻表行驶；一旦快速公交车辆超前或者滞后的时间超过报警阈值，系统便会发出调度指令，从而保证快速公交车辆能够按照运行时刻表行驶，相对于现有技术中通过距离作为调度的依据精确度更高，更能保证调度精确到秒。
（5）本发明中，在通过偏差投影模块提示驾驶员的同时，还辅以声音提示，在行驶过程中实时提示司机当前车辆是否正常行进，令驾驶员随时可以自主获得调度指 令，根据调度指令做出下一步动作。
（6）本发明中，在车载调度执行单元中设置有接收运行时刻表的运行时刻表存储模块，并且车载调度执行单元包括GPS定位子模块，1秒钟测量一次快速公交车辆的位置坐标，并且车载调度执行单元中还包括直接将运行时刻表中基准位置坐标与GPS定位子模块测量得到的实际位置坐标进行比对的比较判断模块，因此调度单元只需要将对应的运行时刻表下发到车载调度执行单元的运行时刻表存储模块中进行存储即可，在调度过程中，便不需要与指挥控制中心保持时时通讯了，通过车载调度执行单元已有的信息完全能实施精确到秒的调度，即使快速公交车辆与调度中心通信中断也不受到影响。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的能够提高快速公交调度精度的系统框图；
图2为本发明的生成运行时刻表的流程图；
图3为本发明的能够提高快速公交调度精度的方法的流程图；
图4为本发明实施例偏差投影模块投影在驾驶员前方挡风玻璃上的区别显示的当前时刻对应的基准位置点和快速公交车辆当前时刻实际位置所对应的基准位置点TD的示意图；；
图5为本发明实施例路线示意图显示模块区别显示的每一班次快速公交车辆当前时刻T对应的基准位置点和该班次快速公交车辆当前时刻实际位置所对应的基准位置点TD的示意图；
其中附图标记为：1-调度单元，10-计划时间表生成模块，11计划时间表存储模块，12-运行时刻表生成模块，13-路线示意图显示模块，21-第一数据通讯单元，22第二数据通讯单元，3-车载调度执行单元，31-运行时刻表存储模块，32-车辆位置检测模块，321-GPS定位子模块，322-里程计数子模块，33-数据切换模块，34-比较判断模块，35- 偏差投影模块，36-声音提示模块，4-车载GPS定位单元，5-车载里程计数单元。
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例，在本实施例中涉及到的一些符号表示的意义如下：
T：表示当前时刻；
（xi,yi）：表示在第i秒时快速公交车辆位置的位置坐标信息，其中i=0，1，2,3……；
ti：表示行驶时间，其中i=0,1，2,3……，并且t0=0s，t1=1s，t2=2s……；
Ti：表示基准时刻，其中i=0,1，2,3……，并且T0表示发车时刻；
（xD，yD）：表示在当前时刻T，快速公交车辆实际位置的坐标；
TD：表示在运行时刻表中，与快速公交车辆当前时刻实际位置的坐标（xD，yD）距离最近的基准位置的坐标）所对应的基准时间；
Cw：表示快速公交车辆在实际行驶过程中，当前时刻T与TD之间的误差；
C：表示偏差报警阈值；
n:表示某一条快速公交路线的快速公交车辆的班次。
本实施例提供的利用挡风玻璃投影提高快速公交调度精度的系统，包括：调度单元1、车载调度执行单元3、实现所述调度单元1和所述车载调度执行单元3之间数据传输的第一数据通讯单元21、车载GPS定位单元4和车载里程计数单元5以及实现所述车载GPS定位单元4和所述车载里程计数单元5与所述调度单元1之间数据传输的第二数据通讯单元22；
所述车载GPS定位单元4及所述车载里程计数单元5设置于快速公交车辆上；驾驶员预先驾驶设置有所述车载GPS定位单元4及所述车载里程计数单元5的快速公交车辆在快速公交路线的每两个相邻站点之间按照规定的速度行驶，所述车载GPS定位单元4每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi），所述车载里程计数单元5每秒钟采集一次快速公交车辆的行驶里程数Si；
所述调度单元1设置于调度中心内，其包括：
