专利名称：一种公交车客流信息采集系统及方法
技术领域：
本发明涉及电子电器技术和计算机技术领域，尤其涉及一种公交车客流信息采集系统及方法。
背景技术：
公交车乘客人数和乘客OD (Origin & Destination,始发地和目的地)信息是重要的公交车客流信息，它是合理分配公共交通资源、优化公共交通线路、提高公共交通管理水平的重要数据参数。传统公交OD调查方法是在乘客上车时发放调查表格，按照自己的出行起终点如实填写表格，然后在下车时回收表格，以此确定公交车乘客人数以及乘客OD信息。这在实际操作时有些困难，如乘客填写表格的方便性、乘客的配合程度，等等，很难保证调查数据的准确性。乘客OD反推技术起源于机动车OD矩阵反推。机动车OD矩阵反推是根据交通观测所得路段交通信息反推出交通小区的乘客OD矩阵。目前，针对单条线路，利用公交站点上下客人数进行乘客OD矩阵反推的模型有概率论模型、结构化模型、双层网络规划模型、 重力模型、极大熵模型和最小二乘模型等。这些方法都是借助于特定的数学模型，主要分析公交乘客的出行行为特征，而没有考虑公交乘客人数的流动性、选择交通工具的随意性等， 很难做到精确、实时的统计。因此，现有公交车乘客人数和乘客OD获取方法具有很大的局限性。为此，人们对如何统计公交车内乘客人数加以了研究，并取得了一些成果，例如采用感应踏板(可参见申请号为200510096973. O的我国发明专利“公共场所的人员进出计数方法及装置”)、红外传感(可参见申请号为03115817. X的我国发明专利“乘客自动计数仪”)、视频处理(可参见申请号为200510025186. 7的我国发明专利“出入口人数计数仪”或申请号为200810036602. 7的我国发明专利“一种基于三维信息的乘客目标检测方法”)等方法对公交车内乘客人数进行统计；但是，当车内拥挤时，这些统计方法会因为重复/多人踩踏、被检测乘客相互重叠、光头乘客图像识别率不高等原因而很容易出现检测误差，并且多次的误差会累积，使其可靠性降低，而恰恰在高峰拥挤时段的公交客流信息对于公共交通管理而言是更加重要的参考数据，因此现有的这些技术都不能很好的满足公共交通管理的需要。由此可见，对于现有技术而言，公交车内人数采集是一项繁琐、耗时长的工作，并且借助现有的技术方法也难以保证其准确性。这些不利因素也制约了城市公共交通管理水平的发展。综上所述，准确的公交车乘客人数和乘客OD数据(即公交车客流信息)的采集技术，对于城市公共交通管理而言具有重要意义，并且是困扰城市公交系统发展的技术难题。
发明内容
本发明为了解决公交车客流信息采集困难、准确性低的问题，本发明提出了一种公交车客流信息采集系统，该系统基于RFID技术(Radio Frequency Identification,即射频识别技术)，能够实现公交车车载人数和乘客OD数据的自动采集，还可以保证较高的数据采集准确性。为实现上述目的，本发明采用了如下的技术手段
公交车客流信息采集系统，包括双芯RFID乘车卡和车载信息采集子系统；
所述双芯RFID乘车卡包括依次电连接的无源RFID标签、唤醒电路和有源RFID标签， 且同一双芯RFID乘车卡中的无源RFID标签和有源RFID标签存储有相同的标签ID ;所述无源RFID标签用于感应第一 RFID阅读器发出的射频读卡信号，并当感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器；所述唤醒电路用于获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签； 所述有源RFID标签用于在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息，并在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器，且有源RFID标签预设有离线时限Tout，若在连续的Tout时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；
所述车载信息采集子系统包括地理定位模块、第一 RFID阅读器、第二 RFID阅读器和数据采集模块，第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器均与地理定位模块和数据采集模块数据通信连接，且第一 RFID阅读器还与第二 RFID阅读器数据通信连接；所述地理定位模块用于实时定位其所在的地理位置信息；所述第一 RFID阅读器用于对外发出射频读卡信号，接收无源RFID标签发送的标签ID，并在接收到标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；所述第二 RFID阅读器用于接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息，接收有源RFID标签发送的包含有标签 ID的应答信息，将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息，并将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；其中，轮询周期Tp〈Tout，K为预设置的未应答上限次数，且K > 2 ;所述数据采集模块用于实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。