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出租车智能调度系统(ITDS) 【摘要】 针对当前出租车调运系统在需求精确定位和线路优化上的不足,结合 GIS、数据库 和计算机网络技术,以 MapGIS 为基础平台进行二次开发,建立出租车位置与载客信息的交互管 理平台,实现出租车运营智能调度,为出租车准确定位需求,路线优化提供技术支持。

【关键字】GIS ITDS 出租车智能调度系统 二次开发 1、引言 交通安全、交通堵塞及环境污染是困扰当今国际交通领域的三大难题。结合 GIS 技术的发 展,智能交通运营系统已成为世界各发达国家竞相投资研发的热点课题。 由于技术限制,传统的出租车调运系统通过无线电实施交通疏导和信息广播,信息缺乏空 间属性,不能实现需求精确定位和线路优化,降低了信息的可靠性和实时性,影响了出租车调 运系统的数字化、信息化进程。 运用地理信息系统开发平台,在传统的导航功能基础上,向出租车提供实时交通信息,实 现智能规避拥堵路段,优化路线,对于出租车运营优化和智能交通系统建设有着重要的现实意 义和开发价值。 2、出租车智能调度系统(ITDS)概述 出租车智能调度系统(Intelligent Taxi Dispatching System,简称 ITDS) ,是基于 MapGIS K9 二次开发平台的 C/S 软件系统。系统以 C#为主要开发语言,结合 GPS 实时卫星影像数据,分 别开发设计了指挥中心软件和车载移动终端系统,实现地图基本操作功能、出租车调度、订单 处理、数据管理、警报处理和调度评估等六项主要功能。 系统基本功能模块用以实现地图可视化及面向对象的操作功能,具体包含地图视图、 缩放、 编辑、查看、数据处理等基本图形操作功能和地图数据库的基本操作功能。 出租车智能调度系统用以监控登记运行出租车的位置、载客情况以及车辆属性信息,可依 据订单需求查找距离需求位置最近的可用出租车并为之规划最优路线,向指定出租车发送订单 和确认订单是否处理。 订单处理系统用于接收、处理、记录市民电召订车信息,可接收记录用户需求位置、时间, 用户姓名、联系方式等基本信息,查找特定订单及分类管理已处理订单和未处理订单。 警报处理系统分为指挥中心警报处理系统和车载移动警报系统。指挥中心警报系统用于自 动接收出租车发送的警报信息,分类记录劫持、事故等不同类别警报,并将警报位置显示在地 图上,指挥员可直接查看警报位置并查找附近应急处理机构如交通警察、急救中心的位置和联 系方式,组织救援。车载移动警报系统向司机提供便捷报警服务,司机只需语音录入事故关键 信息,通过移动终端发送,即可将警报位置信息及语音信息一同发送给指挥中心,在 GPS 高精 度定位系统的保障下,信息完整性和位置准确性较高。 数据管理系统综合管理出租车属性信息、客户信息、订单信息、警报信息及出租车站点信 息,并提供信息增减、修改功能。其中,出租车属性信息管理模块保证每次任务接收方的信息 准确,防止预定车辆时因属性错误而导致发出错误的订单。出租车站点信息管理数据库储存有 市内所有出租车停靠点位置信息及使用状况,分别给出正常、维修中和暂停使用三种状态,可 满足市民或出租车的查询要求。 调度评估系统提供对订单数量、订单完成率及警报综合分析三类评估,分别为系统使用情 况、系统运行效率和出租车事故发生类型及频率分析提供数据支持。 车载移动终端设备,作为本项目的亮点之一,有着便捷实用、界面友好的特点。设备可接 收指挥中心的订单任务,并具有显示订单信息及优化路线,反馈订单任务完成情况,发送警报


信息等功能。闲置时,设备显示日期和时间,界面简洁大方。 3、系统架构 3.1 系统开发环境 为满足各子系统独特的功能需求,项目组灵活的选用了开发语言和相关技术,具体见下表: 表 1 系统核心技术

