专利名称：公交车辆实时定位通信方法及其系统实现的制作方法
技术领域：
本发明涉及公交管理系统内实现车辆的实时定位和通信的系统。
目前，普遍使用的车辆实时定位技术主要基于全球定位系统(GlobalPositioning System，GPS)。装有全球定位系统接收机的公交车辆在某一时刻可同时接收从三颗以上GPS同步卫星的三维位置、三维速度和精确的时间信息，通过接收机的定位计算，来确定其具体所处的位置。
但是使用GPS定位系统存在一些缺点。首先，它要求为每辆公交汽车配备专门的全球定位系统接收机，这无形中增加了企业的初期投入与日�？�。其次，GPS的民用定位精度仅为百米数量级，不是特别精确。尽管可以通过增加地面差分站提高精度，但这会大大增加资金投入。第三，由于GPS系统的技术源于美国军方，至今仍主要为美国军方服务。在特别情况下，其信号容易遭到恶意破坏和干扰。
另外还有一种技术是根据公交汽车的运行特点，提出由驾驶员操作电子报站器仅在每个公交站点上传定位信息。这种方法虽然摆脱了GPS定位技术带来的种种限制，但它也存在着一个无法解决的问题，那就是这种定位技术需要驾驶员操作，容易被人为因素所干扰，某些时候将导致整个调度系统的混乱，甚至崩溃。同时，由于公交行业用户管理的信息化、智能化需求不断提高，仅局限于在公交站点定位是远远不够。
目前，公交车辆与公交管理系统之间的通信主要有两种方式一种是通过建立私有通信网络；另一种是通过全球移动通信系统(Global Mobile System，GSM)短消息。前者虽然可以提供独占式频带享用，但无论是从网络的利用率还是从投资成本角度看，这都是一种极为浪费的解决方案。后者虽然使用了商业网络作为通信网络，但是限于技术水平，使用GSM短消息存在的缺点有传输速度慢，单条消息携带的信息量少，通信不稳定(短消息可能在传输过程中丢失)，和通信时延大、响应速度慢等，而且按照目前的商业模式和收费方案，短消息通信费用将会成为企业的很大一笔开支。
另外，上述两种公交车辆与公交管理系统之间的通信技术中还存在着一些共性问题，一是上层协议过分依赖于底层承载网络。对于不同的承载网络，采用不同的上层协议，造成开发成本的急剧增加和资源的浪费。二是上行通信连接和下行通信连接是基于同一通信技术，这样做虽然有利于简化车载终端的结构，减少终端的开发和采购成本。但是，却由于没有很好地分析上下行通信的各自特点，导致了全周期使用成本的上升。
现有系统的最大问题在于车辆一旦从终点站发车，则其整个行进过程对于调度人员来说便脱离控制，完全取决于车辆自身。调度系统的管理人员无法在任意时刻，全面掌握特定车辆的位置和运载情况，特定线路的车辆分布，和特定交通网络内的车辆流动情况。
所谓“距离矢量和标志点校正定位法”就是充分利用城市公交车辆的运营特点的一种可以精确到1米～10米数量级的定位方法。城市公交车辆的运营具有以下特点1.每条公交线路的行驶方向和每个方向的运营路线是固定的；2.这些固定的运营路线由若干相对位置固定的公交站点和它们之间距离长度固定的路线组成；3.这些固定的运营线路上还有一些固定的特征标志，如桥梁、隧道、线路转弯点等。
“距离矢量和标志点校正定位法”的所需输入参数是车辆行驶距离、各标志点及其之间的距离。所谓标志点就是那些在运营线路上固定的公交站点和特征标志。我们把前者称作主标志点，后者称为辅助标志点。任一时刻，车辆所处的位置由基准标志点(可以是线路终点主标志点或者车辆行驶方向上经过的最近的主标志点)和到基准标志点的距离这两个参数组成的二维矢量来确定。车辆到基准标志点的位置偏移量由车载传感器提供输入，在车辆到达或者经过标志点时得到校验。车辆到达基准标志点由车载终端通过计算传感器的输入自动检测；车辆到达辅助标志点由人工输入。鉴于人工输入可能出现各种错误，所以辅助标志点仅用于辅助定位和距离参数的校验，并非是每个实施例中必需的部分。
一个实现了“距离矢量和标志点校正定位法”的公交管理系统由车载终端、远端处理系统和数据通信网络组成。
