基于ZigBee的公交信息系統研究與實(shí)現

摘要：提出利用ZigBee技術(shù)開(kāi)發(fā)的城市公共交通信息平臺系統結構方案，通過(guò)采用自組織傳感器網(wǎng)絡(luò )，解決了目前公共交通信息實(shí)時(shí)傳送的問(wèn)題。系統采用TI／Chipcon公司的CC2430和CC2431芯片，利用無(wú)線(xiàn)通信模塊與上位機通信，實(shí)現對公交車(chē)輛運行信息、到站信息、車(chē)輛狀況的智能監控與管理。
關(guān)鍵詞：ZigBee；傳感器網(wǎng)絡(luò )；公交系統；定住機制

0 引言
隨著(zhù)城市發(fā)展的速度越來(lái)越快，交通工具越來(lái)越多，擁堵現象越發(fā)明顯，使得人們的出行受到了很大的制約。目前公交系統無(wú)法將行車(chē)信息與道路通行信息及時(shí)送達調度系統，一旦發(fā)生車(chē)輛故障、交通堵塞或交通事故，給車(chē)輛調度、乘客帶來(lái)不便。為此，研究出基于ZigBee技術(shù)的城市公共交通信息系統，通過(guò)站點(diǎn)終端及時(shí)將車(chē)輛信息及行車(chē)信息發(fā)送到調度站，為科學(xué)合理調度車(chē)輛、為乘客提供車(chē)輛實(shí)時(shí)行駛信息，真正實(shí)現智能交通。

1 ZigBee技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
ZigBee技術(shù)是一種低速無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，它適用于通信數據量不大，數據傳輸速率相對較低，分布范圍較小，但對數據的安全可靠有一定要求，而且要求低成本和低功耗，容易安裝使用的場(chǎng)合。該系統采用ZigBee技術(shù)主要考慮以下因素：它是一種無(wú)線(xiàn)通信設備，避免了網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)麻煩；ZigBee設備體積小，安裝成本低，設備維護方便；ZigBee設備具有網(wǎng)絡(luò )自組織的功能，能夠自動(dòng)進(jìn)行組網(wǎng)，在終端節點(diǎn)電量較低、部分終端節點(diǎn)損壞的情況下仍然能夠重新配置網(wǎng)絡(luò )，保證網(wǎng)絡(luò )的正常通信；ZigBee設備采用了分級的安全性策略，保證了數據傳輸的安全、可靠。

2 系統結構總體設計
將帶有定位功能的ZigBee無(wú)線(xiàn)傳感器芯片CC2431安裝到公交車(chē)上，使車(chē)輛能夠在行駛中實(shí)現定位，通過(guò)安裝在道路兩旁的參考節點(diǎn)組成一個(gè)自組織的網(wǎng)絡(luò )系統，交通信息采集傳感器終端節點(diǎn)CC2431與每個(gè)臨近的參考節點(diǎn)組成星型網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信，參考節點(diǎn)可以安裝在公交站牌上和路燈等固定位置的交通設施上，最終的數據將被匯聚到網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)上。網(wǎng)關(guān)節點(diǎn)可以作為一個(gè)模塊安裝在交叉路口的交通信號控制器內，通過(guò)信號控制器的專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò )，將所采集到的數據發(fā)送到調度管理中心作進(jìn)一步處理。如果需要人為進(jìn)行操控，由調度管理中心根據當前的行車(chē)狀況，進(jìn)行指令的發(fā)出，指揮車(chē)輛的調度，如圖1所示。

3 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的定位機制
在基于ZigBee技術(shù)的城市公共交通信息平臺中，確定傳感器節點(diǎn)自身位置是系統中最重要的參考數據，定位原理是根據少數已知位置的節點(diǎn)，通過(guò)比照計算，按照某種定位機制來(lái)確定自身位置的，節點(diǎn)分為信標節點(diǎn)和未知節點(diǎn)。信標節點(diǎn)通過(guò)攜帶定位設備或者人工部署等手段獲得自身的精確位置，在網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)中占的比例很小，不是信標節點(diǎn)的其他傳感器節點(diǎn)就是未知節點(diǎn)，他們通過(guò)信標節點(diǎn)來(lái)確定自身位置。具體步驟如下：
(1)首先確定未知節點(diǎn)到信標節點(diǎn)的距離或方位。采用基于接收信號強度指示的定位(RSSI)算法，已知發(fā)射節點(diǎn)的發(fā)射信號強度，接收節點(diǎn)根據收到信號的強度計算出信號的傳播損耗，利用理論或者經(jīng)驗模型將傳輸損耗轉化為距離，再利用已有的算法計算出節點(diǎn)的位置。以下是具有視距傳輸的對數距離路徑損耗模型。其大尺度傳輸模型見(jiàn)式(1)：