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1、重庆大学硕士学位论文基于人体运动生理特性的乘客流量统计系统的研究与实现姓名：孙志勇申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：汪同庆20060401重庆大学硕士学位论文英文摘要IIABSTRACTIn order to resolve the increasingly serious problem of traffic, our country makesan effort to develop advanced public transport system. By this system, passengers, theamount of bus and platform of
2、bus can reach the best matching. Through this,passengers can possess of a comfortable and convenient surroundings to ride bus. Butexact data is needed to achieve above- mentioned function, now, all the statistical systemof passengers amount can t satisfy the characteristic of passengers in our count
3、ry, so allthe system can t count exact data of passengers to up and down bus, thereout APTScan t achieve all it s function. For this, it s important to design a reasonable, credibleand exact statistical system of passengers in the field ofAPTS.We find that the action of passenger when he go up and d
4、own bus takes on aphysical action character through the research by much experimentation. In view of this,this text brings forward statistical system of passengers amount based on physical actioncharacter. Our system gathers the action information of up and down passengers by thegathered equipment f
5、or up and down passengers and inputs these information to MCU.Then MCU can count the amount of up and down passengers by above- mentionedinformation offered by the gathered equipment. This text detailed introduces physicalaction character and its application in our statistical system of passengers a
6、ndemphatically explains the design of hardware, software, gathered equipment and thecommunication between our system and intelligent equipment on bus and so on. Thistext relates to Biology, Sensor, MCU and Data traffic and so on so that it can acceleratecross develop of subjects and make more contri
7、bution toAPTS in our country.Keywords: Physical action character; Information acquisition equipment of passengers;MCU; Statistical system of passengers amount重庆大学硕士学位论文1绪论11绪论乘客流量统计系统作为智能公交系统的子系统，其目的是为公交公司提供准确的乘客上、下车数据，公交公司在获得乘客数据的基础上主要完成以下两个工作：优化公交公司运营计划、减轻公交公司运营压力、更好的安排公交车站点及数量等问题从而为乘客提供舒适安全的乘车环境；
8、加强对公交运营票款的管理从而增加公交车运营收入。目前，国内外尚无满足我国公交车的乘客流量统计系统，针对这种情况，本文提出了一种基于人体运动生理特性的乘客流量统计系统。1.1 课题的目的及意义随着城市化的进展和经济的快速发展，汽车越来越普及，道路车辆拥挤，交通事故频发，交通环境不断恶化，交通运输问题日益严重。交通问题不仅在发展中国家，就是在发达国家也是十分令人困扰的。解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力，但无论是哪个国家哪个城市，可供修建道路的空间都很有限，建设资金筹措也十分困难，同时由于交通系统是一个相当复杂的大系统，因此无论是单独从车辆还是从道路方面考虑，都很难从根本上解决问题。此外，