车载终端由车载传感器(采集车辆运行数据)、车辆位置处理器(根据车载传感器的数据实时计算车辆位置)、数字通信单元(与远端处理系统建立通信连接，接收和发送数据)和存储器组成。车载终端会在到达或经过每一个标志点时，向远端处理系统报告车辆的当前位置。根据公交用户的具体要求，车载终端还可以每隔一段特定的时间或者距离，周期性向远端处理系统报告车辆的当前位置。另外，远端处理系统可以随时向车载终端发出位置查询指令。在收到该指令后，车载终端立刻反馈当前时刻的位置信息。
远端处理系统由数据传送/接收�？�(与车载终端建立通信连接，接收和发送数据)、数据/逻辑处理�？�、用户接口设备、数据存储�？楹屯獠肯低辰涌谀？樽槌�。远端处理系统通过数据传送/接收模块(中央采集器或者远端采集代理)实时收集车辆的位置数据，运用数据/逻辑处理�？榈娜碛布迪侄允萁惺凳痹怂愫痛�。远端处理系统能够将这些数据以多媒体方式在用户接口设备上输出，也能对数据进行格式转化，通过外部系统接口输出给与远端服务器连接的其它相关管理系统，还能够把车辆的位置数据储存到数据存储设备中，以备将来对其进行进一步的处理(统计或查询等)。
任何应用“距离矢量和标志点校正定位法”的车载终端和远端处理系统使用特定的通信协议——公交车辆信息传输协议(Bus Information Transport Protocol，BITP)。该通信协议不依赖于底层的传输承载方法，不受底层传输协议改变的影响。因此，可以根据数据传输方式的改进而不断使用于新的数据通信方式来实现该方法。如用通用数据包无线业务(General Packet Radio Service，GPRS)或码分多址(Code Division Multiple Address，CDMA)网络代替短消息业务(ShortMessage Service，SMS)，或用“第三代通信网络”(Third Generation Network，3G Network)或专用网络等更灵活有效的通信技术来完成数据通信等。
通过实施本发明，公交企业可以低廉的投资成本和运营成本实时跟踪运行的公交车辆，获得其位置信息，并对这些信息加以合理的应用。从而能够引入高效的运营调度手段，节约成本，提高经济和社会效益。
图2具体描绘了“距离矢量和标志点校正定位法”的定位过程，以及标志点在此过程中的作用。
图3给出了车载终端定距离发出位置更新的实施例。
图4给出了车载终端定时发出位置更新的实施例。
图5给出了车载终端响应管理系统的位置查询请求的实施例。
图6给出了一个上下行通信不使用同一承载协议的实施例。
图7显示了车载终端和管理系统间的通信连接方法。
图8给出了通信数据包的主要结构。
图9给出了通信数据包头的主要结构。
图10给出了请求消息数据包消息体的主要结构。
图11给出了一种请求消息数据包消息体中标识部分的结构实施例。
图12给出了响应消息数据包消息体的主要结构。
图13给出了数据包消息体中位置数据的结构。
图14给出了通信方法的协议栈结构及一种实施例。
图15是实现了“距离矢量和标志点校正定位法”的车载终端实施例的电气结构示意图。
图16是实现了“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统实施例的结构示意图。
图17介绍了远端处理系统的两种不同类型的数据传输/接收方法。
图18给出了远端处理系统数据传输/接收�？榈慕峁狗纸馔�。
图19给出了远端处理系统数据/逻辑处理器�？榈慕峁狗纸馔�。
图20给出了远端处理系统多媒体用户接口部分的实施例。
图2详细描绘了“距离矢量和标志点校正定位法”定位过程的一个实施例，以及标志点在此过程中的作用。为了简化问题，不失一般性，我们仅考虑使用行驶方向上经过的最近的车站作为基准标志点时，基准标志点(车站)21和基准标志点(车站)25这一线路段间的情况。
假设公交汽车1准确到达基准标志点车站21，车载终端2中的位置偏移计数器被置空，并向远端处理系统发送位置更新消息(27)。在优选实施例中，车辆到达车站与否是通过停车开门事件自动判断的。本领域的技术人员可以理解，也能用其它与车辆到站相关联的事件(如司售人员的手工输入)来作为判据。公交汽车1启动后，车载终端2的位置偏移计数器的值不断增加，以表示车辆相对车站21的位置偏移矢量。在优选实施例中，该位置偏移计数器的输入来自车轮转速传感器。车轮每转一圈，该计数器加一。本领域的技术人员可以理解，也可用其它具有相同功能的传感器作为位置偏移计数器的输入。
