环境感知命令和控制系统出自EhsanKimiagar(E·基米亚加)和FirthWhitwam(F·惠特瓦姆)
背景技术
命令和控制系统领域的当前状态是使用历史或预测性数据来识别对资源的需要，并且基
于确定何时向每个位置分发必要资源所需的预期模式来创建先验时刻表。这方面的典型示例
是公共交通规划，其产生列车和/或公交车的固定时刻表并且依赖于公众持续需求与预先规划
的资源一致的服务。如果情况发生变化并且命令与控制系统没有适应其如何提供资源的这些
变化，这样则导致资源的浪费使用。
附图说明
在附图中通过示例的方式而非限制地示出了一个或多个实施例，在全部附图中具有相同
的附图标记的要素表示相同的要素。需要强调的是，按照工业标准实践，各种特征可以不按
比例绘制并且仅用于说明目的。事实上，为了使讨论清晰，可以任意增大或减小附图中的各
种特征的尺寸。
图1是在一些实施例中的应用于城市铁路应用的环境感知命令和控制系统的框图；
图2是根据一些实施例的环境感知命令和控制系统的服务器/客户机部分的框图；
图3A是在某些实施例中的环境感知命令和控制系统的流程图；
图3B是在一些实施例中的应用于公共交通系统的环境感知命令和控制系统的流程图；以
及
图4是在一些实施例中的环境感知命令和控制系统的计算机部分的框图。
具体实施方式
以下公开内容提供了用于实现本发明的不同特征的许多不同实施例或示例。下面描述了
部件和设置的具体示例以简化本公开内容。这些作为示例，并不旨在进行限制。
为了实现更高的系统效率，发展了环境感知能力。将该环境感知能力应用于公共交通系
统，生成超出历史乘客流量的相关且翔实的数据并对该数据进行交换、分析以及采取动作以
重新安排当前列车行为，例如对公共交通系统运行进行实时重新安排和实时调整，这包括改
变后的列车站停留时间、给定列车中的车厢的改变数量、安排额外的停靠、安排额外的本地
列车和/或特快列车、调整/优化出行时间和实时列车间隔时间，以满足需求和/或提高能源效
率等。相关且翔实的数据包括：天气预报；交通延误；影响公共交通使用的大型活动日程表，
例如受欢迎的体育赛事、音乐会和其他活动；以及反映实时公共交通需求和使用的数据。从
移动电话应用程序产生实时数据，该移动电话应用程序在移动电话用户与移动服务器之间提
供数据双向交换。在一些实施例中，移动服务器支持基于云的计算。将该数据与移动电话应
用程序联合开发、由移动服务器接收该数据以及将该数据传输到车辆网络控制系统，以提供
环境感知公共交通控制系统。在一些实施例中，环境感知公共交通控制系统用于改善自动化
(无人驾驶的)列车控制系统的性能。
环境感知公共交通控制系统包括三个主要组成部件：车辆网络控制系统，例如列车控制
系统；移动服务器；以及驻留在公共交通用户或潜在用户的移动设备上的移动设备应用程序。
车辆网络控制系统通过一个或更多个移动服务器接收来自正在使用在移动设备上执行的移动
应用程序的用户的信息。从移动应用程序接收到的信息包括用户的起始站、目的站、票务信
息、用户的特殊需要以及其他相关的用户特定信息。车辆网络控制系统还接收其他信息，例
如天气预报、交通延误、特殊活动如体育赛事、以及其他相关的非用户特定信息。在一些示
例中，车辆网络控制系统还基于客流量和目标信息来预测特殊活动。在一些示例中，从移动
应用程序接收额外的信息。在一些示例中，从外部源例如场地日程表、交通系统、气象数据
中心等接收附加信息。车辆网络控制系统使用模式识别来结合历史数据分析所收集的信息，
以实时确定轨道网络内的车辆的运行。车辆网络控制系统还通过移动服务器提供对在移动设
备上执行的移动设备应用程序的更新。提供给应用程序的信息包括更新后的车辆时刻表、站
内乘客人数、票务信息、车辆类型例如本地或特快、有关服务中断的警报以及其他相关信息。
图1是根据一些实施例的环境感知公共交通控制系统100的框图。环境感知公共交通控
制系统100包括移动设备102、移动设备服务器104和列车控制系统106。移动设备102可以
是：平板型个人计算机，例如由苹果(iPad)、三星(Galaxy)、微软(Surface)或亚马逊(Kindle)
制成的平板型个人计算机；或者具有支持第三方应用软件的能力的智能移动电话，例如由苹
果(iPhone)、摩托罗拉(Droid)和三星(Galaxy)等制成的无线蜂窝式电话。在一些实施