功能组件

相关技术

开发语言

基本功能组件

MapGIS K9 + DXperience

C#

调度通信组件

MapGIS K9 + DXperience + Microsoft SQL Server

C#

基本功能组件

MapGIS K9

C#

车载终端组件

WPF + 网络通信

C#

Model 对象

3.2 系统结构 智能出租车调度系统(ITDS, Intelligent Taxi Dispatching System)是以 MapGIS K9 作 为基础平台,出租车调度业务作为应用,进行二次开发实现的地理信息系统应用软件。

Dev Express 控件库

MapGIS K9 地图控件

ITDS 业务组件

MapGIS K9 功能组件

数据库访问层

MapGIS K9 数据库

SQL Server

图 1. ITDS 体系结构图 上图是 ITDS 的主要组件。关系图中红色部分是我们自行开发的 ITDS 组件模块,蓝色部分 是 MapGIS 提供的二次开发组件,最后绿色部分是第三方的功能模块。整个系统的主体部分采用 的是分层架构设计,从下至上依次为数据访问层、业务层和用户界面层,各层之间相互独立, 这样设计的好处是降低整个系统各部分间的耦合度,增强系统的可扩展性。 数据访问层中 SQL Server 数据库用于存储订车业务数据,而地图矢量、属性数据则存放在 MapGIS K9 数据库中,两个数据库配合使用,为整个系统提供数据支持。 同样,业务层也分为两部分。订车业务位于 ITDS 业务组件中,订单的录入,订单信息的处 理和发送,以及与出租车终端的交互都是由这部分完成; MapGIS K9 用于处理定位、监控业务, 以及调度路径的查找。 最上层用户界面层负责显示业务信息,地理信息,并负责与用户进行交互。 4、数据库设计 整个系统所需要存储和处理的数据包括业务数据和空间数据两部分,空间数据是所有数据 的基础,业务数据是整个业务的核心。


业务数据

空间数据

图 2.系统数据组成 空间数据存放于数据中心,主要包括以下部分:  道路空间数据:矢量数据,包含街道、站点的空间位置信息。  道路属性数据:属性数据,包含街道以及站点的名称,状态等信息。  车辆位置数据:矢量数据,用于存储车辆的定位信息。 业务数据相对来说要复杂些,全部以表的形式存放于关系型数据库中,包括以下内容:  订单数据:记录用户的订单信息,可用此数据进行分析,找出密集的搭车地点,并合 理的配置各区域的出租车数量。  客户数据:记录客户的姓名,联系方式等。  司机数据:记录司机的个人详细信息,供查询和管理使用。  出租车数据:出租车车牌号,驾驶司机,行驶状况等。  调度数据:记录调度的情况,这些数据是调度的依据,还将保存调度的结果,供统计 分析调度算法的调度效果。  报警数据:包含各车辆的报警记录,是处理事故的重要信息。 5、系统模块

智能出租车调度系统

基本功能 子系统

订车 子系统

通信子系统

评测中心

指挥中心 子系统

监控中心

车载终端子 系统

调度子系统

图 3. ITDS 模块图 除了基本功能子系统之外,智能出租车调度系统的业务系统还包括指挥中心子系统,车载 终端子系统和订车子系统三部分,这三部分相互协作,共同完成业务功能。在这三部分中,指 挥系统是核心部分,由通信子系统、评测中心、监控中心和调度子系统四部分组成。