对于自动判断到站的公交汽车1而言，在某些情况下，会有多次靠站发生。只要这些靠站发生时，位置偏移计数器的值小于基准标志点车站21到下门限22的预定值，这样的靠站被认为是对前一次靠站的修订。此时，位置偏移计数器的值将被再次清空(28)。
在图2所示的实施例中，辅助标志点23用来校正当前的位置偏移数据。当公交汽车1行驶到辅助标志点23(图2中的桥梁)时，车载终端将收到司售人员的手工输入。此时，车载终端2将比较位置偏移计数器的当前值和存储器内该辅助标志点的预定值。当两值存在很大差别时，车载终端2自动用后者替换位置偏移计数器值。同时，车载终端2还向远端处理系统8报告新的位置信息(29)。由于辅助标志点的作用并非必需的，所以即使司售人员遗忘了输入，也不会对整个定位造成很大的影响。必须再次说明的是，辅助标志点的使用是可选的。
行驶途中的公交汽车1总是通过当前基准标志点(车站)21和对于该基准标志点的位置偏移(当前位置偏移计数器的值)来确定当前位置(30)。
当自动判断到站的公交汽车1行驶过了存储器内预存的该线路段上门限下界24后且未到上门限上界26，车辆的第一次停车(31)将会认为是正�？空尽Ｕ馐保翟刂斩�2要将当前的基准标志点换成基准标志点(车站)25，位置偏移计数器置空，并向远端处理系统8发送新的位置更新消息(31)。随后，车辆就进入了下一个线路段，并按照前述处理再次正常停靠(32)基准标志点(车站)25的情况。
如果，自动判断到站的公交汽车1在基准标志点(车站)25并未停靠(33)。当位置偏移计数器的值超过该线路段的上门限上界26时，车载终端2自动判断出公交汽车1已经超过基准标志点(车站)25。车载终端2将位置偏移计数器清空，设置新的基准标志点(车站)25，并向远端处理系统8发送位置更新消息。
图3显示了一种定期发送位置更新消息的策略。公共汽车1每隔一定距离向远端处理系统8报告位置更新。在图3所示例子中，两相邻公交车站相距280距离单位。在车载终端2中的预先设定是每隔70距离单位(35)，需要向远端处理系统8报告当前车辆位置。这样，公交汽车1在该线路段内每行驶了70距离单位(根据位置偏移计数器的值进行判断)就通过上行信道6发送位置更新消息(由当前基准标志点值和对该标志点的位置偏移量组成)。无线接收设备11接收该消息并通过数据通信网络9将其传送给远端处理系统8。远端处理系统8对收到的公交汽车1的当前位置数据进行处理。
图4显示了另一种定期发送位置更新消息的策略。公共汽车1每隔一定时间向远端处理系统8报告位置更新。在图3所示例子中，车载终端2中的预先设定是每隔10个时间单位(36)，需要向远端处理系统8报告当前车辆位置。这样，公交汽车1在该线路段内每行驶了10个时间单位(根据车载终端2中的计时器进行判断)就通过上行信道6发送位置更新消息(由当前基准标志点值和对该标志点的位置偏移量组成)。无线接收设备11接收该消息并将其传送给远端处理系统8。远端处理系统8对收到的公交汽车1的当前位置数据进行处理。
图5给出了远端处理系统8如何随时查询公交车辆1的当前位置。远端处理系统8利用无线发射设备10通过下行信道4向公交汽车1发出位置查询指令。公交汽车1的车载终端2在上行信道6上响应当前基准标志点值和对该标志点的位置偏移量。无线接收设备11接收该消息并将其传送给远端处理系统8。远端处理系统8对收到的公交汽车1的当前位置数据进行处理。
在
发明内容
中已经提到，上下行通信信道是可以分开的，甚至可完全不基于同一种技术。图6给出了一个上下行通信信道使用不同网络技术的实施例。在本实施例中，上行信道采用的是GPRS网络41，公交汽车1上的车载终端2通过GPRS无线接口43连接到GPRS无线接收设备42。后者经过GPRS网络41将车载终端2发来的消息传送到远端处理系统8。实施例中的下行信道采用的是Flex网络45，远端处理系统8使用Flex网络45和它的无线发射设备46，通过Flex无线接口44将消息下发到公交汽车1上的车载终端2。本领域的技术人员可以理解，还可使用其它具有相似性能的通信网络作为上下行通信信道。
