基于AI的公交优选方案的设计研究

康咪 杨自芬

【摘 要】智能手机的发展使得手机摆脱了只能作为通讯工具的地位。智能手机一般具备GPS定位导航、上网、通讯等功能。基于这些功能的智能手机可以满足用户的娱乐、获取信息等需求。而面对如今日益严峻的环境保护形势以及不断升级的城市拥堵状况，提倡公交出行无疑是一个很好的解决方法。本方案针对公交线路设计需要改进的部分，进行了优化研究。解决路线选择难的问题，使出行者不再为交通方式而苦恼，拥有最美好的出行体验;站点准确的问题，在对某一地区不熟悉时，准确找到指定站牌;路径最佳提高出行者的效率;一个人也可以放心旅行，“好朋友”带你体验美好时光。实现路线的优化带给体验者最“小白”的导航。

【关键词】公共交通;移动导航;人工智能

中图分类号： TP393.092文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）03-0099-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.03.039

本文基于人工智能对现有的移动端公交大导航进行了优化设计，通过采集和分析运算公交车辆的实时信息和大量用户的应用信息，对现有的公交移动端导航的不足进行改进设计，极大地改善传统公交系统中存在的问题，优化公交决策与调度方式，提高运营效率，使乘客的出行体验大大优化。国外智能公交管理系统发展较快，美国、日本等发达国家早在上世纪70年代开始即投入大量人力物力进行公共交通系统的研发，基于动态实时管理的智能交通系统目前已投入使用，并取得良好效果。我国城市公共交通发展目前也发展较快，在公交线路的分析、公交定位、手机移动端导航等方面也取得了一定的成果，为了更加进一步优化用户的乘车体验，本文对某些尚不足的方面进行了优化设计。

根据网络中数据的统计以及对于相关资料的查询，我们采集了部分用户的对于现有公交的不满意度调查。

1 研究目的

作为用户，当对于一个地区不熟悉的时候，想到达一个目的地，問路已经不是一个有效的办法。因此，导航工具就成为了人们依赖的出行优先选择的方案，但是，导航的路线未必就是一个好的选择。对于现有的导航，普遍存在虚假站点的问题，例如百度地图或高德地图，在西安搜索去机场的路线时，提供的换乘大巴的停车点，真实情况是不停车的，需要去发车地才能上车，这种问题，需要及时的纠正，并且重新加入计算。

时下最火热的技术莫过于人工智能和大数据，百度地图去年推出了百度助手，但是在细节上不够人性化，存在语言上的差异性等。例如，当我们在公交车上想换一种交通方式时，此时的地图会告诉我们最近的各种交通设施，但是此时我们是无法下车的，所以如果地图助手可以帮我们计算出下一站或者我们想在特定的某一站附近的交通设施来供我们选择将更加便利。

2 国、内外研究现状和发展动态

目前，国内大多数导航软件都已经实现了在线导航、路线规划、实时定位。百度地图和高德地图是市场上使用率最多的两款地图导航app。2017年6月份全国地图APP使用数达5.53亿，12月份达到了6.44亿。2017年下半年高德地图用户增长率最高。但是仍存在着许多不可回避的问题。数据更新速度慢、智能化低、路况规划不够优化、定位不精确、数据更新落后、路线采集信息不够细化，这些问题普遍存在于各类导航软件中。

目前，在公交导航路线的研究方面，各个国家仍在努力发展，仍有很多难题需要攻克。另外，缺乏统一的数据标准，无法实现数据可交换的基础数据库，这一问题有待提高;随着移动互联网时代的到来，用户希望导航电子地图能与日常生活中各类动态、深度信息（如，即时生活信息、商务信息、动态交通信息等）相融合，从而为普通大众日常出行提供最佳的出行方案;但目前较为传统的导航软件只提供简单的分类信息，已经无法满足用户对信息内容的多样性需求。因此大量的空间有待开发，相信各个公司会有很大的发展潜力，将公交地图导航做得更加智能化、人性化。

3 研究规划

3.1 路线的优选

3.1.1 路线采集

计算出从始发地到目的地的所有路线，例如临沂大学公交换乘中心到临沂雕塑公园，可以先找出可以到达临沂雕塑公园的车次，然后根据这些车次经过的站点，计算从临沂大学公交换乘中心出发以后的交集，从而计算出足够多的可选路线。

3.1.2 路线运算

对于目的地周围的站点进行最近距离的扫描（路线长度的计算，时间的计算，换乘次数的计算，最后一站到达目的地的距离），从而提供给用户更优的选择。

3.1.3 实时路况分析

目前存在的导航软件存在路线规划，但只给出了不同路线的长度以及所用时间，没有涉及到各条路线实时路况的研究，本方案中涉及到这一点，在计算出最优路线的基础上还可以方便用户根据所提供的路况进行更加优化的选择。