通信 系统

图 4. 三大模块的交互 指挥中心、订车系统和车载终端的关系如右图所示,订车系统负责处录入用户订单到数据 库中,这部分数据被指挥中心的调度系统处理,最终同过指挥中心的通信系统发送至车载终端, 车载终端又可通过通信系统将任务的执行结果发挥给指挥中心。 6、系统功能介绍 6.1 基本功能子系统 基本功能子系统包括如下 GIS 基本功能:MapGIS 基础数据管理、文档管理、图层管理、图 层编辑、图元编辑、图形联动、地图窗口操作、查询操作、空间分析、专题图等。 6.2 订车子系统 订车子系统是一个相对简单的系统,主要负责处理订单的录入、修改和撤销工作。当客户 通过电话向订车中心下单时,订车中心的工作人员将获得客户的姓名、联系方式、乘车地、目 的地、订车数量和乘车时间信息,然后通过订车子系统将数据录入数据库。 当客户要求修改订车信息时,工作人员可以查询订单信息,并拥有修改订单的能力。如果 客户要求撤销订单,订车子系统仍然可以满足客户的需求。但是,一旦订单已被调度系统处理 并已发送至车载终端后,订单就不可再被撤销和修改。

图 5. 订车子系统业务需求 6.3 车载终端子系统 车载终端由 GPS 模块和通信模块和交互模块组成。其中 GPS 模块主要用来接收 GPS 卫星发 送的定位信息,此信息将通过通信模块发送给指挥中心。 通信模块除了上传定位信息外,还将接收指挥中心发送来的任务信息,并将其显示在显示 器上,另外司机的应答信息也将通过通信模块发送至指挥中心。


交互模块处理通信模块发送过来的信息,将其转换为图像化的界面;并处理用户的图像化 界面操作,将其转换为应答信息交给通信模块来发送。交互模块通过提供人性化的图像操作界 面,给司机提供便捷的使用体验。 6.4 指挥中心 6.4.1 调度子系统

图 6. 调度过程示意图 从上图可以看到,调度子系统需要调度信息、出租车信息和道路信息才能够完成一次调度 计算:  订单信息:实时从数据库中获取状态为“未调度” ,并且乘车时间距现在时间只有几分 钟间隔的调度信息。  出租车信息:出租车的状态信息以及位置信息,只有空闲的车辆才可以接受载客任务。  道路信息:道路的空间信息以及状态信息,无法通行的道路将被排除在查找范围之外。 调度算法的思路是在距乘车地一定距离的范围内寻找到目的地路径最短的且状态为空闲的 车辆,同时得到该车到达目的地的最优路径。 调度的结果是于调度任务相对应的车辆以及查找出来的最优路径。 6.4.2 通信子系统 本系统中的通信子系统的连接方式是基于 TCP 的网络连接。通信数据是以 XML 格式串行化 的对象,发送时将对象串行化为 XML 格式的文本文件,读取时又将数据反串行化为对象。

发送

读取 图 7. 对象的串行化传输 为了不阻塞当前进程,数据读取采取异步的方式。通信子系统还针对本系统设计了相应的 事件,通过订阅事件就可以收到相应的数据。 如图 2-3 所示,在设计的服务器类中就提供了建立连接、断开连接、任务应答和报警四个 事件。只需订阅上述事件,则很容易知道何时建立了一个新的连接、何时有警报产生,使用者 只需要关心如何去处理即可,这种设计大大减少了使用者的负担。


图 8. 服务器类的事件设计 6.4.3 监控中心 监控中心负责订单信息的监控、出租车信息的监控以及出租车报警信息的监控。

图 9. 监控中心监控的对象 订单信息监控可以显示订单的详细信息以及调度情况。 出租车信息监控除了查看出租车的定位信息外,还可以查看出租车的驾驶司机、历史载客 任务记录、以及当前的运行状态和当前的所进行的任务信息。 报警信息监控是用于解决突发事故的有力途径。在事故发生的第一时间,即可完成报警提 示,事故地点定位,车辆信息查询,司机信息查询,乘客信息查询,处理人员调配等一系列的 工作,辅助进行事故决策,以便将事故的损失降低到最低点。