例中，移动设备102是另一类型的无线数据交换便携设备，例如膝上型计算机等。根据一些
实施例的服务器/客户端模型，移动设备102支持环境感知移动设备客户端应用(“移动应用
程序”)108，并且移动设备服务器104支持移动设备服务器应用程序110。移动应用程序108
与移动设备服务器应用程序110进行双向通信。更具体地，移动应用程序108使用移动设备
102以无线方式向驻留在移动设备服务器104上的移动设备服务器应用程序110传输数据。
移动设备服务器应用程序110使用移动设备服务器104以无线方式向移动设备102上的移动
应用程序108传输数据。注意，尽管这里用单数术语描述了移动设备102和移动设备服务器
104，但是在一些实施例中，针对环境感知公共交通系统100还设想到多个移动设备和移动设
备服务器。
移动设备服务器应用程序110将由移动设备服务器应用程序110从移动应用程序108接
收的数据传输到列车控制系统106内的用户数据收集点112。由用户数据收集点112接收的
数据传输到数据分析引擎114。来自数据分析引擎114的数据例如与当前乘客流量或预测未
来乘客流量相关的交通参数被提供给系统管理引擎116，以对公共交通做出相应的改变，(系
统管理引擎的示例为系统管理中心SMC以及列车自动监控ATS)。在一些实施方式中，公共交
通运输工具为列车。来自系统管理引擎116的数据传送到系统数据访问点118。由列车控制
系统106中的系统访问点118接收的数据传输到移动设备服务器104中的移动设备服务器应
用程序110。来自移动设备服务器104中的移动设备服务器应用程序110的数据传输到移动
设备102中的移动应用程序108。因而，在移动设备服务器104与移动设备102之间双向地
交换数据。
图2是根据一些实施例的环境感知公共交通控制系统100的服务器/客户端部分200的框
图。从由移动设备服务器104执行的移动设备服务器应用程序110传输到由移动设备102执
行的环境感知移动设备客户端应用程序(“移动应用程序”)的数据包括客运负载量(反馈)
220。客运负荷(反馈)220包括与当前部署列车上的测量载客量和列车的预测未来载客量相
关的信息。通过用户移动应用程序接收到的客运负载量(反馈)220表明当前交通运输状况
即环境，并且在一些实施例中由乘客查看客运负载量(反馈)220以帮助乘客相应地计划他
们的行程。例如，因为一些乘客可能会寻求不那么拥挤的列车，以提高自己找到座位的几率，
所以不仅为这些乘客改善了个体乘客体验，而且还因为载客量可能会变得分布更加均匀而改
善了公共交通系统的整体效率。
从移动设备服务器应用程序110传输到移动应用程序的数据包括延时222。延时222描
述了与公共交通系统的公布时刻表的偏差。与客运负载量(反馈)220类似，延时222使乘
客能够更有效地计划他们的行程，从而改善个体乘客体验和公共交通系统的整体效率。
移动应用程序108接收有关票务的数据，例如通过如在加拿大多伦多采用的Presto卡接
收到的信息。Presto卡是在加拿大安大略省中部分使用的公共交通系统的非接触式智能卡收
费支付系统。所接收的信息包括与使用公共交通工具例如通勤列车的票据费用支付相关联的
余额减少量(还可以通过与Presto系统对应的直接接口来得到票务信息)。与票务224相关
联的其他信息包括与忠诚度项目、公共交通换乘、不同公共交通模式例如列车和公交车等之
间的共享票价有关的信息。移动应用程序还从移动设备服务器应用程序接收数据，该数据包
括个人路线规划的列车时刻表226、说明和预测延误的列车交通228、与出行模式和相应时刻
表相关的系统推荐230、以及系统关闭的通知232。该数据226、228、230、232使用户能够
对公共交通环境和可用选项获得更全面的了解，使用户能够调整他们的出行计划和/或期望，
从而改善用户体验。
从移动应用程序传输到移动设备服务器应用程序110的数据包括起始站234、目的站236
和行程238的信息。该数据234、236、238由移动设备服务器应用程序110接收并被传输到
列车控制系统106中的用户数据收集点112。列车控制系统106分析数据234、236、238，以
