专利名称：城市公交系统中的客流统计方法
技术领域：
本发明涉及城市公交系统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系统，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系统是优先发展城市公交运营系统的有效途径 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系统的关键之一。
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，这将使得系统 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系统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系统中的客流统计方法，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(l)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7)。w超过门限值7W，且高电平时间T^砂超过门限值
时，该次信号为有效刷卡信号；
当低电平值持续时间T)^小于门限值7^时，该次信号为外界干扰信号；
当低电平值持续时间7)。，,超过门限值:r,w，但高电平时间7W》小于门限值
时，该次信号为无效刷卡干扰信号。
将麦克风(l)紧紧靠在刷卡器的扬声器上，麦克风(l)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 大降低了系统的虚警概率，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7)。w超过7^
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D^超过7;w，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r,。，/j、于r,w，此次为喇叭声、手机铃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r一小于r,w，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7)。w超 过7^和7^A超过7^两个条件，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 能管理调度系统提供可靠的客流数据。
图1智能公交车载系统结构框图， 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系统框图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明提出的城市公交系统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系统由控制中心系统a、车场系统b、 站台系统c和车载系统d组成。其中车载系统d包括微控制器dl、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系统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l、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l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，大大降低了系统的虚警概率，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rw超过T^ (实测7^产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R妙超过7^ (实 测7W"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7^/，此次为喇叭声、手机铃声等外界干 扰造成的误触发，如图3(b)戶万示；如果高电平时间7^妙小于7^，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r^超过7^和r;^超过7^两个条件，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系统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。
权利要求
1.一种城市公交系统中的客流统计方法，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所述的城市公交系统中的客流统计方法，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r^超过门限值7W，且高电平时间7^妙超过门限值 7) 时，该次信号为有效刷卡信号；2) 当低电平值持续时间r,。，,小于门限值r,w时，该次信号为外界干扰信号；3) 当低电平值持续时间r^超过门限值7w，但高电平时间八妙小于门限值7W时，该次信号为无效刷卡干扰信号。
全文摘要
城市公交系统中的客流统计方法应用于城市公交智能管理调度系统的车载设备中，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。
文档编号G07C9/00GK101339675SQ20081002160
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月5日 优先权日2008年8月5日
发明者夏玮玮, 宋铁成, 常新峰, 沈连丰, 田为兴, 静 胡, 陆建军 申请人:东南大学;南京东大移动互联技术有限公司