基于AI的公交優(yōu)選方案的設(shè)計(jì)研究

康咪 楊自芬

【摘 要】智能手機(jī)的發(fā)展使得手機(jī)擺脫了只能作為通訊工具的地位。智能手機(jī)一般具備GPS定位導(dǎo)航、上網(wǎng)、通訊等功能?；谶@些功能的智能手機(jī)可以滿足用戶的娛樂(lè)、獲取信息等需求。而面對(duì)如今日益嚴(yán)峻的環(huán)境保護(hù)形勢(shì)以及不斷升級(jí)的城市擁堵狀況，提倡公交出行無(wú)疑是一個(gè)很好的解決方法。本方案針對(duì)公交線路設(shè)計(jì)需要改進(jìn)的部分，進(jìn)行了優(yōu)化研究。解決路線選擇難的問(wèn)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(yàn);站點(diǎn)準(zhǔn)確的問(wèn)題，在對(duì)某一地區(qū)不熟悉時(shí)，準(zhǔn)確找到指定站牌;路徑最佳提高出行者的效率;一個(gè)人也可以放心旅行，“好朋友”帶你體驗(yàn)美好時(shí)光。實(shí)現(xiàn)路線的優(yōu)化帶給體驗(yàn)者最“小白”的導(dǎo)航。

【關(guān)鍵詞】公共交通;移動(dòng)導(dǎo)航;人工智能

中圖分類號(hào)： TP393.092文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 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(duì)現(xiàn)有的移動(dòng)端公交大導(dǎo)航進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)采集和分析運(yùn)算公交車輛的實(shí)時(shí)信息和大量用戶的應(yīng)用信息，對(duì)現(xiàn)有的公交移動(dòng)端導(dǎo)航的不足進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，極大地改善傳統(tǒng)公交系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，優(yōu)化公交決策與調(diào)度方式，提高運(yùn)營(yíng)效率，使乘客的出行體驗(yàn)大大優(yōu)化。國(guó)外智能公交管理系統(tǒng)發(fā)展較快，美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家早在上世紀(jì)70年代開始即投入大量人力物力進(jìn)行公共交通系統(tǒng)的研發(fā)，基于動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)管理的智能交通系統(tǒng)目前已投入使用，并取得良好效果。我國(guó)城市公共交通發(fā)展目前也發(fā)展較快，在公交線路的分析、公交定位、手機(jī)移動(dòng)端導(dǎo)航等方面也取得了一定的成果，為了更加進(jìn)一步優(yōu)化用戶的乘車體驗(yàn)，本文對(duì)某些尚不足的方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)以及對(duì)于相關(guān)資料的查詢，我們采集了部分用戶的對(duì)于現(xiàn)有公交的不滿意度調(diào)查。

1 研究目的

作為用戶，當(dāng)對(duì)于一個(gè)地區(qū)不熟悉的時(shí)候，想到達(dá)一個(gè)目的地，問(wèn)路已經(jīng)不是一個(gè)有效的辦法。因此，導(dǎo)航工具就成為了人們依賴的出行優(yōu)先選擇的方案，但是，導(dǎo)航的路線未必就是一個(gè)好的選擇。對(duì)于現(xiàn)有的導(dǎo)航，普遍存在虛假站點(diǎn)的問(wèn)題，例如百度地圖或高德地圖，在西安搜索去機(jī)場(chǎng)的路線時(shí)，提供的換乘大巴的停車點(diǎn)，真實(shí)情況是不停車的，需要去發(fā)車地才能上車，這種問(wèn)題，需要及時(shí)的糾正，并且重新加入計(jì)算。

時(shí)下最火熱的技術(shù)莫過(guò)于人工智能和大數(shù)據(jù)，百度地圖去年推出了百度助手，但是在細(xì)節(jié)上不夠人性化，存在語(yǔ)言上的差異性等。例如，當(dāng)我們?cè)诠卉嚿舷霌Q一種交通方式時(shí)，此時(shí)的地圖會(huì)告訴我們最近的各種交通設(shè)施，但是此時(shí)我們是無(wú)法下車的，所以如果地圖助手可以幫我們計(jì)算出下一站或者我們想在特定的某一站附近的交通設(shè)施來(lái)供我們選擇將更加便利。

2 國(guó)、內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)導(dǎo)航軟件都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在線導(dǎo)航、路線規(guī)劃、實(shí)時(shí)定位。百度地圖和高德地圖是市場(chǎng)上使用率最多的兩款地圖導(dǎo)航app。2017年6月份全國(guó)地圖APP使用數(shù)達(dá)5.53億，12月份達(dá)到了6.44億。2017年下半年高德地圖用戶增長(zhǎng)率最高。但是仍存在著許多不可回避的問(wèn)題。數(shù)據(jù)更新速度慢、智能化低、路況規(guī)劃不夠優(yōu)化、定位不精確、數(shù)據(jù)更新落后、路線采集信息不夠細(xì)化，這些問(wèn)題普遍存在于各類導(dǎo)航軟件中。