如本文所描述的那样提供增加的公共交通工具选项。从移动应用程序传输到移动设备服务器
应用程序110的其他数据包括乘客位置242和乘客有特殊需要244信息。该数据242、244使
列车控制系统能够对置于公共交通系统上的要求获得更明确的了解，以便对包括运输时刻表
的交通运行做出相应的调整。在一些实施例中，位置242包括由可在一些移动设备中找到的
全球定位系统(GPS)功能所提供的经度和纬度坐标。
从移动应用程序传输到移动设备服务器应用程序110的数据还包括实时公交车到站和发
车246信息以及实时社会活动信息250。在一些实施例中，社会活动信息250包括所推断或
所接收的移动设备102用户参加社会活动的意愿的信息。在一些实施例中，将数据246、250
与公交车路线和社会活动的公布时刻表结合使用，以提供与可能影响公共交通系统如包括公
交车和列车的公共交通系统的事件有关的高度精确的实时信息。
图3A是一些实施例中的用于提供环境感知公共交通控制系统300的方法的流程图。例如，
社会活动和实时社会活动信息250的公布时刻表可以包括与安排在由公共交通服务的区域发
生的受欢迎体育赛事例如棒球、篮球、足球、曲棍球、长曲棍球或足球比赛有关的信息。其
他社会活动包括音乐和戏剧表演等(人流量较大的区域，例如大学、金融区)。在操作360中，
移动应用程序108提供从移动设备102的用户指定或推断的包括位置242和社会活动信息250
的数据。通过示例的方式，在一些实施例中，将指示用户计划出席特别大联盟计划棒球比赛
的信息与当前用户位置一起传输。在操作362中，由移动设备服务器应用程序110接收包括
位置242和社会活动信息250的数据，并且将该数据传输到列车控制系统106中的用户数据
收集点112。在一些实施例中，基于乘客移动来推测和/或预测社会活动。例如，如果体育场
馆如足球场位于靠近公交站的位置并且如通过位置242的改变坐标所表示的在该公交站内的
乘客存在量或乘客移动到该公交站/离开该公交站的流量超过一定值，则推测和/或预测社会
活动。在操作366中，包括位置242和社会活动信息250的数据与来自其他移动设备102的
相应数据一起被接收并且由数据分析引擎114访问，以获得与公共交通系统100关联的一个
或更多个交通参数。在该示例中，数据分析引擎114确定三个不同的地铁线路将经历三个不
同的客运量增加。在操作368中，数据分析引擎114向系统管理单元116提供由预测三个不
同的客运量增加导出的交通参数。例如，第一乘客列车线路被预测为经历预期列车乘客增加
20％(与历史平均值相比)，第二乘客列车线路被预测为经历预期列车乘客增加55％，而第
三乘客列车线路被预测为经历预期列车乘客增加160％。
在操作370中，系统管理单元116至少部分地基于从数据分析引擎114接收到的交通参
数来修改交通运行的属性。系统管理引擎116使用与公共交通系统100相关联的交通参数来
重新安排公共交通系统，这包括列车站停留时间、给定列车中的车厢数量、安排额外的停靠、
安排额外的本地列车和/或特快列车、以及调整出行时间和列车间隔时间等。在第一实例中，
系统管理单元116增加列车在某些车站的停留时间以使得更多的乘客能够上车。在第二个实
例中，系统管理单元116增加停留时间并且向列车联接额外的车厢。在第三个实例中，系统
管理单元安排额外的列车在预测高峰客流量时间期间运行，以适应那些棒球爱好者乘坐公共
交通工具前往参加棒球比赛(或离开)。
图3B是一些实施例中的用于提供环境感知公共交通控制系统300的方法的流程图。以示
例的方式，在操作372中，系统管理引擎116将与在上一步骤做出的调整对应的数据传输到
系统数据访问点118，所述数据包括客运负载量220、延时222、票务224、列车时刻表226、
列车交通228、系统推荐230和系统关闭232。系统管理单元116不限于这些形式的数据并且
可设想到其他形式的数据。在操作374中，将来自系统数据访问点118的数据传输到移动设
备服务器104中的移动设备服务器应用程序110。
在操作376中，将来自移动设备服务器104上的移动设备服务器应用程序110的数据传
输到在移动设备102上驻留的移动设备应用程序108。在该示例中，用户注意到存在考虑新
安排列车作为用户被运送到棒球比赛的可能更有效的方式的系统推荐，并且选择接受系统推