上述的一种公交车客流信息采集系统中，作为进一步改进方案，所述车载信息采集子系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与数据采集模块进行数据通信连接；所述无线通信模块用于连接无线通信网络，从数据采集模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。上述的一种公交车客流信息采集系统中，作为优化方案，所述未应答上限次数K 的取值范围为3 5。上述的一种公交车客流信息采集系统中，作为优化方案，所述轮询周期Tp的取值范围为5 15秒；所述离线时限Tout的取值范围为2(Γ60秒。本发明的另一目的在于提供一种公交车客流信息采集方法，为此，本发明采用了如下的技术手段
一种公交车客流信息采集方法，采用如上所述的公交车客流信息采集系统进行；其具体包括如下步骤
1)第一RFID阅读器对外发出射频读卡信号；
2)双芯RFID乘车卡在靠近第一RFID阅读器至无源RFID标签感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器，同时唤醒电路获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签，有源 RFID标签在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询
信息；
3)第一RFID阅读器在接收到无源RFID标签发送的标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；
4)第二RFID阅读器接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息；
5)双芯RFID乘车卡中的处于工作状态的有源RFID标签在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器；有源RFID标签若在连续的Tout 时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；
6)第二RFID阅读器将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息；若标签列表中存在连续K次未对位有应答信息的标签ID，第二 RFID阅读器将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；
7)数据采集模块实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。上述的公交车客流信息采集方法中，作为进一步改进方案，所采用的车载信息采集子系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与数据采集模块进行数据通信连接；所述无线通信模块用于连接无线通信网络，从数据采集模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布；
所述步骤7)之后还包括
8)无线通信模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。上述的公交车客流信息采集方法中，作为进一步改进方案，所述第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息包含有其发出射频轮询信息的轮询周期Tp、标签列表中的各个标签 ID以及所述各个标签ID在标签列表中的排列顺序号；
所述步骤5)中，有源RFID标签在接收到射频轮询信息后，从射频轮询信息中获取轮询周期Tp以及有源RFID标签自身所存储的标签ID在标签列表中的排列顺序号N，按下式计算应答延迟Tack
Tack=N · Tans ；
Tans表示轮询应答延迟时间；有源RFID标签在接收到射频轮询信息起延时Tack时刻向第二 RFID阅读器发送包含有其存储的标签ID的应答信息，然后立即进入休眠状态，并在
7接收到射频轮询信息起延时Tp时刻之前重新进入工作状态，等待再次接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息；有源RFID标签若在连续的Tout时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；其中，离线时限Tout>Tp。上述的公交车客流信息采集方法中，作为优选方案，所述轮询应答延迟时间Tans 的取值范围为5 100毫秒。上述的公交车客流信息采集方法中，作为优选方案，所述未应答上限次数K的取值范围为3 5。上述的公交车客流信息采集方法中，作为优选方案，所述轮询周期Tp的取值范围为5 15秒；所述离线时限Tout的取值范围为2(Γ60秒。相比于现有技术，本发明具有如下有益效果