3.2 选择智能化

当用户选择公交出行时，由于公交具有实时性，所以公交车位置是随时改变的。当用户想要到达某个地方时，会有多种不同的路线，为了方便用户，在这一时间段所乘公交及所选择路线的最优方案则需要用户进行较为理想的选择;用户选择最优路线后，行驶过程中所用时间会因堵车、红绿灯、事故等各种不确定因素而改变，而一旦发生这种不确定因素，由于时间原因很可能会给用户造成麻烦，所以这一问题也是用户所担忧的。此时想要准时到达目的地，就需要临时调整站点。本方案就是在这种情况下，及时把信息反馈给用户并且提供更加智能的临时调整路线。

在用户公交出行过程中，可能会出现一些突发情况，比如，堵车很久，在这种情况下，我们及时将信息反馈给用户，并提前提供给用户最优的换乘路线，避免用户因突发情况而尴尬，不能按时到达目的地。

3.3 站点以及首末班车的准确地位

3.3.1 站點更新

目前公交车安装有GPS系统，但仍存在虚假站点的问题，我们及时对公交车停车站点的数据进行后台处理分析储存，将新产生的站点更新，老站点移除，避免了用户盲目等公交的情况。

3.3.2 首末班车定位

另一方面，针对用户过早或过晚出行的一种特殊性情况，在对公交实时定位的基础上，为了更加方便乘客的使用，本方案将查询首末班车实时位置单独列为一项功能

4 详细设计

4.1 数据库设计

模拟服务器后台连接一个Access数据库，该数据库命名为AI-bus，用来存储系统中所要用到的一些数据。在Java语言中中有多种访问数据库的方法，本系统采用的是把JDBC转换成ODBC驱动器，靠ODBC和数据库建立通信连接。

4.2 功能设计

4.2.1 登陆

进入系统后，首先是登陆页面，根据提示输入用户名和密码（首次使用的用户需要注册账号及密码）。当用户登录的时候，为了增强系统的安全性，在这里使用MD5对用户账户信息进行加密。系统自动把用户输入的密码计算成MD5值，然后再去和保存在文件系统中的MD5值进行比较，从而确定输入的密码是否正确。在一定程度上增加了不法分子破解用户密码的困难

4.2.2 智能选择

当用户行程发生变化时，用户将需求返回给客户端，此时根据数据库中的数据以及用户的经纬度以及该附近的站点进行比对运算，返回用户的站点区间，可以根据用户的需求做出供用户选择的可行性方案，提供给用户更加智能化的选择。

4.2.3 精确定位

提供给用户手动输入位置的选择，自动定位调用传统的定位API可以结合蓝牙或者WiFi，以此解决GPRS定位的偏差。

4.2.3 动态监控

针对车辆位置变化，实时查询用户的动态位置信息，利用大数据，将线路状态，如：拥堵等，及时反馈给用户，方便用户做出调整。

4.2.4 线路采集

将公交经过的线路以及周边的一些所谓的小路，近路进行采集，加入到数据库中，当可以采用行走，骑行等更加便捷的方式时，通过对数据库中的信息进行比对，完成快速换乘或者直接到达目的地。

5 技术路线

5.1 海量数据的处理

在本系统数据的处理问题中，利用了云计算的核心技术之一MapReduce，MapReduce是一种简化并行计算的分布式编程模型，海量数据处理的最大难题在于数据规模极大，使得传统处理方式面临计算能力和存储能力不足的问题，而基于Hadoop可以非常轻松和方便完成处理海量数据的分布式并行程序，并运行与大规模集群上。

5.2 人工智能的维护和实现

移动机器人通过自身携带的各种传感器感知自身状态以及周围环境信息，据此来完成在未知环境中的自主运动，即智能导航（Navigation）。通过时间分配，介面演绎员，图解用户介面，联系表数据结构，自动存储管理，符号程序，功能程序，动态程序，和客观指向程序。时间分配，介面演绎员，图解用户介面，快发展环境，联系表数据结构，自动存储管理，功能程序，动态程序。

6 结论

该研究改进通过对公交车辆状态数据的采集分析以及车辆的定位，使得移动端完成了对车辆的实时监控和智能调度，为移动端用户提供及时、准确、全面的信息服务，大大提升了用户乘坐公交车出行的效率，避免了之前在使用移动端公交导航的某些不便之处。

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