荐，最终为用户节省了大量时间，从而改善了该用户的体验。在其他一些实施例中，基于不
依赖于任何特定社会活动的乘客出行模式来调整列车运行，例如，在原因不明的情况下可以
提前或推迟一个或多个乘客开车去列车站，并且环境感知公共交通控制系统100针对这样的
实际乘客状况实时补偿。
图4是一些实施例中的环境感知公共交通控制系统100的计算机系统部分400的框图。
在一些实施例中，计算机系统400为列车控制系统106(图1)。在其他实施例中，计算机系
统400为移动设备服务器104。在另外的其他实施例中，计算机系统400为移动设备102。计
算机系统400包括硬件处理器482和非暂态计算机可读存储介质484，该非暂态计算机可读
存储介质484编码有即存储有计算机程序代码486即一组可执行指令。在一些实施例中，计
算机可读存储介质484还编码有供环境感知公共交通控制系统100使用的代表以下内容的数
据：客运负载量(反馈)220、延时222、票务(Presto)、列车时刻表226、列车交通228、
系统推荐230、系统关闭232、起始站234、目的站236、行程238、购票240、位置242、乘
客有特殊需要244、公交车到站和发车246、以及社会活动信息250。处理器482经由总线488
电连接到计算机可读存储介质484。处理器482还通过总线408电连接到I/O接口490。网
络接口492也经由总线488电连接到处理器402。网络接口492连接到网络494，使得处理
器482和计算机可读存储介质484能够经由网络494与外部元件连接和通信。感应回路接口
496也经由总线488电连接到处理器482。感应回路接口496提供从网络接口492开始的不同
通信路径。在一些实施例中，用不同通信路径如光通信、微波通信或其他合适的通信路径来
替换感应回路接口496或网络接口492。处理器482被配置成执行在计算机可读存储介质484
中编码的计算机程序代码486，以使得计算机系统400用于执行如针对环境感知公共交通控
制系统100和方法300(图3A和3B)所描述的部分操作或所有操作。
在一些实施例中，处理器482是中央处理单元(CPU)、多处理器、分布式处理系统、专
用集成电路(ASIC)、和/或适当的处理单元。
在一些实施例中，计算机可读存储介质484是电子的、磁的、光的、电磁的、红外的、
和/或半导体的系统(或装置、或设备)。例如，计算机可读存储介质484包括半导体或固态
存储器、磁带、可移除计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、刚性磁盘、
和/或光盘。在使用光盘的一些实施例中，计算机可读存储介质484包括光盘-只读存储器
(CD-ROM)、光盘-读/写(CD-R/W)、数字视频光盘(DVD)和/或蓝光盘。
在一些实施例中，存储介质484存储计算机程序代码486，该计算机程序代码486被配
置成使计算机系统400执行针对移动设备102(图1)、移动设备服务器104(图1)或列车控
制系统106(图1)所描述的操作。在一些实施例中，存储介质484还存储用以执行针对环境
感知公共交通控制系统100或方法300所描述的操作所需的指令和数据，例如代表以下内容
的数据：客运负载量(反馈)220、延时222、票务(Presto)、列车时刻表226、列车交通
228、系统推荐230、系统关闭232、起始站234、目的站236、行程238、购买的票240、位
置242、乘客有特殊需要244、公交车到站和发车246以及社会活动信息250、和/或用于执
行如针对环境感知公共交通控制系统100和方法300所描述的操作的一组可执行指令。
在一些实施例中，存储介质484存储用于与外部部件接口的指令486。指令486使处理
器482能够生成由外部部件可读的用于有效执行如针对环境感知公共交通控制系统100和方
法300所描述的操作的操作指令。
计算机系统400包括I/O接口490。I/O接口490连接到外部电路。在一些实施例中，I/O
接口490包括键盘、小键盘，鼠标、轨迹球、触控板、和/或光标方向键，以用于向处理器
482传送信息和命令。
计算机系统400还包括连接到处理器482的网络接口492。网络接口492允许计算机系