图7描绘了实现了“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统8和车载终端2使用的独立于下层协议的应用层通信的连接方式。为了便于叙述，以下将所有具有本说明书所述特征的，用于车载终端2与远端处理系统8通信的应用层协议统称为“公交车辆信息传输协议”，下简称BITP。由于，该协议是对下层协议透明的，无法假设下层协议为无连接协议还是有连接协议。所以，BITP将自己处理连接的可靠性和通信的完整性。BITP协议的请求和响应是一一对应的，支持BITP协议的任何一方在发送了一个消息后，都将期待对方在预定时间内反馈一个对该消息的响应，以确保对方能正确收到先前发送的消息。在这里，我们引入另两个名词术语，首先，任何消息的主动发起方在BITP协议中被称为消息客户机51；而任何消息的被动响应方在BITP协议中被称为消息服务器52。值得注意的是，客户机和服务器的身份并非一成不变的，BITP协议中的某方可能对于一个消息是客户机51，而对于另一个消息则是服务器52。
图7的左上部分描绘了正常情况下的通信过程。消息的客户机51首先发送BITP消息1到消息服务器52(53)。消息服务器52接收了该信息并加以处理，然后它反馈一个正确收到消息的响应(54)。本领域的技术人员知道上面描述的是一个同步处理过程，很容易用一个异步处理过程(即消息服务器52接收到BITP消息1后不加处理，立刻反馈消息响应54)来代替同步过程。消息客户机51在规定时间内收到了对于消息1的正确响应后，就可以继续发送后续的BITP消息2了(59)。后面的流程和前述相同，就不再重复了。如果，客户机51收到的是一种指明某种错误的响应，就要进行响应的出错处理。这些出错处理的范围很广泛，从简单的重发消息到整个系统的重启动。
图7的左下部分描述了当消息客户机51发送的消息在传递到消息服务器52的过程中被丢失时的通信情况。消息的客户机51首先发送BITP消息1到消息服务器52(55)。但在传输过程中，该消息丢失了(62)。很显然，由于服务器52不会收到该消息，所以也不会有任何响应反馈到消息客户机51。这时，在消息客户机51中的定时器就会发生超时(61)。在这种情况下，消息客户机51就要重发丢失的BITP协议消息1(55)。在图示中，第二次消息发送得到了正确及时的响应。
图7的右下部分描述了当消息服务器52收到消息1，但是反馈的响应在通信过程中丢失的通信情况(63)。同样的，在这种情况下，消息客户机51中的定时器会发生等待超时(61)。在这种情况下，消息客户机51也要重发丢失的BITP协议消息1(55)。在图示中，第二次消息发送得到了正确及时的响应。
图7的右上部分描述了另一种客户机51需要重发消息的通信情况。在这个场景中，消息服务器52正常收到并响应了消息客户机发来的消息1(53、54)。但是由于种种原因(如网络延时等)，客户机51在规定的时间内没有收到响应(61)。此时，消息客户机51仍要重发BITP消息1(55)。稍后，消息客户机51可能收到了消息服务器52对于第一次消息的响应(54)，它会将其作为对第二次发送(55)的响应进行处理。这时，消息客户机51应该忽略以后可能收到的消息服务器52对于第二次消息的响应(56)。
另外值得说明的一点是当消息客户机51不断被要求重发消息时，消息客户机51的实现者可以自行决定如何处置。在优选实施例中，当要求重发的次数超过一个预先设定的门限值时，消息客户机51将停止继续重发消息并报告通信出错消息。本领域的技术人员易理解，可以使用其它的处理方法来处理这种情况。
图8到图13分别说明了本说明书所描述的BITP协议数据包71的结构组成，它们仅说明了必需的组成部分，并不排斥在具体应用时有其它部分加入。同样的，各部分在数据包中的顺序也并不需要严格按照图示。本领域的技术人员可以设计符合这里所描述的组成结构的各类BITP协议。
首先参照图8，每一个BITP协议消息及其响应的数据包71必须包含一个消息头72和一个消息体73构成的。