计划时间表生成模块10，通过所述第二数据通讯单元22接收所述车载GPS定位单元4每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）和所述车载里程计数单元5每秒钟采集到的行驶里程数Si与车辆行驶时间ti关联后形成计划时间表；每一个所述计划时间表记录快速公交车辆在相邻站点之间行驶的过程中每秒钟应到达的基准位置的坐标（xi,yi）、基准里程数Si和行驶时间ti；所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
计划时间表存储模块11，接收并存储所述计划时间表生成模块10生成的所述计划时间表；
运行时刻表生成模块12，快速公交车辆在始发站等待发车时，所述运行时刻表生成模块12从所述计划时间表存储模块11中调取符合该快速公交车辆运行路线的所有计划时间表，根据该快速公交车辆的发车时间、各停靠站的停车时间将所有的所述计划时间表中的行驶时间ti修改为对应的当地时间，生成运行时刻表并通过所述第一数据通讯单元21将所有的所述运行时刻表发送至对应的快速公交车辆上设置的所述车载调度执行单元3；
所述调度单元1还包括路线示意图显示模块13，其接收所述运行时刻表生成模块12的数据，并通过所述数据通讯单元2接收所有快速公交车辆车载调度执行单元中的所述比较判断模块34的数据；
所述路线示意图显示模块13通过运行时刻表示意图显示快速公交车辆行驶路线，所述运行时刻表示意图以基准位置点表示所述运行时刻表中记录的基准时刻，连接所述基准位置点组成的线段表示行驶路线，将当前时刻T对应的基准位置点和每一班次快速公交车辆实际位置所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点区别显示。
所述车载调度执行单元3设置于快速公交车辆上，其包括：
运行时刻表存储模块31，接收所述第一数据通讯单元21传输的所述运行时刻表并存储；
车辆位置检测模块32，其包括GPS定位子模块321和里程计数子模块322，
所述GPS定位子模块321，以1秒钟为周期采集快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）；
所述里程计数子模块322，采集每秒钟快速公交车辆行驶的里程数SD；
数据切换模块33，与所述GPS定位子模块321和所述里程计数子模块322的输出端相连，同时读取所述GPS定位子模块321和所述里程计数子模块322采集到的数据；若所述GPS定位子模块321检测到快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），则所述数据切换模块33输出快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD），同时控制所述里程计数子模块322中的数据清零；否则，所述数据切换模块33输出快速公交车辆行驶的里程数SD；
比较判断模块34，接收所述运行时刻表存储模块31及数据切换模块33输出的数据；将当前时刻的快速公交车辆的实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD，同时将运行时刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD；或者将快速公交车辆行驶的里程数SD关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；
将TD与当前时刻T进行比较，计算时间偏差值Cw=|T-TD|，与偏差报警阈值C进行比较：若Cw≤C时，判断当前快速公交车辆正常行驶；若Cw>C，且T-TD为正值时，判断当前快速公交车辆滞后行驶；若Cw>C，且T-TD为负值时，判断当前快速公交车辆超前行驶；
偏差投影模块35，接收所述比较判断模块34的判断结果，将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上。
本实施例还提供一种利用挡风玻璃投影的提高快速公交调度精度的调度方法，如图3所示的流程图，该方法包括如下步骤：
I.生成计划时间表
①对于每一条快速公交路线，由驾驶员驾驶快速公交车辆在每两个相邻站点之间按照规定速度行驶，每秒钟采集一次快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）及行驶里程数Si；