统400与网络494进行通信，该网络494连接到一个或多个其他计算机系统。网络接口492
包括：无线网络接口，例如蓝牙、WIFI、WEVIAX、GPRS或WCDMA；或者有线网络接口，例如
以太网、USB、或IEEE-1394。在一些实施例中，在两个或多个计算机系统400中执行如针对
环境感知公共交通控制系统100和方法300所描述的操作，并且经由网络494在不同的计算
机系统400之间交换代表以下内容的数据：客运负载量(反馈)220、延时222、票务(Presto)、
列车时刻表226、列车交通228、系统推荐230、系统关闭232、起始站234、目的站236、行
程238、购买的票240、位置242、乘客有特殊需要244、公交车到站和发车246、以及社会
活动信息250。
计算机系统400还包括连接到处理器482的感应回路接口496。感应回路接口496允许
计算机系统400与外部设备进行通信，该外部设备连接到一个或多个其他计算机系统。在一
些实施例中，在两个或多个计算机系统400中执行如针对环境感知公共交通控制系统100和
方法300所描述的操作，并且经由感应回路接口415在不同的计算机系统400之间交换表示
以下内容的数据：客运负载量(反馈)220、延时222、票务(Presto)、列车时刻表226、列
车交通228、系统推荐230、系统关闭232、起始站234、目的站236、行程238、购买的票
240、位置242、乘客有特殊需要244、公交车到站和发车246、以及社会活动信息250。
计算机系统400被配置为通过I/O接口410接收与指令486相关的信息。该信息经由总
线488传送到处理器482，以确定对交通运行的相应调整。该指令然后存储在计算机可读介
质484中作为指令486。计算机系统400被配置为通过I/O接口490接收代表以下内容的数
据：客运负载量(反馈)220、延时222、票务(Presto)、列车时刻表226、列车交通228、
系统推荐230、系统关闭232、起始站234、目的站236、行程238、购买的票240、位置242、
乘客有特殊需要244、公交车到站和发车246、以及社会活动信息250。
一些实施例包括一种环境感知公共交通控制系统，该环境感知公共交通控制系统被配置
为修改交通运行并且被配置为以通信方式与具有移动设备应用程序的移动设备连接。环境感
知公共交通控制系统包括移动设备服务器和列车控制系统。移动设备服务器具有移动设备服
务器应用程序。移动设备服务器被配置为以通信方式与移动设备连接以用于交换数据。列车
控制系统还被配置为以通信方式与移动设备服务器连接以用于交换数据。列车控制系统具有
数据分析引擎和系统管理引擎。数据分析引擎被配置为通过模式识别或其他方法从数据推导
交通参数。系统管理引擎被配置为至少部分地基于交通参数来改变交通运行。
一些实施例包括一种用于提供环境感知公共交通控制系统的方法。该方法包括：利用移
动设备服务器接收来自移动应用程序的数据；将该数据从移动设备服务器传输到列车控制系
统；利用列车控制系统分析该数据以确定交通参数；以及至少部分地基于交通参数来改变列
车时刻表。
一些实施例包括一种控制轨道的方法，该轨道与乘客或潜在乘客相关联，该乘客或潜在
乘客具有移动通信设备，该移动通信设备具有移动应用程序。该方法包括：接收来自移动应
用程序的数据；接收来自关于即将发生的社会活动的公共源的数据；然后至少部分地基于自
移动应用程序的数据和来自公共源的数据，预测与即将发生的社会活动相关联的未来轨道乘
客流量；将与即将发生的社会活动相关联的未来轨道客流量与计划轨道车辆配置或容量进行
比较；以及将预定轨道车辆配置改变为与未来轨道客流量关联的不同配置。例如，预定轨道
车辆配置可以被改变为包括额外的一个或多个车厢。
本领域技术人员将认识到，方法300的操作仅仅是示例，并且可包括额外的操作，描述
操作是可去除的，并且在不脱离方法300的范围的情况下可对操作的顺序进行调整。
本领域技术人员将容易了解到，所公开的实施例满足上面提出的一个或多个优点。在阅
读前述说明书之后，本领域技术人员将能够影响如在此宽泛公开的等同物和各种其他实施例
的各种改变和替换。因此，其旨在仅通过在所附权利要求及其等同物中所包含的定义来限定
在此授予的保护。