基于AI的公交優選方案的設計研究

康咪 楊自芬

【摘 要】智能手機的發展使得手機擺脫了只能作為通訊工具的地位。智能手機一般具備GPS定位導航、上網、通訊等功能。基于這些功能的智能手機可以滿足用戶的娛樂、獲取信息等需求。而面對如今日益嚴峻的環境保護形勢以及不斷升級的城市擁堵狀況，提倡公交出行無疑是一個很好的解決方法。本方案針對公交線路設計需要改進的部分，進行了優化研究。解決路線選擇難的問題，使出行者不再為交通方式而苦惱，擁有最美好的出行體驗;站點準確的問題，在對某一地區不熟悉時，準確找到指定站牌;路徑最佳提高出行者的效率;一個人也可以放心旅行，“好朋友”帶你體驗美好時光。實現路線的優化帶給體驗者最“小白”的導航。

【關鍵詞】公共交通;移動導航;人工智能

中圖分類號： TP393.092文獻標識碼： A文章編號： 2095-2457（2019）03-0099-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.039

本文基于人工智能對現有的移動端公交大導航進行了優化設計，通過采集和分析運算公交車輛的實時信息和大量用戶的應用信息，對現有的公交移動端導航的不足進行改進設計，極大地改善傳統公交系統中存在的問題，優化公交決策與調度方式，提高運營效率，使乘客的出行體驗大大優化。國外智能公交管理系統發展較快，美國、日本等發達國家早在上世紀70年代開始即投入大量人力物力進行公共交通系統的研發，基于動態實時管理的智能交通系統目前已投入使用，并取得良好效果。我國城市公共交通發展目前也發展較快，在公交線路的分析、公交定位、手機移動端導航等方面也取得了一定的成果，為了更加進一步優化用戶的乘車體驗，本文對某些尚不足的方面進行了優化設計。

根據網絡中數據的統計以及對于相關資料的查詢，我們采集了部分用戶的對于現有公交的不滿意度調查。

1 研究目的

作為用戶，當對于一個地區不熟悉的時候，想到達一個目的地，問路已經不是一個有效的辦法。因此，導航工具就成為了人們依賴的出行優先選擇的方案，但是，導航的路線未必就是一個好的選擇。對于現有的導航，普遍存在虛假站點的問題，例如百度地圖或高德地圖，在西安搜索去機場的路線時，提供的換乘大巴的停車點，真實情況是不停車的，需要去發車地才能上車，這種問題，需要及時的糾正，并且重新加入計算。

時下最火熱的技術莫過于人工智能和大數據，百度地圖去年推出了百度助手，但是在細節上不夠人性化，存在語言上的差異性等。例如，當我們在公交車上想換一種交通方式時，此時的地圖會告訴我們最近的各種交通設施，但是此時我們是無法下車的，所以如果地圖助手可以幫我們計算出下一站或者我們想在特定的某一站附近的交通設施來供我們選擇將更加便利。

2 國、內外研究現狀和發展動態

目前，國內大多數導航軟件都已經實現了在線導航、路線規劃、實時定位。百度地圖和高德地圖是市場上使用率最多的兩款地圖導航app。2017年6月份全國地圖APP使用數達5.53億，12月份達到了6.44億。2017年下半年高德地圖用戶增長率最高。但是仍存在著許多不可回避的問題。數據更新速度慢、智能化低、路況規劃不夠優化、定位不精確、數據更新落后、路線采集信息不夠細化，這些問題普遍存在于各類導航軟件中。

目前，在公交導航路線的研究方面，各個國家仍在努力發展，仍有很多難題需要攻克。另外，缺乏統一的數據標準，無法實現數據可交換的基礎數據庫，這一問題有待提高;隨著移動互聯網時代的到來，用戶希望導航電子地圖能與日常生活中各類動態、深度信息（如，即時生活信息、商務信息、動態交通信息等）相融合，從而為普通大眾日常出行提供最佳的出行方案;但目前較為傳統的導航軟件只提供簡單的分類信息，已經無法滿足用戶對信息內容的多樣性需求。因此大量的空間有待開發，相信各個公司會有很大的發展潛力，將公交地圖導航做得更加智能化、人性化。

3 研究規劃

3.1 路線的優選

3.1.1 路線采集

計算出從始發地到目的地的所有路線，例如臨沂大學公交換乘中心到臨沂雕塑公園，可以先找出可以到達臨沂雕塑公園的車次，然后根據這些車次經過的站點，計算從臨沂大學公交換乘中心出發以后的交集，從而計算出足夠多的可選路線。

3.1.2 路線運算

對于目的地周圍的站點進行最近距離的掃描（路線長度的計算，時間的計算，換乘次數的計算，最后一站到達目的地的距離），從而提供給用戶更優的選擇。

3.1.3 實時路況分析

目前存在的導航軟件存在路線規劃，但只給出了不同路線的長度以及所用時間，沒有涉及到各條路線實時路況的研究，本方案中涉及到這一點，在計算出最優路線的基礎上還可以方便用戶根據所提供的路況進行更加優化的選擇。