如图9所示，消息头72中由两个必选参数，一个是消息的类型参数74用于表明该消息或响应的类型，一个是消息的序列号75用于在同一消息实现者发出不同的消息之间进行区分。在优选实施例中，这两个参数都是用无符号整形来表示的。前者2个字节，后者4个字节。本领域的技术人员可知，在具体应用中可用其它数据类型和数据长度作替换。
图10给出了一个发起消息的消息体73结构。它有标识76、鉴权78和数据77这三个必选参数。标识76用于在从车载终端2发起的消息中表明消息的发送方和在从公交管理系统8发起的消息中表明消息的接收方。图11给出了标识76的一个实施例。在这个实施例中，标识76包括了指明哪个终端的终端标识82和指明哪个使用者的用户标识83。容易理解，也可以用其它结构来表示标识76。鉴权78是对包括消息内容在内的数据运行单向算法后得到的结果。在优选实施例中，数字摘要算法五(MD5)被用作单向算法。在对车载终端2到远端处理系统8的消息用MD5计算鉴权78时，加入了终端和使用者的私有信息，以保证消息来自于标识76所标识的终端和使用者。同样的，在对远端处理系统8到车载终端2的消息用MD5计算鉴权78时，加入了远端处理系统8的私有信息，以保证消息确实来自于远端处理系统8。本领域的技术人员可以了解，能用与MD5具有相同效果的其它单向算法计算鉴权78的值。同时，也可以增加算法的输入信息，进一步扩大鉴权78的能力。除了涉及位置信息那部分数据以外，数据77的其它部分可以根据实际应用和消息类型，由本领域的技术人员自行规定。
图12给出了一个响应消息的消息体85结构。它有响应代码79、鉴权84和数据77这三个必选参数。响应代码79指出了消息服务器52的接收和处理消息的结果正确还是出错。如果出错，它还指出了错误类型。响应消息的鉴权84与发起消息中的鉴权78计算方法相同，作用类似。在优选实施例中，在计算鉴权84时，将该响应消息对应的发起消息中的鉴权78作为输入参数之一，以保证发起消息被正确接收。同样的，除了涉及位置信息那部分数据以外，数据77的其它部分可以根据实际应用和消息类型，由本领域的技术人员自行规定。
图13描绘了数据77中位置信息数据的结构。它包括了基准标志点80和到基准标志点的位置偏移81这两个必选参数。
图14说明了本说明书所描述的BITP协议在整个协议栈中的位置(左)和优选实施例中的协议栈结构(右)。BITP协议位于协议栈的顶层，属于应用层91协议。在应用层91之下，是传输层协议92。传输层协议92包括基于因特网协议(IP协议)96的用户数据包协议(UDP)95和传输连接协议(TCP)，以及基于其它网络层协议的其它传输层协议。传输层之下是网络层协议93，一个典型的网络层协议93是IP协议96。当然，也存在着其它网络层协议93。协议栈的最底层是各种底层的承载协议94，如通用数据包无线业务(GPRS)协议簇97、双向寻呼的Reflex协议簇、无线以太网802.11协议簇等等。
在优选实施例中，选用UDP协议95作为传输层协议92，IP协议96作为网络层协议93，GPRS协议97作为底层承载协议94。正如前面的举例，本领域的技术人员可以根据实际情况，可使用其它协议作为各层的备选协议。
参照图15，车载终端2由车载传感器154、车辆位置处理器151、数字通信单元152、存储器153、通信天线155和告知设备156这些必选�？樽槌�。其中，车载传感器154收集“距离矢量和标志点校正定位法”所用到的各类基本输入数据；车辆位置处理器151使用车载传感器154采集的数据计算当前车辆位置；数字通信单元152根据BITP协议与远端处理系统8建立通信连接，接收和传输数据；存储器153储存终端正常运行所需要的各类数据和配置信息；告知设备156用于向车载终端2的实用者输出位置信息和其它相关数据。本领域的技术人员可以理解，上述部分指示构成一个车载终端2的必要部分。在具体实施过程中，可以通过增加其它�？椋┱钩翟刂斩�2的使用功能。
