一种基于FPGA的公交候车亭智能交通系统的制作方法

一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统
技术领域
1.本发明涉及候车亭智能交通技术领域，具体为一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统。


背景技术：

2.交通出行是人们生活中的一部分，随着生活水平的提高，虽然私家车的数量不断增多，但选择公共交通工具出行的比例仍然很大，候车亭已成为现代城市规划发展中的一个重要组成部分，随着智能化的发展，结合北方季节特点，对传统的停车亭进行智能化改造，为人们提供便利，减少人们等车的焦虑感；
3.但是在现有技术中，候车亭在投入使用时不能够将公交车进行实时通行分析，以至于不能够将待到站公交车进行准确排序，造成候车亭内候车人员拥挤，降低候车亭的使用效率；
4.针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

5.本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，对候车亭的周边环境进行智能分析，根据候车亭当前周边环境分析进行候车亭智能管控，保证候车亭内候车人员的候车环境满足需求，提高候车亭的使用效率，确保候车人员在候车亭内能够正常等车，避免受到环境影响。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，包括服务器，服务器通讯连接有候车亭智能分析单元、公交车辆通行单元以及实时客流分析单元；
8.服务器生成候车亭智能分析信号并将候车亭智能分析信号发送至候车亭智能分析单元，候车亭智能分析单元接收到候车亭智能分析信号后，对候车亭的周边环境进行智能分析，将候车亭标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，获取到分析对象的智能分析系数，根据智能分析系数比较生成智能分析异常信号和智能分析正常信号，并将其发送至服务器；
9.服务器接收到智能分析正常信号后，生成公交车辆通行信号并将公交车辆通行信号发送至公交车辆通行单元，公交车辆通行单元接收到公交车辆通行信号后，对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，通过通行分析生成延迟信号或者准时信号，并将其发送至服务器；
10.服务器生成实时客流分析信号并将实时客流分析信号发送至实时客流分析单元，实时客流分析单元接收到实时客流分析信号后，对分析对象进行实时客流分析，将公交车运行时间段划分为o个子时间段，o为大于1的自然数，通过分析将各个子时间段分为高需求时间段和低需求时间段，并针对时间段类型进行智能控制。
11.候车亭智能分析单元的运行过程如下：
12.采集到分析对象周边环境中风力的增长速度以及周边环境中风力增长时风向的改变频率；采集到周边环境降雨过程中分析对象内外区域的受潮速度差；
13.通过分析获取到分析对象的智能分析系数；将分析对象的智能分析系数与智能分析系数阈值进行比较：
14.若分析对象的智能分析系数超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境存在影响，生成智能分析异常信号并将智能分析异常信号发送至服务器；若分析对象的智能分析系数未超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境不存在影响，生成智能分析正常信号并将智能分析正常信号发送至服务器。
15.作为本发明的一种优选实施方式，公交车辆通行单元的运行过程如下：
16.采集到分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度，并将分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度分别与通行速度降低跨度阈值与车流量增加速度阈值进行比较：
17.若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度超过通行速度降低跨度阈值，或者待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在高风险，生成延迟信号并将延迟信号和对应公交车牌一同发送至服务器；
18.若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度未超过通行速度降低跨度阈值，且待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度未超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在低风险，生成准时信号并将准时信号和对应公交车牌一同发送至服务器。
19.作为本发明的一种优选实施方式，实时客流分析单元的运行过程如下：
20.采集到各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度，并将各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度分别与速度差值阈值和增加跨度阈值进行比较：
21.若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值超过速度差值阈值，或者分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求大，将对应子时间段标记为高需求时间段，并将高需求时间段发送至服务器；
22.若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值未超过速度差值阈值，且分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度未超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求小，将对应子时间段标记为低需求时间段，并将低需求时间段发送至服务器。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1、本发明中，对候车亭的周边环境进行智能分析，根据候车亭当前周边环境分析进行候车亭智能管控，保证候车亭内候车人员的候车环境满足需求，提高候车亭的使用效率，确保候车人员在候车亭内能够正常等车，避免受到环境影响；
25.2、本发明中，对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，判断分析对象当前待入
站公交车预计到站时间是否存在风险，提高分析对象内候车人员候车准确性，防止候车人员在等候公交车时未按准确时间进行等候位置排序，导致在公交车入站时容易造成候车亭拥挤，降低公交车的运行效率；对分析对象进行实时客流分析，根据实时客流分析进行公交车智能班次调度，提高分析对象内候车人员的候车效率，防止分析对象内客流增加导致公交车入站时拥挤，反而影响了分析对象的使用效率。
附图说明