3.2 選擇智能化

當用戶選擇公交出行時，由于公交具有實時性，所以公交車位置是隨時改變的。當用戶想要到達某個地方時，會有多種不同的路線，為了方便用戶，在這一時間段所乘公交及所選擇路線的最優方案則需要用戶進行較為理想的選擇;用戶選擇最優路線后，行駛過程中所用時間會因堵車、紅綠燈、事故等各種不確定因素而改變，而一旦發生這種不確定因素，由于時間原因很可能會給用戶造成麻煩，所以這一問題也是用戶所擔憂的。此時想要準時到達目的地，就需要臨時調整站點。本方案就是在這種情況下，及時把信息反饋給用戶并且提供更加智能的臨時調整路線。

在用戶公交出行過程中，可能會出現一些突發情況，比如，堵車很久，在這種情況下，我們及時將信息反饋給用戶，并提前提供給用戶最優的換乘路線，避免用戶因突發情況而尷尬，不能按時到達目的地。

3.3 站點以及首末班車的準確地位

3.3.1 站點更新

目前公交車安裝有GPS系統，但仍存在虛假站點的問題，我們及時對公交車停車站點的數據進行后臺處理分析儲存，將新產生的站點更新，老站點移除，避免了用戶盲目等公交的情況。

3.3.2 首末班車定位

另一方面，針對用戶過早或過晚出行的一種特殊性情況，在對公交實時定位的基礎上，為了更加方便乘客的使用，本方案將查詢首末班車實時位置單獨列為一項功能

4 詳細設計

4.1 數據庫設計

模擬服務器后臺連接一個Access數據庫，該數據庫命名為AI-bus，用來存儲系統中所要用到的一些數據。在Java語言中中有多種訪問數據庫的方法，本系統采用的是把JDBC轉換成ODBC驅動器，靠ODBC和數據庫建立通信連接。

4.2 功能設計

4.2.1 登陸

進入系統后，首先是登陸頁面，根據提示輸入用戶名和密碼（首次使用的用戶需要注冊賬號及密碼）。當用戶登錄的時候，為了增強系統的安全性，在這里使用MD5對用戶賬戶信息進行加密。系統自動把用戶輸入的密碼計算成MD5值，然后再去和保存在文件系統中的MD5值進行比較，從而確定輸入的密碼是否正確。在一定程度上增加了不法分子破解用戶密碼的困難

4.2.2 智能選擇

當用戶行程發生變化時，用戶將需求返回給客戶端，此時根據數據庫中的數據以及用戶的經緯度以及該附近的站點進行比對運算，返回用戶的站點區間，可以根據用戶的需求做出供用戶選擇的可行性方案，提供給用戶更加智能化的選擇。

4.2.3 精確定位

提供給用戶手動輸入位置的選擇，自動定位調用傳統的定位API可以結合藍牙或者WiFi，以此解決GPRS定位的偏差。

4.2.3 動態監控

針對車輛位置變化，實時查詢用戶的動態位置信息，利用大數據，將線路狀態，如：擁堵等，及時反饋給用戶，方便用戶做出調整。

4.2.4 線路采集

將公交經過的線路以及周邊的一些所謂的小路，近路進行采集，加入到數據庫中，當可以采用行走，騎行等更加便捷的方式時，通過對數據庫中的信息進行比對，完成快速換乘或者直接到達目的地。

5 技術路線

5.1 海量數據的處理

在本系統數據的處理問題中，利用了云計算的核心技術之一MapReduce，MapReduce是一種簡化并行計算的分布式編程模型，海量數據處理的最大難題在于數據規模極大，使得傳統處理方式面臨計算能力和存儲能力不足的問題，而基于Hadoop可以非常輕松和方便完成處理海量數據的分布式并行程序，并運行與大規模集群上。

5.2 人工智能的維護和實現

移動機器人通過自身攜帶的各種傳感器感知自身狀態以及周圍環境信息，據此來完成在未知環境中的自主運動，即智能導航（Navigation）。通過時間分配，介面演繹員，圖解用戶介面，聯系表數據結構，自動存儲管理，符號程序，功能程序，動態程序，和客觀指向程序。時間分配，介面演繹員，圖解用戶介面，快發展環境，聯系表數據結構，自動存儲管理，功能程序，動態程序。

6 結論

該研究改進通過對公交車輛狀態數據的采集分析以及車輛的定位，使得移動端完成了對車輛的實時監控和智能調度，為移動端用戶提供及時、準確、全面的信息服務，大大提升了用戶乘坐公交車出行的效率，避免了之前在使用移動端公交導航的某些不便之處。

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