9、能源和环境问题的严重性也日益为人们所认识123。 在这种背景下，从系统的观点出发，综合考虑车辆和道路因素，提出了一种运用各种高新技术系统解决道路交通问题的思想，也就是智能交通系统(Intelligent Transport System)，简称 ITS。ITS 系统是将原来分散的、局部的、区域的交通管理设备和道路上的车辆及驾驶员信息等汇集成为一个整体，经过一系列优化处理并提出一个系统的策略，就形成了一个综合性的运输应用系统。它使人、车、路、环境(气候、紧急情况预警)达到一种高效而自然的和谐，从而提高了运输效率，节约了能源和时间，同时也大大提高了系统的安全性和机动性。智能交通系统产生于 20 世
10、纪 60 年代末、70 年代初。该系统采用各种相关的先进科学技术将交通系统所涉及到的人、车、路及环境综合在一起使其发挥智能作用，从而使交通系统达到安全、通畅、低公害和低耗能的目标。60 年代末以后，随着科技应用领域的拓宽，西方国家开始研究运用计算机、通讯、信息及控制技术来改善交通状况，80 年代中叶以后，这种研究得到飞速的发展，人们将先进的信息技术、数据通讯、传输技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个运输管理体系，使人、车、路及环境密切配合，重庆大学硕士学位论文1绪论2和谐统一，从而建立起一种在大范围内，全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合管理系统，即智能交通系统4。公共
11、交通是城市发展的必然产物，也是城市赖以生存的重要基础设施之一。它作为城市动态大系统中的一个重要组成部分，是城市整体发展中不可缺少的物质条件，也是联系社会生产、流通和人民生活的纽带。它在城市的经济建设和社会生活中具有至关重要的作用，没有城市公共交通的高速运转，就没有未来的城市现代化，因此解决现在城市公共交通的种种问题的最佳方法就是大力发展智能公共交通系统567。智能公共交通系统 APTS(Advanced Public Transportation Systems)是在对公交系统优化的基础上，运用系统工程理论将交通流诱导技术、GPS 定位技术、GIS及地图匹配技术、公交运营优化与评价技术、计算机
12、网络技术、数据库技术、通信技术、电子技术、智能卡技术等先进技术科学集成，形成集智能化调度、公交电子收费、信息服务、网络通信于一体的先进的公共交通管理系统8。智能化调度的目的就是合理安排公交车站点及其数量以使公交车和乘客数量达到最佳匹配，为乘客创造一个良好的乘车环境。这就要求必须准确统计乘客流量数据，以达到公共交通的智能化调度910。在上述背景下,我们研究了这个课题。在公交车上使用本文设计的乘客流量统计系统，即可统计出一辆公交车在每站的上、下车人数，上、下车最多的车站等，最后将数据传送给 APTS 数据处理中心。公交公司便可据此制定更合理的运营计划、更科学的线路规划、提高营运效率和决策的科学性并
13、估算出公交车运营收入票款，避免在无监督情况下票款的流失，增加运营收入，使我国的公共交通运输业能够健康、持续、快速的发展，具有相当的实用意义。乘客流量统计系统属于智能公交系统的车载部分，目的是准确统计公交车上、下乘客的数量。目前，现有的统计系统采用的方法很多但其大都功能单一，统计任务的准确性较差，所以，乘客流量统计系统在应用中要达到理想目的是有相当大难度的。经过大量实验观察，我们发现人在行走过程中有其固定的运动特征，即脚在落地和离地的瞬间脚跟和脚掌是不同时的，利用人的这一生理特征确定了一种乘客数量采集方法，通过该方法将乘客的上、下信息转换为高低电平信号，以单片机为核心器件的主控器对高低电平信号进
14、行分析来判断乘客上、下车情况及上、下车的乘客数量。源于路况、发动机及车辆运动等因素，乘客流量统计系统处于强干扰的恶劣环境下。乘客流量统计系统电源来源于车载电瓶(不稳定，其范围为 7V15V)，开关门信号来源于公交车的脉冲信号(受干扰)，这些情况都给乘客流量统计系统的设计、实现带来了很大的难度。本课题主要是对人体生理运动特性进行研究并采用了传感器、单片机和数据通信等技术，促进了多学科、多技重庆大学硕士学位论文1绪论3术的交叉应用，具有较高的学术意义及实用性。1.2 乘客流量统计系统的国内外现状目前国内统计乘客流量的方式主要有下边四种：机械式，靠乘客踏在机械踏板上来计数，机械踏板为单开关模式，乘客
15、踏在机械踏板上，开关闭合；乘客离开机械踏板时，开关断开，但是由于这种方法只能笼统地统计出通过的乘客数量而不能区分乘客上、下车状态，所以仅能判断乘客是否通过而不能判断乘客的上、下车情况，故采用这种方法采集的数据错误率较高，不能满足公交公司的线路安排及票款管理的需要。依据编码调制的光电感应式，靠人上、下遮挡光线感应传输来计数，该方法虽然采用编码调制方法在信号源处清除干扰，但是无法解决被测对象本身的干扰，自然光、树影都有可能引起误动作，更为严重的是乘客之间的相互干扰，它将引起判断乘客上、下车的逻辑错误，造成记录不准确，故该方法也很难适应我国当前大客流量的现状。在公交车门两侧安装红外线探头，上海遥薇实
16、业有限公司发明的乘客自动计数仪(发明专利申请号为 20030314)，就是采用这种方法，经过试验分析，这种方法的缺点也是前后两个人容易相互干扰，造成乘客上、下车判断过程中的逻辑错误，使计数结果不准确，这种方法同样难以适应我国大客流量的现状。城市公交 IC 卡应用系统，采用 IC 卡刷卡消费这种方法可以很准确的记录上、下车乘客数量，但是，由于现阶段我国城市发展迅速，流动人口大，无法完全普及 IC 卡的使用，故采用 IC 卡也无法满足公交公司的实际要求。在国际上，瑞士、美国、德国等国家采用的是特定编码调制红外技术1112，其特点是借助反射和对射红外线探测人的信息1314，再经过信息处理来完成计数功能。由于国外乘客少，并且规定只能前门上车、后门下车，所以无需判断乘客上、下情况，这样就对计数器的要求大大降低，乘客数量的统计数据可以满足公交公司的参考要求1516，但是，国内的乘车环境、条件、大客流量等都决定了这种方法无法在国内应用。所以，目前国内外均无适合我国大客流量特点的乘客流量统计系统。1.3 统计方法