I、利用本发明的公交车客流信息采集系统及方法，只要将系统中的双芯RFID卡普及成为市民通用的公共交通乘车卡，同时将系统中的车载信息采集子系统固定安装承载在公交车上，则车载信息采集子系统就能够自动的实时采集其所在公交车上的乘客人数和乘客 OD fg 息。2、本发明的公交车客流信息采集系统解决了公交车乘客人数和乘客OD信息采集的难题，一旦系统建成，公交车客流信息采集既能够自运行完成，大大节省了公交车客流信息采集的人力资源，并且信息采集过程人为干预少、准确率高，因此能够为城市公交系统的发展提供有力的技术支持。
图I为本发明公交车客流信息采集系统的构架结构示意图2为本发明公交车客流信息采集系统进一步改进方案的构架结构示意图3为本发明公交车客流信息采集系统中双芯RFID乘车卡唤醒电路的相关电路结构示意图。
具体实施例方式考虑到现有技术中公交客流信息采集困难的问题，本发明提出了一种能够用于自动采集公交车乘客人数以及乘客OD信息的公交车客流信息采集系统，用以解决公交客流信息采集困难的问题。本发明所述的公交车客流信息，主要是指公交车乘客人数和乘客OD 信息。本发明的公交客流信息采集系统基于RFID技术，主要由双芯RFID乘车卡和车载信息采集子系统构成，如图I所示；双芯RFID乘车卡用以作为乘客的公共交通乘车卡使用，可以用于普通乘客乘车计费、计次等，也可以用作老年人、残疾人等乘客的免费乘车卡；而车载信息采集子系统则固定安装承载在公交车上，用于读卡扣取乘车费、扣除乘车次数等，同时采集公交车乘客的人数和乘客OD信息。参见图I，本发明所采用的双芯RFID乘车卡包括依次电连接的无源RFID标签、唤醒电路和有源RFID标签，且同一双芯RFID乘车卡中的无源RFID标签和有源RFID标签存储有相同的标签ID。在双芯RFID乘车卡中，无源RFID标签用于感应第一 RFID阅读器发出的射频读卡信号，并当感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID 发送至第一 RFID阅读器；唤醒电路用于获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签；有源RFID标签用于在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息，并在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器，且有源RFID标签预设有离线时限Tout,若在连续的Tout时间内未接收到射频轮询信息,贝U进入休眠状态，以节省电能，等待被唤醒电路触发。在具体应用过程中，双芯RFID乘车卡中的无源RFID标签、唤醒电路和有源RFID标签的硬件部分均可利用现有技术得以实现；例如，无源RFID标签可以通过市购成熟的无源RFID标签电路实现，或者采用市购的RFID芯片为核心进行开发获得，并遵循 IS014443协议(目前通用的公共交通乘车卡所采用的RFID通讯协议)；唤醒电路可以采用以无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流作为控制输入信号的电子开关电路实现，在无源RFID标签感应到足够强度的射频信号并产生感应电流时使得电子开关电路的通/断状态改变而形成触发信号，借以触发有源RFID标签；有源RFID标签也可以通过市购成熟的有源RFID标签电路实现，或者以具有射频传输、无线传输功能的单片机或微型处理器为核心加以开发实现。参见图1，本发明的车载信息采集子系统包括地理定位模块、第一 RFID阅读器、第二 RFID阅读器和数据采集模块，第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器均与地理定位模块和数据采集模块数据通信连接，且第一 RFID阅读器还与第二 RFID阅读器数据通信连接；其中，第一 RFID阅读器与第二 RFID阅读器所发出的射频信号的频率不同，且第一 RFID阅读器所发出射频信号的频率与无源RFID标签的工作频率相同，第二 RFID阅读器所发出射频信号的频率与有源RFID标签的工作频率相同。在车载信息采集子系统中，地理定位模块用于实时定位其所在的地理位置信息；第一 RFID阅读器用于对外发出射频读卡信号，接收无源RFID标签发送的标签ID，并在接收到标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；第二 RFID阅读器用于接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息，接收有源RFID标签发送的包含有标签ID的应答信息，将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息，并将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；其中，轮询周期TpCTout，K为预设置的未应答上限次数，且K > 2 ;数据采集模块用于实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。