②将每秒钟采集到的快速公交车辆的位置坐标（xi,yi）作为基准位置坐标、将行驶 里程数Si作为基准里程、将行驶时间ti作为基准时间，关联后形成计划时间表，所述计划时间表中记录的第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
在实际执行过程中，每个驾驶员的驾驶习惯和驾驶经验都会影响到计划时间表中的数据获取是否准确，因此在选取驾驶员时可采取大家推选的方式，选择公认的优秀驾驶员来获取计划时间表，优选驾驶员获得数据可作为所有驾驶员遵守的基准；
在本步骤中，利用的快速公交车辆与实际运行过程中的快速公交车辆相同，在快速公交车辆上也设置有车载GPS定位单元和车载里程计数单元，利用车载GPS定位单元记录快速公交车辆位置坐标作为基准位置坐标，利用车载里程计数单元记录行驶里程作为基准里程，存储于计划时间表中；
为了方便区分不同的快速公交路线和不同的站点，本实施例中，还包括为每条快速公交路线及其每个站点分别编号的步骤；由此本步骤中得到的每一所述计划时间表都具有与快速公交路线站点编号相关的标识号码。在为快速公交车道路线进行编号时，可以采用多种方式，只要能够将不同的快速公交车道路线区分开来即可，本实施例中可以阿拉伯数字对不同快速公交车道路线进行编号。
以快速公交1路车（以下称为快1）为例，快1途经的停靠站点有：德茂庄-东营房-六营门-东高地-西洼地-三营门-和义南站-和义农场-久敬庄-大红门桥-大红门西里-南苑路果园-木樨园桥-沙子口-永定门内-天坛-前门；
设快1所对应的公交路线编号为“1”，其中德茂庄站的编号为“101”，东营房站的编号为“102”，依此类推，前门站的编号为“117”。
在获取计划时间表时，由驾驶员驾驶设置车载GPS定位单元4和车载里程计数单元5的快速公交车辆按照规定的速度事先从德茂庄站（101）行驶至东营房站（102），获得表1所示的计划时间表，设表1的标识号码为“1001”，同样得到表2所示的计划时间表为从东营房站（102）到六营门站（103）的计划时间表，设其标识号码为“1002”。如表1和表2所示，在计划时间表中记录着快速公交车辆每秒钟应到达的基准位置的坐标每秒钟应该行驶的基准里程数，并且将第一个所述基准位置为起始位置，对应的行驶时间为起始时间；所述计划时间表中记录的最后一个所述基准位置为到达位置，对应的行驶时间为到达时间；
表1计划时间表-1001
出发站：德茂庄到达：东营房

表21002号的计划时间表
出发站：东营房（102）到达站：六营门（103）

如表1和表2所示的计划时间表，所述经纬度的值都是通过车载GPS定位单元4检测得到的，不与电子地图道路相关联。需要注意的是，1001号的计划时间表中的到达位置其实就是1002号的计划时间表中的起始位置相同，只是由于在不同的计划时间表中，因此采用的表示方式不同。
以此类推，可以得到整条路线上的所有相邻两个站之间的计划时间表，并且前一个计划时间表的到达位置与下一个计划时间表的起始位置坐标相同。
II.生成运行时刻表
调取与一条快速公交路线相关的所有计划时间表，根据本条路线各班次快速公交车辆的发车时刻、各停靠站点的停车时间，将所述计划时间表中的行驶时间ti改为对应的当地时间作为基准时刻，形成与各班次快速公交车辆对应的一组运行时刻表；当快速公交车辆在始发站等待发车时，将对应的一组运行时刻表发送至快速公交车辆；
设第n班次的快1路车从德茂庄（101）站的出发时刻为12:30:00，即起始时间应对应12:30:00，加上1001号计划时间表中的行驶时间，即可推出快速公交车辆在两站之间到达任何一个基准位置时所对应的当地时间，则根据表1可得到第n班次的快1路车的1001号运行时刻表如表3所示。
表31001号的运行时刻表
出发站：德茂庄（101）到达站：东营房（102）

设在东营房（102）站停车时间为30秒，则1002号运行时刻表中从东营房（102）站出发的时刻就应该为1001号运行时刻表中到达东营房站的时刻12:35:00加上停车时间30s得出，即可得到从东营房站出发的时刻为12:35:30，由此可以得到快1路车的1002号运行时刻表如表4所示。