目前，在公交導(dǎo)航路線的研究方面，各個(gè)國(guó)家仍在努力發(fā)展，仍有很多難題需要攻克。另外，缺乏統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可交換的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，這一問(wèn)題有待提高;隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)，用戶希望導(dǎo)航電子地圖能與日常生活中各類動(dòng)態(tài)、深度信息（如，即時(shí)生活信息、商務(wù)信息、動(dòng)態(tài)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(tǒng)的導(dǎo)航軟件只提供簡(jiǎn)單的分類信息，已經(jīng)無(wú)法滿足用戶對(duì)信息內(nèi)容的多樣性需求。因此大量的空間有待開發(fā)，相信各個(gè)公司會(huì)有很大的發(fā)展?jié)摿?，將公交地圖導(dǎo)航做得更加智能化、人性化。

3 研究規(guī)劃

3.1 路線的優(yōu)選

3.1.1 路線采集

計(jì)算出從始發(fā)地到目的地的所有路線，例如臨沂大學(xué)公交換乘中心到臨沂雕塑公園，可以先找出可以到達(dá)臨沂雕塑公園的車次，然后根據(jù)這些車次經(jīng)過(guò)的站點(diǎn)，計(jì)算從臨沂大學(xué)公交換乘中心出發(fā)以后的交集，從而計(jì)算出足夠多的可選路線。

3.1.2 路線運(yùn)算

對(duì)于目的地周圍的站點(diǎn)進(jìn)行最近距離的掃描（路線長(zhǎng)度的計(jì)算，時(shí)間的計(jì)算，換乘次數(shù)的計(jì)算，最后一站到達(dá)目的地的距離），從而提供給用戶更優(yōu)的選擇。

3.1.3 實(shí)時(shí)路況分析

目前存在的導(dǎo)航軟件存在路線規(guī)劃，但只給出了不同路線的長(zhǎng)度以及所用時(shí)間，沒(méi)有涉及到各條路線實(shí)時(shí)路況的研究，本方案中涉及到這一點(diǎn)，在計(jì)算出最優(yōu)路線的基礎(chǔ)上還可以方便用戶根據(jù)所提供的路況進(jìn)行更加優(yōu)化的選擇。

3.2 選擇智能化

當(dāng)用戶選擇公交出行時(shí)，由于公交具有實(shí)時(shí)性，所以公交車位置是隨時(shí)改變的。當(dāng)用戶想要到達(dá)某個(gè)地方時(shí)，會(huì)有多種不同的路線，為了方便用戶，在這一時(shí)間段所乘公交及所選擇路線的最優(yōu)方案則需要用戶進(jìn)行較為理想的選擇;用戶選擇最優(yōu)路線后，行駛過(guò)程中所用時(shí)間會(huì)因堵車、紅綠燈、事故等各種不確定因素而改變，而一旦發(fā)生這種不確定因素，由于時(shí)間原因很可能會(huì)給用戶造成麻煩，所以這一問(wèn)題也是用戶所擔(dān)憂的。此時(shí)想要準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地，就需要臨時(shí)調(diào)整站點(diǎn)。本方案就是在這種情況下，及時(shí)把信息反饋給用戶并且提供更加智能的臨時(shí)調(diào)整路線。

在用戶公交出行過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些突發(fā)情況，比如，堵車很久，在這種情況下，我們及時(shí)將信息反饋給用戶，并提前提供給用戶最優(yōu)的換乘路線，避免用戶因突發(fā)情況而尷尬，不能按時(shí)到達(dá)目的地。

3.3 站點(diǎn)以及首末班車的準(zhǔn)確地位

3.3.1 站點(diǎn)更新

目前公交車安裝有GPS系統(tǒng)，但仍存在虛假站點(diǎn)的問(wèn)題，我們及時(shí)對(duì)公交車停車站點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行后臺(tái)處理分析儲(chǔ)存，將新產(chǎn)生的站點(diǎn)更新，老站點(diǎn)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(duì)用戶過(guò)早或過(guò)晚出行的一種特殊性情況，在對(duì)公交實(shí)時(shí)定位的基礎(chǔ)上，為了更加方便乘客的使用，本方案將查詢首末班車實(shí)時(shí)位置單獨(dú)列為一項(xiàng)功能

4 詳細(xì)設(shè)計(jì)