在具体应用过程中，车载信息采集子系统的地理定位模块、第一 RFID阅读器、第二 RFID阅读器和数据采集模块的硬件部分均可利用现有技术得以实现；例如，地理定位模块可以采用市购的GPS定位仪或者北斗定位仪实现；第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器均可以采用市购的RFID阅读器实现，或者以具有射频传输、无线传输功能的单片机或微型处理器为核心加以开发实现；数据采集模块则可以采用单片机或微处理器加上存储器的集成电路实现。在设置参数方面，车载信息采集子系统中的未应答上限次数K的取值范围为3飞为宜，轮询周期Tp的取值范围为5 15秒为宜，这两个参数若取值过大，会影响乘客OD信息的采集准确性；而双芯RFID乘车卡的有源RFID标签中离线时限Tout的取值范围为2(Γ60秒为宜，其取值过大则会增加双芯RFID乘车卡中有源RFID标签的电能消耗；当然，根据实际应用情况的不同，本领域技术人员也可根据实际需要对上述的系统参数加以取值。采用本发明的公交车客流信息采集系统进行公交车客流信息采集的方法具体如下
1)第一RFID阅读器对外发出射频读卡信号；
2)双芯RFID乘车卡在靠近第一RFID阅读器至无源RFID标签感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器，同时唤醒电路获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签，有源 RFID标签在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询
信息；
3)第一RFID阅读器在接收到无源RFID标签发送的标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；
4)第二RFID阅读器接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息；
5)双芯RFID乘车卡中处于工作状态的有源RFID标签在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器；有源RFID标签若在连续的Tout 时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；
6)第二RFID阅读器将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息；若标签列表中存在连续K次未对位有应答信息的标签ID，第二 RFID阅读器将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；
7)数据采集模块实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。由此可见，利用本发明的公交车客流信息采集系统，只要将系统中的双芯RFID卡普及成为市民通用的公共交通乘车卡，同时将系统中的车载信息采集子系统固定安装承载在公交车上，则车载信息采集子系统就能够自动的实时采集其所在公交车上的乘客人数和乘客OD信息；各条线路的公家车只需要在固定时间(例如在每天的收班时间，或者在每周指定的信息汇总时间)将其采集的公交车客流信息上报给公共交通系统管理人员，管理人员即可根据各条公交路线的公交车客流信息了解到城市公家系统的运营情况，进而改善和提高公共交通管理质量。本发明的公交车客流信息采集系统解决了公交车乘客人数和乘客 OD信息采集的难题，一旦系统建成，公交车客流信息采集既能够自运行完成，大大节省了公交车客流信息采集的人力资源，并且信息采集过程人为干预少、准确率高，因此能够为城市公交系统的发展提供有力的技术支持。如果为了更方便于公交车客流信息的汇总上报，还可以对本发明的公交车客流信息采集系统进行进一步改进，即在系统的车载信息采集子系统中增设无线通信模块，无线通信模块与数据采集模块进行数据通信连接，如图2所示；该无线通信模块用于连接无线通信网络，从数据采集模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。在运用本发明的公交车客流信息采集系统进行公交车客流信息采集的过程中，在上述步骤7)之后，还继续执行步骤8)
8)无线通信模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。这样以来，每一辆公交车上安装的车载信息采集子系统都能够将各自采集的公交车客流信息通过无线通信模块进行实时的对外发布；公共交通系统管理人员则可以利用连接无线通信网络的计算机实时接收各个公交车上车载信息采集子系统所采集的公交车客流信息，并借以这些信息数据开展公共交通系统管理工作。下面通过实施例对本发明进行进一步的说明。实施例