表41002号的运行时刻表
出发站：东营房（102）到达站：六营门（103）

由表3与表1对比，及表4与表2对比可知，所述运行时刻表就是将所述计划时间表中的行驶时间换算为对应的当地时间，其他信息不变。依次类推，可以得到快速公交车辆在运行过程中的所有的运行时刻表。
III.生成调度信息
S1、判断当前时刻T是否等于某一运行时刻表中记录的起始时间；若等于，立即向对应的快速公交车辆下达出发指令；否则，判断当前时刻T是否大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于所述运行时刻表记录的到达时间；
本实施例中以1002号运行时刻表为例，则起始时间为12:35:30，到达时间为12:41:30；假设当前时刻T为12:35:34，显然其大于1002号运行时刻表记录的起始时间且小于1002号运行时刻表记录的到达时间；
S2、若当前时刻T大于某一运行时刻表记录的起始时间，同时小于该运行时刻表记录的到达时间，则判断对应的快速公交车辆已经出发，读取当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），否则重复步骤S1；
S3、调取所述运行时刻表，将快速公交车辆实际位置的坐标（xD，yD）关联到所述运行时刻表中与之距离最近的基准位置，将其对应的基准时刻设置为TD；同时将运行时 刻表中基准时刻TD及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻TD对应的里程数SD且将快速公交车辆当前时刻的行驶里程数清零，而后执行步骤S5；
例如在当前时刻T为12:35:34时，检测到快速公交车辆当前实际位置坐标（xD，yD），所述比较判断模块34将快速公交车辆当前实际位置坐标（xD，yD）与运行时刻表中基准位置进行一一比对，查找到与当前快速公交车辆位置距离最近的基准位置坐标为（x3，y3），获取该位置对应的基准时间TD为12:35:31；同时，将运行时刻表中12:35:31及其之后所对应的基准里程，依次减去基准时刻12:35:31对应的里程数5.00；
则运行时刻表将会变形为：
表512:35:31时1002号的运行时刻表
起始站：东营房（102）停靠站：六营门（103）

采用这一方法可以消除由于行驶距离较远带来的累计误差，作为公知常识，可以知道，对于车辆行驶里程的计量是根据车轮转过的圈数及车轮的直径得到的，而技术人员很难保证车轮的直径总是保持在相同的数值，因此驾驶员预先驾驶快速公交车辆行驶过程中记录的里程数，与实际行驶时记录的里程数，极有可能是不相同的，因为车轮的直径由于轮胎的充气量不同而发生了变化，所以长距离行驶后会存在累计误差，本实施例中由于实时将里程数清零消除了这一累计误差。
若无法采集当前时刻快速公交车辆实际位置坐标（xD，yD），转入步骤S4；
S4、调取所述运行时刻表，读取快速公家车辆当前时刻的实际行驶里程数SD；将快速公交车辆实际行驶里程数关联到所述运行时刻表中与之最接近的基准里程，将其对应的基准时刻设置为TD；显然此时，读取到的里程数已经不是累加的里程数了，而是从上一秒能够读取到快速公交车辆位置坐标的那一刻开始的里程数，因此可以消除掉累计误差；
根据表5，若在T为12:35:32时刻，GPS定位子模块321检测不到快速公交车辆的位置坐标值，则读取此时里程计数子模块322记录的里程数，设此时里程计数子模块322记录的里程数为25.00m，与运行时刻表中的基准里程S4关联，S4对应的基准时刻TD为12:35:34；
S5、计算时间偏差值Cw=|T-TD|，将所述时间偏差值Cw与偏差报警阈值C进行比较：
若Cw≤C时，判断快速公交车辆正常行驶；
若Cw>C，且T-TD为正值，判断快速公交车辆滞后行驶；
若Cw>C，且T-TD为负值，判断快速公交车辆超前行驶；
选择所述偏差报警阈值C为1s，由此，可通过比较判断模块计算出时间差Cw=|T-TD|为3秒，大于C，且T-TD为负，因此快速公交车辆超前3秒；
S6、将当前时刻T与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD的差值以秒为单位投影在驾驶员前方的挡风玻璃上；