4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

模擬服務(wù)器后臺(tái)連接一個(gè)Access數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)命名為AI-bus，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)中所要用到的一些數(shù)據(jù)。在Java語(yǔ)言中中有多種訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的方法，本系統(tǒng)采用的是把JDBC轉(zhuǎn)換成ODBC驅(qū)動(dòng)器，靠ODBC和數(shù)據(jù)庫(kù)建立通信連接。

4.2 功能設(shè)計(jì)

4.2.1 登陸

進(jìn)入系統(tǒng)后，首先是登陸頁(yè)面，根據(jù)提示輸入用戶名和密碼（首次使用的用戶需要注冊(cè)賬號(hào)及密碼）。當(dāng)用戶登錄的時(shí)候，為了增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性，在這里使用MD5對(duì)用戶賬戶信息進(jìn)行加密。系統(tǒng)自動(dòng)把用戶輸入的密碼計(jì)算成MD5值，然后再去和保存在文件系統(tǒng)中的MD5值進(jìn)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(dāng)用戶行程發(fā)生變化時(shí)，用戶將需求返回給客戶端，此時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)以及用戶的經(jīng)緯度以及該附近的站點(diǎn)進(jìn)行比對(duì)運(yùn)算，返回用戶的站點(diǎn)區(qū)間，可以根據(jù)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(dòng)輸入位置的選擇，自動(dòng)定位調(diào)用傳統(tǒng)的定位API可以結(jié)合藍(lán)牙或者WiFi，以此解決GPRS定位的偏差。

4.2.3 動(dòng)態(tài)監(jiān)控

針對(duì)車輛位置變化，實(shí)時(shí)查詢用戶的動(dòng)態(tài)位置信息，利用大數(shù)據(jù)，將線路狀態(tài)，如：擁堵等，及時(shí)反饋給用戶，方便用戶做出調(diào)整。

4.2.4 線路采集

將公交經(jīng)過(guò)的線路以及周邊的一些所謂的小路，近路進(jìn)行采集，加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中，當(dāng)可以采用行走，騎行等更加便捷的方式時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行比對(duì)，完成快速換乘或者直接到達(dá)目的地。

5 技術(shù)路線

5.1 海量數(shù)據(jù)的處理

在本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理問(wèn)題中，利用了云計(jì)算的核心技術(shù)之一MapReduce，MapReduce是一種簡(jiǎn)化并行計(jì)算的分布式編程模型，海量數(shù)據(jù)處理的最大難題在于數(shù)據(jù)規(guī)模極大，使得傳統(tǒng)處理方式面臨計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力不足的問(wèn)題，而基于Hadoop可以非常輕松和方便完成處理海量數(shù)據(jù)的分布式并行程序，并運(yùn)行與大規(guī)模集群上。

5.2 人工智能的維護(hù)和實(shí)現(xiàn)

移動(dòng)機(jī)器人通過(guò)自身攜帶的各種傳感器感知自身狀態(tài)以及周圍環(huán)境信息，據(jù)此來(lái)完成在未知環(huán)境中的自主運(yùn)動(dòng)，即智能導(dǎo)航（Navigation）。通過(guò)時(shí)間分配，介面演繹員，圖解用戶介面，聯(lián)系表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自動(dòng)存儲(chǔ)管理，符號(hào)程序，功能程序，動(dòng)態(tài)程序，和客觀指向程序。時(shí)間分配，介面演繹員，圖解用戶介面，快發(fā)展環(huán)境，聯(lián)系表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，自動(dòng)存儲(chǔ)管理，功能程序，動(dòng)態(tài)程序。

6 結(jié)論

該研究改進(jìn)通過(guò)對(duì)公交車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集分析以及車輛的定位，使得移動(dòng)端完成了對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能調(diào)度，為移動(dòng)端用戶提供及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的信息服務(wù)，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(dòng)端公交導(dǎo)航的某些不便之處。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉誠(chéng).基于Android的公交導(dǎo)航應(yīng)用[D].南昌大學(xué)，2012.

[2]蔡苗苗，費(fèi)志鵬，張澤華，芮立.基于大數(shù)據(jù)的城市智能公交管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2018，（07）：116-117+120.

[3]蹇斌.公交車導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研制[D].電子科技大學(xué)，2007.

[4]管素清.公交車自動(dòng)報(bào)站和地圖匹配的研究[D].山東大學(xué).2005.

[5]程鵬.公交導(dǎo)航也玩3.0AI智能來(lái)幫忙[N].南方日?qǐng)?bào)，2016-08-11（B04）.

[6]陳剛田.城市智能云交通解決方案初探[J].價(jià)值工程，2018，（24）：231-233.