本实施例利用本发明的技术方案构建了公交车客流信息采集系统，以双芯RFID乘车卡作为市民公共交通乘车卡使用，在公交系统的各辆公交车上安装有车载信息采集子系统。系统中，双芯RFID乘车卡包括依次电连接的无源RFID标签、唤醒电路和有源RFID 标签。无源RFID标签通过市购成熟产品获得，无源RFID标签中的RFID芯片工作频率为 13. 56MHz，遵循IS014443协议。有源RFID标签采用市购的无线传输控制芯片CC2510为核心进行开发获得，CC2510芯片内部包含一个8位MCU(即8051 )，一个2. 4GHz射频收发器(其数据收发速率为250kbps)，一个32 KB可编程闪存和一个4 KB的RAM存储器，还包含有模 /数转换器(A/DC)、定时器(Timer)、AES128协同处理器等，CC2510芯片可设定休眠模式， 在休眠模式时仅有O. 5μ A的电流消耗，从休眠模式唤醒进入工作状态的耗时也非常短，并且外部中断或芯片内部的RTC (Real Time Clock，实时时钟)均能够唤醒至工作状态，特别适合要求电池使用寿命较长的应用环境；本实施例将CC2510芯片的外部中断针脚INT作为唤醒触发端子使用。唤醒电路则主要由储能电容C2和开关三极管Q构成，如图3所示；在图3中，L和Cl分别表示无源RFID标签的电感天线和谐振电容，其电感天线L与谐振电容 Cl构成LC振荡电路且其振荡频率为13. 56MHz ;储能电容C2的两端连接在无源RFID标签的电感天线L的两端，且其中一端的连线上设有单向导通二极管D，同时储能电容C2的两端还分别与开关三极管Q的基极和发射极连接；开关三极管Q的集电极与CC2510芯片的INT 端子连接后再通过一限流电阻连接至电源VCC，同时开关三极管Q的发射极接地GND ;当无源RFID标签感应到射频信号而产生感应电流时，感应电流将经过单向导通二极管D后在储能电容C2中积累，在储能电容C2两端电压足够大时将导通开关三极管Q，从而使得开关三极管Q的集电极上产生电压下降变化，以该电压下降沿作为唤醒触发信号，CC2510芯片的 INT端子接收到该唤醒触发信号，则唤醒至工作状态，从而达到唤醒有源RFID标签的功能。而系统中的车载信息采集子系统包括地理定位模块、第一 RFID阅读器、第二 RFID 阅读器、数据采集模块和无线通信模块。在本实施例中，地理定位模块和第一 RFID阅读器都采用市购的成熟产品；利用无线传输控制芯片CC2510、存储器及外围电路开发实现了第二 RFID阅读器和数据采集模块的功能，即在本实施例中将第二 RFID阅读器和数据采集模块集成为一体，如此设计主要是为了节省硬件成本；第一 RFID阅读器与第二 RFID阅读器之间通过串口连接实现数据通信；无线通信模块则采用市购的GPRS数据远程传输模块实现。同时，在本实施例的公交车客流信息采集系统中，取未应答上限次数K=3，取轮询周期 Tp=IOs,取离线时限 Tout=30s。该系统进行公交车客流信息采集的具体流程如下
1)第一RFID阅读器对外发出射频读卡信号；
2)双芯RFID乘车卡在靠近第一RFID阅读器至无源RFID标签感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器，同时唤醒电路获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签，有源 RFID标签在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询
信息；
3)第一RFID阅读器在接收到无源RFID标签发送的标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；
4)第二RFID阅读器接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp=IOs对外发出射频轮询信息；
5)双芯RFID乘车卡中处于工作状态的有源RFID标签在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器；有源RFID标签若在连续的 Tout=30s时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；
6)第二RFID阅读器将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息；若标签列表中存在连续 3次(本实施例取未应答上限次数K=3)未对位有应答信息的标签ID，第二 RFID阅读器将连续3次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；
7)数据采集模块实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息；
8)无线通信模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。在本实施例中，为了降低双芯RFID乘车卡中有源RFID标签的能耗，还对有源RFID 标签的工作模式进行了改进。该改进方案需要车载信息采集子系统中第二 RFID阅读器的配合，第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息应当包含有其发出射频轮询信息的轮询周期 Tp、标签列表中的各个标签ID以及所述各个标签ID在标签列表中的排列顺序号；在系统进行公交车客流信息采集过程中的步骤5)中，双芯RFID乘车卡中处于工作状态的有源RFID 标签在接收到射频轮询信息后，从射频轮询信息中获取轮询周期Tp以及有源RFID标签自身所存储的标签ID在标签列表中的排列顺序号N，按下式计算应答延迟Tack