提示驾驶员要始终保持当前时刻T对应的基准位置点与快速公交车辆当前时刻实际位置或者实际行驶里程所对应的基准时刻TD所对应的基准位置点处于重合状态；
图4所示为投影在驾驶员前方挡风玻璃上的区别显示的当前时刻对应的基准位置点和快速公交车辆当前时刻实际位置所对应的基准位置点TD的示意图；如图所示当前时刻T对应的时间是08:00:11，快速公交车辆当前实际位置对应的基准时刻TD对应的时间是08:00:14，显然快速公交车辆超前3秒钟行驶。本实施例中，所述偏差投影模块35投影到驾驶员前挡风玻璃上的基准位置点为9个，并且将当前时刻对应的基准位置点于中间位置，在快速公交车辆运行过程中，随着时间的推移，基准位置点所代表的时刻也向后推移。并且，在实际运行过程中，可以将更多的基准位置点投影在驾驶员前方的挡风玻璃上。当快速公交车辆超前或者滞后时间超过上述基准点的范围时，可以直接采用数字提示，例如，根据图4所示，当快速公交车辆超前13秒时，通过图4所示的基准位 置点不能提示给驾驶员，此时所述偏差投影模块35可直接将偏差结果投影到驾驶员前方的挡风玻璃上，如“超前13秒”。
S7、判断当前时刻是否等于某一运行时刻表中记录的到站时刻，若等于则执行步骤IV，若不等于则返回步骤S1；
IV、判断快速公交车是否到达终点站，如果到达终点站则任务结束；否则，返回步骤S1。
采用同样的方法调度所有的快速公交车辆，可以保证对快速公交车辆的调度能够精确到秒。
作为优选的实施方式，所述步骤II中所述运行时刻表生成之后，显示快速公交车辆行驶路线的运行时刻表示意图；将当前时刻T对应的基准位置点与每一辆快速公交车辆当前时刻实际位置所对应的基准位置点TD区别显示在所述运行时刻表示意图上。
如图5所示为一种表现形式，图5中采用“●”表示快速公交车辆当前实际位置对应的基准时刻所对应的基准位置点，采用表示当前时刻对应的基准位置点，对于不同班次的快速公交车辆可以采用不同的颜色区分，由于本图是黑白的图片不能根据颜色区分，因此在对应的符号上边采用数字标注了班次：如“B3”表示第3班次，“R12”表示第12班次，“G18”表示第18班次，“Y19”表示第19班次，但是实际运行时可以利用不同颜色表示不同班次的车辆，例如采用蓝色表示第3班次，采用红色表示第12班次，采用绿色表示第18班次，采用黄色表示第19班次等等；作为可以实现的方式，对于不同班次的快速公交车辆可以采用不同的形状来表示，例如第3班次可以采用三角形来表示，第12班次可以采用矩形来表示，第18班次可以采用菱形来表示，第19班次可以采用五角星形状来表示等等。
调度人员可以在调度中心对调度的情况进行监督，从图中可以看出来调度是否精确到秒。以图5为例进行说明，显然可以得到，对于第3班次快速公交车辆和第19班次快速公交车辆来说，两个点重合，显然这两班次的快速公交车辆按照运行时刻表的规定正常行驶。而对于第18班次快速公交车辆来说，快速公交车辆当前实际位置对应的基准时刻所对应的基准位置点超前两个点当前时刻对应的基准位置点，因此属于超前行驶，且超前两秒钟；对于第12班次快速公交车辆来说，快速公交车辆当前实际位置对 应的基准时刻所对应的基准位置点滞后四个点当前时刻对应的基准位置点，因此属于滞后行驶，且滞后四秒钟。
一般情况下驾驶员会根据上述提示自行修正，如果因某种原因没进行修正，调度人员可以向没有按照运行时刻表行驶的快速公交车辆的驾驶员发送调度信息，也可以采用电话、短信等形式通知驾驶员，从而进一步保证调度的精确度。
为了更好的提示驾驶员是否按照运行时刻表的规定行驶，本实施例中上述方法还包括如下步骤：
S7、播放语音信号提示驾驶员是否精确到秒地按照所述运行时刻表行驶的步骤。播放语音信号可以采用普通的小喇叭，语音信号包括但是不限于以下形式：可以播放长音提示驾驶员超前行驶了，播放短音提示驾驶员滞后行驶了；可以直接播放“超前，两秒”“滞后，5秒”等直接提示驾驶员；
综上所述，本发明所提供的技术方案能够保证快速公交车辆精确到秒地按照运行时刻表行驶，以提高快速公交车辆的运营能力，减轻道路交通的压力。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。