优选实施例中，车载传感器154选用霍尼威尔(Honeywell)公司的GT1系列霍尔效应齿轮传感器(用于检测车轮转速)和普通高低电位传感器(用于检测车门开关)；车辆位置处理器151选用MPSD3233芯片；数字通信单元152选用Wavecom Q2303A通信模块；存储器153选用Intel3204存储芯片；告知设备156选用LCD液晶显示器。本领域的技术人员易知，任何具有与上述提及元件类似功能和性能的元件都可以被选用。
图16给出了基于“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统8优选实施例的功能�？榻峁�。该实施例主要功能由五个相对独立的功能�？樽槌桑直鹞荽�/接收�？�111，数据/逻辑处理�？�112，外部系统接口�？�113，数据存储设备114和用户接口设备115。
数据传送/接收�？�111通过外部接口107接收来自移动车辆的位置信息，按照BITP协议校验数据包，从数据包中提取传输数据内容，并将其转化为内部数据格式。然后，通过内部接口108将经过预处理的数据交由数据/逻辑处理�？�112进行处理。数据传送/接收�？�111也通过内部接口108接收数据/逻辑处理模块112发来的数据，将其按照BITP协议规范组成数据包从外部接口107发送出去。
数据/逻辑处理�？�112按照内部程序逻辑自动处理从数据传送/接收�？�111、外部系统接口�？�113和用户接口设备115来的数据。如果有必要向车载终端反馈处理结果，数据/逻辑处理�？�112把处理的结果反馈给数据传送/接收�？�111，由后者生成通信数据发送到车载终端2；如果有必要向系统用户告知收到的数据，数据/逻辑处理�？�112将数据整理并通过接口119传送到告知设备115；如果有必要向其它外部系统116发送数据或报告处理结果，数据/逻辑处理�？�112将相关数据通过接口120传输给外部系统接口�？�113；如果有必要存储数据或处理结果，数据/逻辑处理�？�112通过接口118将数据存储到数据存储设备114中；如果有必要读取先前存储的数据，数据/逻辑处理�？�112通过接口118向数据存储设备114发出数据请求。
用户接口设备115接收来自数据/逻辑处理�？�112数据，并以多媒体方式展现给系统的使用者(如调度管理人员)。同时，用户接口设备115还接受用户发出的指令，并将指令翻译成内部数据格式传送给数据/逻辑处理模块112。
外部系统接口�？�113通过内部接口119接收来自数据/逻辑处理�？�112的数据，根据需要通信的外部系统116的接口类型，进行数据转换，通过外部接口117将数据发送给外部系统116。外部系统接口�？�113接收从外部系统116发来的请求或响应信息，把数据转换成内部数据格式，并通过内部接口119传送到数据/逻辑处理�？�112。
数据存储设备114存储和维护与车辆位置信息相关的数据，并实时响应数据/逻辑处理�？�112发来的查询请求。
远端处理系统的实施有多种方案。本领域的技术人员可以理解，以上各种功能�？楹湍谕獠拷涌诙伎梢酝ü煌娜�/硬件方式来实现。在优选实施例中，远端处理系统采用通用计算机外加专用软件的方式来实现。其中，外部接口107、108采用TCP(传输控制协议)/IP(因特网协议)连接；内部接口118采用数据库标准查询语言(Standard Query Language，SQL)；内部接口119采用扩展标记语言(Extended Markup Language，XML)；内部接口108、120采用了直接函数调用。数据存储设备114为安装了通用关系型数据库的计算机；用户接口设备115以普通CRT显示器作为输出设备，以键盘和鼠标作为输入设备。
图17给出了应用“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统8两种不同的数据传输/接收方式。这两种方式分别是中央集中采集方式和远端分布采集方式。采用中央集中采集方式时，公交车辆1发出的位置信息通过无线/有线数据通信网络101经公共数据网络102(如因特网等)传到中央采集器103，后者对数据进行预处理后通过内部接口108传给远端处理系统8的其它�？�105；采用远端分布采集方式时，公交车辆1发出的位置信息通过无线/有线数据通信网络101传到位于其内的远端采集代理104，后者对数据进行预处理后直接通过内部接口108传给远端处理系统8的其它模块105。在前一种方式中，中央采集器103与远端处理系统8的其它�？�105可以位于同一硬件设备中，甚至是同一个软件；后一种方式，远端采集代理104位于无线/有线数据通信网络端的硬件设备内，通过远程通信方式(通用对象请求中介结构(Corba)调用、远程方法调用(RMI)调用、TCP/IP通信等)和远端处理系统8的其它�？�105进行交互。