Tack=N · Tans ；
Tans表示轮询应答延迟时间；有源RFID标签在接收到射频轮询信息起延时Tack时刻向第二 RFID阅读器发送包含有其存储的标签ID的应答信息，然后立即进入休眠状态，并在接收到射频轮询信息起延时Tp时刻之前重新进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息；有源RFID标签若在预设的离线时限Tout以内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发。通过此改进方案，一方面使得公交车内各个双芯RFID乘车卡能够分别在不同时刻与第二 RFID阅读器进行通信，避免相互之间的信号干扰；另一方面可以有效减少双芯 RFID乘车卡中有源RFID标签处于工作状态的时间，有助于进一步降低有源RFID标签的电能消耗，延长双芯RFID乘车卡中电池的使用寿命。其中，轮询应答延迟时间Tans的取值范围最好在5 100毫秒之间，以保证较高的轮训效率；当然，本领域技术人员也可以根据实际应用的需要对轮询应答延迟时间Tans取值。上述实施例仅仅给出了本发明技术方案的一种实施方式以作为示例，但并不表示对本发明技术方案的限制。例如，在车载信息采集子系统中，第二 RFID阅读器和数据采集模块并非一定需要集成为一体，完全可以各自独立设置，或者数据采集模块也可以与车载信息采集子系统中的第一 RFID阅读器集成设置；同时，在系统中，轮询周期Tp、未应答上限次数K、离线时限Tout、轮询应答延迟时间Tans等系统参数，可以根据实际应用环境的需要进行取值设定。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种公交车客流信息采集系统，其特征在于，包括双芯RFID乘车卡和车载信息采集子系统；所述双芯RFID乘车卡包括依次电连接的无源RFID标签、唤醒电路和有源RFID标签， 且同一双芯RFID乘车卡中的无源RFID标签和有源RFID标签存储有相同的标签ID ;所述无源RFID标签用于感应第一 RFID阅读器发出的射频读卡信号，并当感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器；所述唤醒电路用于获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签； 所述有源RFID标签用于在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息，并在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器，且有源RFID标签预设有离线时限Tout，若在连续的Tout时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；所述车载信息采集子系统包括地理定位模块、第一 RFID阅读器、第二 RFID阅读器和数据采集模块，第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器均与地理定位模块和数据采集模块数据通信连接，且第一 RFID阅读器还与第二 RFID阅读器数据通信连接；所述地理定位模块用于实时定位其所在的地理位置信息；所述第一 RFID阅读器用于对外发出射频读卡信号，接收无源RFID标签发送的标签ID，并在接收到标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；所述第二 RFID阅读器用于接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息，接收有源RFID标签发送的包含有标签 ID的应答信息，将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息，并将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；其中，轮询周期Tp〈Tout，K为预设置的未应答上限次数，且K > 2 ;所述数据采集模块用于实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。
2.根据权利要求I所述的一种公交车客流信息采集系统，其特征在于，所述车载信息采集子系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与数据采集模块进行数据通信连接； 所述无线通信模块用于连接无线通信网络，从数据采集模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。
3.根据权利要求I或2所述的一种公交车客流信息采集系统，其特征在于，所述未应答上限次数K的取值范围为3 5。