26.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
27.图1为本发明一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统的原理框图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
30.请参阅图1所示，一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，包括服务器，服务器通讯连接有候车亭智能分析单元、公交车辆通行单元以及实时客流分析单元，其中，服务器与候车亭智能分析单元、公交车辆通行单元以及实时客流分析单元均为双向通讯连接；
31.服务器生成候车亭智能分析信号并将候车亭智能分析信号发送至候车亭智能分析单元，候车亭智能分析单元接收到候车亭智能分析信号后，对候车亭的周边环境进行智能分析，根据候车亭当前周边环境分析进行候车亭智能管控，保证候车亭内候车人员的候车环境满足需求，提高候车亭的使用效率，确保候车人员在候车亭内能够正常等车，避免受到环境影响；
32.将候车亭标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，采集到分析对象周边环境中风力的增长速度以及周边环境中风力增长时风向的改变频率，并将分析对象周边环境中风力的增长速度以及周边环境中风力增长时风向的改变频率分别标记为zzvi和gbpi；采集到周边环境降雨过程中分析对象内外区域的受潮速度差，并将周边环境降雨过程中分析对象内外区域的受潮速度差标记为sczi；
33.通过公式获取到分析对象的智能分析系数xi，其中，f1、f2以及f3均为预设比例系数，且f1＞f2＞f3＞0，β为误差修正因子，取值为0.768；
34.将分析对象的智能分析系数xi与智能分析系数阈值进行比较：
35.若分析对象的智能分析系数xi超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境存在影响，生成智能分析异常信号并将智能分析异常信号发送至服务器，服务器接收到
智能分析异常信号后，将对应分析对象进行控制，降低分析对象内部区域的空气流通速度，同时增加分析对象内部区域对应遮挡面积；
36.若分析对象的智能分析系数xi未超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境不存在影响，生成智能分析正常信号并将智能分析正常信号发送至服务器；
37.服务器接收到智能分析正常信号后，生成公交车辆通行信号并将公交车辆通行信号发送至公交车辆通行单元，公交车辆通行单元接收到公交车辆通行信号后，对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，判断分析对象当前待入站公交车预计到站时间是否存在风险，提高分析对象内候车人员候车准确性，防止候车人员在等候公交车时未按准确时间进行等候位置排序，导致在公交车入站时容易造成候车亭拥挤，降低公交车的运行效率；
38.采集到分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度，并将分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度分别与通行速度降低跨度阈值与车流量增加速度阈值进行比较：
39.若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度超过通行速度降低跨度阈值，或者待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在高风险，生成延迟信号并将延迟信号和对应公交车牌一同发送至服务器，服务器接收到延迟信号后将对应分析对象内公交到站排序进行重新排序；
40.若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度未超过通行速度降低跨度阈值，且待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度未超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在低风险，生成准时信号并将准时信号和对应公交车牌一同发送至服务器；
41.服务器生成实时客流分析信号并将实时客流分析信号发送至实时客流分析单元，实时客流分析单元接收到实时客流分析信号后，对分析对象进行实时客流分析，根据实时客流分析进行公交车智能班次调度，提高分析对象内候车人员的候车效率，防止分析对象内客流增加导致公交车入站时拥挤，反而影响了分析对象的使用效率；
42.将公交车运行时间段划分为o个子时间段，o为大于1的自然数，采集到各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度，并将各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度分别与速度差值阈值和增加跨度阈值进行比较：
43.若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值超过速度差值阈值，或者分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求大，将对应子时间段标记为高需求时间段，并将高需求时间段发送至服务器，服务器接收到高需求时间段后，将对应高需求时间段内公交车班次间隔时长进行缩短；
44.若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值未超过速度差值阈值，且分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度未超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求小，将对应子时间段标记为低需求时间段，并将低需求时间段发送至服务器，服务器接收到低需求时间段后，将对应低需求时间段内公
交车班次间隔时长进行增加。
45.上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；
46.本发明在使用时，通过候车亭智能分析单元对候车亭的周边环境进行智能分析，将候车亭标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，获取到分析对象的智能分析系数，根据智能分析系数比较生成智能分析异常信号和智能分析正常信号，并将其发送至服务器；通过公交车辆通行单元对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，通过通行分析生成延迟信号或者准时信号，并将其发送至服务器；通过实时客流分析单元对分析对象进行实时客流分析，将公交车运行时间段划分为o个子时间段，o为大于1的自然数，通过分析将各个子时间段分为高需求时间段和低需求时间段，并针对时间段类型进行智能控制。
47.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