在优选实施例中，远端处理系统8使用中央采集器103作为数据传输/接收�？�111。
图18给出了基于“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统8数据传送/接收�？�111的结构。通信协议�？�131通过接口107，根据所使用的数据传输协议，如TCP/IP，X.25等，负责数据的接收和发送。数据校验�？�132对接收到的和将发送的数据进行有效性的验证和预处理，并由BITP数据�？�133，根据BITP协议，对数据进行封装/解封装，通过接口108与数据/逻辑处理�？�112通信。本领域的技术人员可以理解，并通过不同的软/硬件方式实现以上功能�？�。
图19给出了基于“距离矢量和标志点校正定位法”的远端处理系统8数据/逻辑处理�？�112的结构。数据逻辑处理�？�140通过接口108接收数据，根据内部的逻辑规则，计算并得到车辆的位置等信息。应用数据表示处理�？�141对数据处理后，由内部接口119送至用户接口设备115。应用表示数据处理�？�141也可通过内部接口119，接受用户接口设备115的指令，反向通过接口108发送数据到数据传送/接收�？�111。数据/逻辑处理�？�112还可以通过外部数据处理�？�142将数据经由内部接口120发送到外部系统接口模块113。本领域技术人员可以理解并根据需要实现数据逻辑处理�？�140的内部逻辑规则，也可以根据现实情况，实现应用数据表示处理�？�141和外部数据处理�？�142的数据处理规则。
图20给出了用户接口设备115输出的一个应用实例。应用表示层最基本的功能在于以直观具体的方式向调度/管理人员展示车辆的位置和载客信息。本实施例中，采用通用计算机显示设备输出远端处理系统8的应用窗口161。该窗口符合“视窗”系统的通用窗口模式，由窗口顶部的菜单栏162和工具栏163，窗口底部的状态栏167和中间主体显示区域组成。主体显示区包括了数据通览区164和具体数据显示区166组成。在实施例中，数据通栏区164采用了数字地图技术来显示车辆位置。用户可以在具体数据显示区166选择不同的应用标签165来观察不同的数据。本领域技术人员可以理解，可以采用其它技术来实现用户接口设备115的输出。
尽管以上利用实施例对本发明进行了说明，但对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明范围的情况下，很显然可以有多种替换和改进。因此，这样的替换和改进仍被认为是处在本发明权力要求所限定的内容和范围之内。
权利要求
1.公交管理系统中用于公交车辆实时定位和通信方法及其系统，包括·基于固定线路上的标志点和到标志点的位置偏移的二维矢量定位方法——“距离矢量和标志点校正定位法”；·实现“距离矢量和标志点校正定位法”的公交管理系统由车载终端、远端处理系统和数据通信网络组成；·用于在远端处理系统和车载终端之间进行通信的独立于下层数据通信网络技术的通信协议。
2.根据权利要求1所述的公交车辆实时定位方法，其特征在于公交车辆的实时位置由当前的主标志点和到主标志点的位置偏移所唯一确定。
3.根据权利要求1所述的公交车辆实时定位和通信方法及其系统，其特征在于·车载终端负责提供公交车辆的位置数据给远端处理系统；·车载终端接受手动或自动的输入获知当前所处的标志点；·车载终端接受手动或自动的输入获知当前标志点的更新；·车载终端接受自动的输入获知到当前标志点的位置偏移；·车载终端利用标志点的信息对位置偏移进行校正。
4.根据权利要求3所述的车辆实时定位和通信方法及其系统，其特征在于·车载终端定期(包括定时和定距离)向公交管理系统自动报告位置更新数据；·通过调整间隔时间或者间隔距离来提供不同的定位精确度。