4.根据权利要求I或2所述的一种公交车客流信息采集系统，其特征在于，所述轮询周期Tp的取值范围为5 15秒；所述离线时限Tout的取值范围为2(Γ60秒。
5.一种公交车客流信息采集方法，其特征在于，采用如权利要求I所述公交车客流信息采集系统进行；其具体包括如下步骤1)第一RFID阅读器对外发出射频读卡信号；2)双芯RFID乘车卡在靠近第一RFID阅读器至无源RFID标签感应到足够强度的射频读卡信号时凭借感应电流将存储的标签ID发送至第一 RFID阅读器，同时唤醒电路获取无源RFID标签感应到足够强度射频信号所获得的感应电流并借以触发有源RFID标签，有源 RFID标签在被唤醒电路触发后进入工作状态，等待接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息；3)第一RFID阅读器在接收到无源RFID标签发送的标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所接收标签ID对应的上车位置信息，且将接收到的标签ID发送至第二 RFID阅读器；4)第二RFID阅读器接收第一 RFID阅读器发来的标签ID，将接收的标签ID记录在标签列表中，并以轮询周期Tp对外发出射频轮询信息；5)双芯RFID乘车卡中的处于工作状态的有源RFID标签在接收到射频轮询信息时将包含有其存储的标签ID的应答信息发送至第二 RFID阅读器；有源RFID标签若在连续的Tout 时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；6)第二RFID阅读器将接收到的应答信息通过其包含的标签ID与标签列表中记录的标签ID进行对位，判断标签列表中是否有标签ID未对位有应答信息；若标签列表中存在连续K次未对位有应答信息的标签ID，第二 RFID阅读器将连续K次未对位有应答信息的标签ID从标签列表中删除，且在每删除一个标签ID时从地理定位模块获取地理位置信息作为所删除标签ID对应的下车位置信息；7)数据采集模块实时地统计标签列表中标签ID的个数作为公交车实时车载人数，并实时地从第一 RFID阅读器和第二 RFID阅读器分别获取标签ID对应的上车位置信息和下车位置信息作为公交车乘客的OD信息。
6.根据权利要求5所述的公交车客流信息采集方法，其特征在于，所采用的车载信息采集子系统还包括无线通信模块，所述无线通信模块与数据采集模块进行数据通信连接； 所述无线通信模块用于连接无线通信网络，从数据采集模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布；所述步骤7)之后还包括8)无线通信模块实时获取公交车实时车载人数和公交车乘客的OD信息并通过无线通信模块进行对外发布。
7.根据权利要求5所述的公交车客流信息采集方法，其特征在于，所述第二RFID阅读器发出的射频轮询信息包含有其发出射频轮询信息的轮询周期Tp、标签列表中的各个标签 ID以及所述各个标签ID在标签列表中的排列顺序号；所述步骤5)中，有源RFID标签在接收到射频轮询信息后，从射频轮询信息中获取轮询周期Tp以及有源RFID标签自身所存储的标签ID在标签列表中的排列顺序号N，按下式计算应答延迟Tack Tack=N · Tans ；Tans表示轮询应答延迟时间；有源RFID标签在接收到射频轮询信息起延时Tack时刻向第二 RFID阅读器发送包含有其存储的标签ID的应答信息，然后立即进入休眠状态，并在接收到射频轮询信息起延时Tp时刻之前重新进入工作状态，等待再次接收第二 RFID阅读器发出的射频轮询信息；有源RFID标签若在连续的Tout时间内未接收到射频轮询信息，则进入休眠状态，等待被唤醒电路触发；其中，离线时限Tout>Tp。
8.根据权利要求7所述的公交车客流信息采集方法，其特征在于，所述轮询应答延迟时间Tans的取值范围为5 100毫秒。
9.根据权利要求51中任一项所述的公交车客流信息采集方法，其特征在于，所述未应答上限次数K的取值范围为3 5。
10.根据权利要求51中任一项所述的公交车客流信息采集方法，其特征在于，所述轮询周期Tp的取值范围为5 15秒；所述离线时限Tout的取值范围为2(Γ60秒。
全文摘要
本发明提供了一种公交车客流信息采集系统及方法，该系统基于RFID技术构建了双芯RFID乘车卡和车载信息采集子系统，双芯RFID乘车卡用以作为乘客的公共交通乘车卡使用，而车载信息采集子系统则固定安装承载在公交车上，则车载信息采集子系统就能够自动的实时采集其所在公交车上的乘客人数和乘客OD信息，解决了公交车乘客人数和乘客OD信息采集的难题，一旦系统建成，公交车客流信息采集既能够自运行完成，大大节省了公交车客流信息采集的人力资源，并且信息采集过程人为干预少、准确率高，因此能够为城市公交系统的发展提供有力的技术支持。
文档编号G07C9/00GK102592339SQ201210039408
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月21日 优先权日2012年2月21日
发明者吴江洲, 唐云建, 孙怀义, 胡晓力, 莫斌, 韩鹏 申请人:重庆市科学技术研究院