技术特征：
1.一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，其特征在于，包括服务器，服务器通讯连接有候车亭智能分析单元、公交车辆通行单元以及实时客流分析单元；服务器生成候车亭智能分析信号并将候车亭智能分析信号发送至候车亭智能分析单元，候车亭智能分析单元接收到候车亭智能分析信号后，对候车亭的周边环境进行智能分析，将候车亭标记为分析对象，设置标号i，i为大于1的自然数，获取到分析对象的智能分析系数，根据智能分析系数比较生成智能分析异常信号和智能分析正常信号，并将其发送至服务器；服务器接收到智能分析正常信号后，生成公交车辆通行信号并将公交车辆通行信号发送至公交车辆通行单元，公交车辆通行单元接收到公交车辆通行信号后，对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，通过通行分析生成延迟信号或者准时信号，并将其发送至服务器；服务器生成实时客流分析信号并将实时客流分析信号发送至实时客流分析单元，实时客流分析单元接收到实时客流分析信号后，对分析对象进行实时客流分析，将公交车运行时间段划分为o个子时间段，o为大于1的自然数，通过分析将各个子时间段分为高需求时间段和低需求时间段，并针对时间段类型进行智能控制。2.根据权利要求1所述的一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，其特征在于，候车亭智能分析单元的运行过程如下：采集到分析对象周边环境中风力的增长速度以及周边环境中风力增长时风向的改变频率；采集到周边环境降雨过程中分析对象内外区域的受潮速度差；通过分析获取到分析对象的智能分析系数；将分析对象的智能分析系数与智能分析系数阈值进行比较：若分析对象的智能分析系数超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境存在影响，生成智能分析异常信号并将智能分析异常信号发送至服务器；若分析对象的智能分析系数未超过智能分析系数阈值，则判定分析对象的周边环境不存在影响，生成智能分析正常信号并将智能分析正常信号发送至服务器。3.根据权利要求1所述的一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，其特征在于，公交车辆通行单元的运行过程如下：采集到分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度，并将分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度以及待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度分别与通行速度降低跨度阈值与车流量增加速度阈值进行比较：若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度超过通行速度降低跨度阈值，或者待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在高风险，生成延迟信号并将延迟信号和对应公交车牌一同发送至服务器；若分析对象对应待到站公交的通行速度降低跨度未超过通行速度降低跨度阈值，且待到站公交当前行驶道路的车流量增加速度未超过车流量增加速度阈值，则判定对应分析对象的通行分析存在低风险，生成准时信号并将准时信号和对应公交车牌一同发送至服务器。4.根据权利要求1所述的一种基于fpga的公交候车亭智能交通系统，其特征在于，实时
客流分析单元的运行过程如下：采集到各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度，并将各个子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值以及分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度分别与速度差值阈值和增加跨度阈值进行比较：若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值超过速度差值阈值，或者分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求大，将对应子时间段标记为高需求时间段，并将高需求时间段发送至服务器；若子时间段内分析对象内候车人员的增加速度与降低速度的差值未超过速度差值阈值，且分析对象内候车人员占地区域面积占比的增加跨度未超过增加跨度阈值，则判定对应子时间段内分析对象的实时客流需求小，将对应子时间段标记为低需求时间段，并将低需求时间段发送至服务器。

技术总结
本发明公开了一种基于FPGA的公交候车亭智能交通系统，涉及候车亭智能交通技术领域，解决了现有技术中，候车亭在投入使用时不能够将公交车进行实时通行分析，以至于不能够将待到站公交车进行准确排序的技术问题；本发明是对分析对象对应的公交车辆进行通行分析，判断分析对象当前待入站公交车预计到站时间是否存在风险，提高分析对象内候车人员候车准确性，防止候车人员在等候公交车时未按准确时间进行等候位置排序，导致在公交车入站时容易造成候车亭拥挤，降低公交车的运行效率；还对分析对象进行实时客流分析，根据实时客流分析进行公交车智能班次调度，提高分析对象内候车人员的候车效率，防止分析对象内客流增加导致公交车入站时拥挤。交车入站时拥挤。交车入站时拥挤。


技术研发人员：郭君元 于丽娜 方玉喜 李群
受保护的技术使用者：杭州图软科技有限公司
技术研发日：2023.03.04
技术公布日：2023/7/31