5.根据权利要求3所述的车辆实时定位和通信方法及其系统，其特征在于·公交管理系统可以在任意时刻向车载终端查询车辆位置数据；·车载终端随时响应公交管理系统对于车辆位置的查询；·车载终端回复公交管理系统位置查询的响应包括当前标志点和到该标志点的位置偏移。
6.根据权利要求1所述的车辆实时定位和通信方法及其系统，其特征在于在第一通信信道传输车载终端到公交管理系统的数据，在第二通信信道传输传输公交管理系统到车载终端的数据。
7.根据权利要求6所述的车辆实时定位和通信方法及其系统，其特征在于第一通信信道和第二通信信道可以基于同一通信技术，也可以基于不同的通信技术。
8.根据权利要求1所述的公交车辆实时定位通信方法，其特征在于·任何一条发出的消息都有唯一的一条响应与它相对应；·如果在预定的时间内没有收到发出消息的响应，为了继续通信，通信的发起方需要重发消息；·通信的发起方只有在正确收到前一条消息的响应后，才能够发送下一条消息。
9.根据权利要求1所述的公交车辆通信方法，其特征在于·每一条消息及其响应由消息头和消息体组成；·消息头包括表明消息类型和消息顺序的参数；·消息体中包括检验数据完整性和通信实体身份的校验参数；·消息的消息体中包括发送或者接收消息的车载终端的标识信息；·响应的消息体中包括对消息的响应代码；·消息体数据部分的位置数据由代表标志点的参数和代表到标志点的位置偏移的参数组成。
10.权利要求1所述的公交车辆实时定位和通信方法及其系统中的车载终端，该车载终端包括·车载传感器收集“距离矢量和标志点校正定位法”所用到的各类基本输入数据；·车辆位置处理器计算当前车辆位置；·存储器储存终端正常运行所需要的各类数据和配置信息；·告知设备输出位置信息和其它相关数据；·数据通信单元根据协议，通过不同的传输方法接受/发送数据。
11.权利要求1所述的公交车辆实时定位和通信方法及其系统中的远端处理系统，该远端处理系统包括·数据传送/接收模块与车载终端建立通信连接，接收和发送数据；·数据/逻辑处理�？榘凑漳诓砍绦蚵呒远泶邮荽�/接收�？�、外部系统接口�？楹陀没Ы涌谏璞咐吹氖荩弧ね獠肯低辰涌谀？橛肫渌獠坑τ孟低辰⑼ㄐ帕樱邮蘸头⑺褪荩弧な荽娲⑸璞复娲⒑臀び氤盗疚恢眯畔⑾喙氐氖荩弧び没Ы涌谏璞复碓抖舜硐低秤没У氖淙胧涑�。
12.根据权利要求11所述的远端处理系统，其特征在于，远端处理系统处理从车载终端发来的车辆位置信息，处理方法包括下列方法或其组合·告知管理系统使用者当前车辆位置；·存储当前车辆位置数据到数据库；·根据当前车辆位置或其分布状态产生程序响应(如，生成调度指令)；·传送当前车辆位置数据到其它软件系统；·接受系统使用者的输入，并发送至车载中端。
13.根据权利要求11所述的远端处理系统，还包括·中央数据采集器，位于远端处理系统本地，与公共数据网络相连，接收和发送车载终端发来的数据；·远端采集代理，与无线/有线数据通信网络相连，通过与远端处理系统其它部分之间的远程通信，接收和发送车载终端发来的数据。
全文摘要
本发明在于提供一种符合城市公交车运营特点，具有一定精度，低价位的车辆定位方法—“距离矢量和标志点校正定位法”；并且为使用这种定位方法定义了一种用于在公交管理系统和车载终端之间进行通信的，独立的，不依赖于任何底层承载协议的通信方法。一个实现了“距离矢量和标志点校正定位法”的公交管理系统由车载终端、远端处理系统和数据通信网络组成。其中，车载终端由车载传感器、车辆位置处理器、数字通信单元和存储器组成；远端处理系统由数据传送/接收�？�、数据/逻辑处理�？�、用户接口设备、数据存储�？楹屯獠肯低辰涌谀？樽槌�。数据通信网络可以是基于GPRS、CDMA、Flex等技术的各种公共、专用网络。
文档编号G01S1/02GK1447128SQ03115439
公开日2003年10月8日 申请日期2003年2月18日 优先权日2003年2月18日
发明者何征, 傅宸, 王锦蓉 申请人:何征, 傅宸, 王锦蓉
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