图 10. 警报监控系统 6.4.4 评测中心 评测中心收集订单、调度数据,对这些数据按时间进行统计,并且对调度结果进行评价, 评价的结果可作为优化调度算法、各区域车辆车辆分配的重要依据。 7、技术特点和优势 ITDS 系统的技术特点和优势主要表现在一下方面: 1、出租车调度系统中的车载系统不仅能显示字符与汉字而且能显示图形(例如电子地图) ; 2、调度指挥系统能对出租车进行群呼,实现大量信息的广播下行,如交通信息、新闻、股 票信息、天气预报等。其主要目的是实现对某个地区出租车的实时分布情况进行统计和分析。 例如,当某个客户向调度指挥中心打电话预约出租车时,总台可以通过该系统分析能够在第一 时间内到达客户身边的出租车,从而向该出租车发出信息,并在得到出租车司机的应答后通知 客户需要等待出租车的时间; 3、作为该系统的核心部分,指挥中心子系统的电脑显示屏上有分为两种不同颜色的出租车 形状图标,这些图标显示出全市所有的出租车信息。任意点开一个图标,这辆出租车的车牌号、 营运状况等情况立即出现在屏幕上; 4、指挥中心子系统可以综合分析出租车运行情况和附近道路流量,可以计算出更加快捷的 行车路线。在实际的交通系统网络中最佳路径选择包括以下几个方面: A、距离最短寻优,可完全依据电子地图寻优,是一种静态寻优; B、时间最短寻优,与实时交通状况有关,是一种动态寻优; C、尽量走主干道寻优,是前面两种方法的综合,在交通状况良好的情况下,可以看作是带 限制条件的距离最优寻优,因此可以设计不同的路径寻优模块,根据实际情况分别调用相应的 模块。 出租车智能调度系统实现了客户、指挥中心和出租车的三方信息交流。通过向出租车提供 实时交通信息,实现智能规避拥堵路段,优化路线,通过接收客户订单;可以减少出租车盲目 运行里程,提高出租车运营系统的使用效率,帮助出租车司机创造更多收益;可以减少车辆空 载里程,节约能源;可以及时处理出租车警报,保障出租车及车主安全……这一系统的开发, 对于出租车运营优化和智能交通系统建设有着重要的现实意义和开发价值。 8、结语


在现阶段 GIS 及计算机技术水平的保障下,借助于出租车调度系统,不仅出租车公司,包 括机场、车站、宾馆酒店、中心停车场等人流集散地均可以实现对所属出租车的统一监控、个 别调度,满足市民订车需求。这开辟了出租车管理的新模式。 与此同时,随着 IT 产业的快速发展和互联网的广泛应用,过去许多由纯硬件实现的嵌入式 系统与产生已转向由软、硬件共同来实现。当前,以具有无线通讯功能的个人数字助理 PDA、 手持个人电脑 HPC、交互式网络。未来阶段,出租车智能调度系统在可视化、网络化等多个方 面也有广泛的研究前景和推广价值。

【参考文献】 [1]刘新竹,出租车智能调度系统的设计与实现[M],高师理科学刊,2006 年,第 3 期,Page34-39; [2]杜慧勇,唐娜娜; 吴意琴,出租车智能调度系统的设计与研究[M],科协论坛,2006 年 07 期,Page78-83; [3] 吴信才,MAPGIS 地理信息系统,电子工业出版社,2004; [4]卫小伟,基于出租车系统中智能交通技术的应用[M],中国储运,2004 年 02 期,Page23-32; [5]杨岳,尚海波,李瑜,胥刚良,智能交通技术在城市出租车系统中的应用[M],物流科技, 2008 年 04 期,Page45-54; [6]戴友锋,基于 GIS 的城市综合交通信息管理技术研究[M],吉林大学学报,2009 年 01 期, Page4-21.

出租车智能调度系统投稿论文v1.1  

【关键字】 GIS ITDS 出租车智能调度系统 二次开发 和计算机网络技术,以MapGIS为基础平台进行二次开发,建立出租车位置与载客信息的交互管 理平台,实现出租车运营智能调度,为出租车准确定位需求,路线优化提供技术支持。 【摘要】 针对当前出租车调运系统在需求精确定位和线路...

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