集成GPS的公交定位及到達(dá)時(shí)間預(yù)測APP設(shè)計(jì)研究

陳曉情 陳燕青 王潤飛

【摘要】多種多樣的出行方式給居民生活帶來了很大便利。但如何在多種出行方式中做出最優(yōu)選擇是本文研究重點(diǎn)。本文設(shè)計(jì)一款A(yù)PP，與公交系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫對接，對公交位置進(jìn)行定位并對公交到達(dá)時(shí)間預(yù)測，并將結(jié)果顯示在APP中；同時(shí)，集成公共自行車數(shù)據(jù)庫，在APP中顯示公共自行車的存取情況，并設(shè)計(jì)算法對其存在的虛假信息判斷，同時(shí)將判斷結(jié)果顯示在APP中。此款A(yù)PP設(shè)計(jì)旨在給居民出行中交通工具的選擇提供參考，以做出最優(yōu)決策，最終提高居民生活滿意度。

【關(guān)鍵詞】集成GPS 公交定位 到達(dá)時(shí)間預(yù)測 APP

太原市公共交通系統(tǒng)的發(fā)展給居民生活帶來了極大的方便，同時(shí)公共自行車的投入使用也為其出行提供了更多的選擇。如何在兩種出行方式中做出最優(yōu)選擇是本文研究的主要內(nèi)容。

一、可行性分析

公交車輛定位及到達(dá)時(shí)間預(yù)測APP設(shè)計(jì)主要涉及的技術(shù)有地理信息系統(tǒng)、全球定位技術(shù)與地圖匹配技術(shù)。在日本，對公交定位及到達(dá)時(shí)間的預(yù)測已得到政府的大力支持。其根據(jù)GPS掌握公交位置信息并將數(shù)據(jù)更新到控制中心數(shù)據(jù)庫中，再將信息通過互聯(lián)網(wǎng)傳入電腦或手機(jī)客戶端。其技術(shù)上是可行的。

二、研究設(shè)計(jì)

以太原市為例，太原市目前已有針對公共自行車存放情況實(shí)時(shí)播報(bào)APP。其根據(jù)軟件地圖，可以迅速定位到客戶位置，并能快速找到所有自行車站點(diǎn)位置信息。同時(shí)，通過該手機(jī)客戶端軟件可以實(shí)時(shí)了解每個(gè)站點(diǎn)的車輛存儲(chǔ)信息。其中有紅、綠、藍(lán)三種鮮明顏色，對站點(diǎn)的狀態(tài)信息進(jìn)行了標(biāo)注，包括站點(diǎn)標(biāo)號(hào)、可借車輛及可還車位三項(xiàng)內(nèi)容。我們可以在此基礎(chǔ)上對該APP功能進(jìn)行擴(kuò)展。

（一）公交位置動(dòng)態(tài)顯示模塊分析

在公交汽車集成GPS的前提下，其可將自己的位置信息發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中，出行居民在打開APP后，APP首先定位該居民的地理位置，再調(diào)取數(shù)據(jù)庫信息，獲得該位置附近公交動(dòng)態(tài)位置及附近公交站牌信息。同時(shí)軟件提供搜索功能，輸入要乘的公交車，執(zhí)行搜索命令，即可顯示所有該公交的實(shí)時(shí)位置。

因?yàn)楣晃恢门c公共自行車位置信息都需要在地圖中顯示，可將兩者集成在同一地圖中。受限于移動(dòng)終端屏幕大小，同時(shí)顯示公交信息、自行車信息及站點(diǎn)信息可能會(huì)給APP用戶的信息獲取帶來困難，因此可設(shè)計(jì)遮罩層，用戶根據(jù)不同需求點(diǎn)擊不同按鈕，從而顯示用戶關(guān)注的信息。

（二）公交到達(dá)時(shí)間預(yù)測模塊

APP使用者在知道公交位置之后，可能很需要知道公交達(dá)到站點(diǎn)所用的時(shí)間。而對公交到達(dá)時(shí)間的預(yù)測會(huì)受到與站點(diǎn)距離、交通狀況、相隔站點(diǎn)數(shù)、上下乘客數(shù)量、公交車中途延遲時(shí)間以及天氣狀況等因素影響，可設(shè)計(jì)相關(guān)算法以上述影響因素作為變量，對公交到達(dá)時(shí)間進(jìn)行預(yù)測。國外較為常用的預(yù)測模型有變量衰減預(yù)測模型、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測模型、Kalman濾波器模型等。

用戶輸入所等公交并點(diǎn)擊搜索后，地圖顯示所有該公交的位置信息。點(diǎn)擊地圖中的公交后，APP顯示該公交的預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間。用戶可根據(jù)其所付出的時(shí)間成本選擇繼續(xù)等待或使用別的出行方式，從而達(dá)到?jīng)Q策最優(yōu)。

（三）虛假信息甄別模塊

無論是對公共汽車到達(dá)時(shí)間預(yù)測，還是對公共自行車存儲(chǔ)信息判斷都會(huì)產(chǎn)生虛假信息。以公共自行車為例，停在車樁內(nèi)的個(gè)別公共自行車會(huì)因其存在故障而無法使用，若用戶根據(jù)APP軟件，在租車高峰期查找到該自行車，不僅浪費(fèi)時(shí)間，還可能導(dǎo)致機(jī)會(huì)成本的損失。

或者個(gè)別自行車樁會(huì)因故障而無法使用，在還車高峰期，用戶通過APP找到該車樁，但因其故障無法使用而耽誤用戶時(shí)間。

因此有必要設(shè)置虛假信息甄別模塊，內(nèi)置虛假信息識(shí)別算法。而該類虛假信息的識(shí)別可用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決，針對某一時(shí)段提取部分歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，再對車樁或自行車故障預(yù)測。將預(yù)測結(jié)果顯示在APP中，用戶可根據(jù)發(fā)生故障的概率值決定是否過去存取自行車。

三、結(jié)語

技術(shù)的發(fā)展給居民生活帶來越來越多的便利，充分利用先進(jìn)技術(shù)提升居民的生活品質(zhì)有助于提高居民的幸福指數(shù)。此款A(yù)PP的設(shè)計(jì)旨在給居民出行帶來更多的便利，使其做出更優(yōu)的出行選擇。

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作者簡介：陳曉情（1991-），男，山西呂梁人，中北大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，專業(yè)：管理科學(xué)與工程；陳燕青（1989-），男，山西呂梁人，中國民航大學(xué)航空工程學(xué)院，專業(yè)：航空宇航科學(xué)與技術(shù)；王潤飛（1990-），男，山西忻州人，中北大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，專業(yè)：控制工程。