基于SIM300通訊模塊城市智能交通系統

隨著(zhù)當今社會(huì )的城市化建設，在城市人口持續增長(cháng)及經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下，城市交通工具與日俱增，城市交通系統面臨的壓力也日益突顯，我院教師指導學(xué)生以ITS(Intelligent Transportation Systems)智能交通系統的研究為切入點(diǎn)，提出了一種新型的城市公交系統。該系統基于SIM300通信模塊與GPS模塊，系統由車(chē)載終端、通信網(wǎng)絡(luò )、乘客的移動(dòng)設備(站臺終端)組成。車(chē)載終端采集車(chē)輛運行中的相關(guān)數據，進(jìn)行數據融合后通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )發(fā)送至監控中心;監控中心接收、存儲并解析收到的數據，將其可視化，同時(shí)根據需要向車(chē)載終端下行相關(guān)指令信息并將車(chē)輛信息反饋給乘客。本文將分析系統軟硬件構成，描述各模塊功能實(shí)現，最后給出系統測試數據。

1 系統構成

本公交智能系統可分為4個(gè)功能模塊，分別是車(chē)載終端、通信網(wǎng)絡(luò )、乘客移動(dòng)終端(站點(diǎn)顯示終端)、SIM300通信監控中心。系統框架結構如圖1所示。車(chē)載終端采集公交車(chē)的站點(diǎn)位置及統計站臺的乘客人數。移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )采用中國移動(dòng)的GPRS網(wǎng)絡(luò )。車(chē)載終端將采集到的數據經(jīng)過(guò)數據融合后按照設計的通信協(xié)議發(fā)送至監控中心接受主機。監控中心是一臺具有Internet接入能力的服務(wù)器，他接受車(chē)載終端經(jīng)由GPRS—Internet發(fā)過(guò)來(lái)的數據包、解析、儲存后將接收的數據可視化至顯示屏，再將數據反饋給站臺乘客。

2 智能交通系統的硬件構成

此智能交通系統以STC12C5A60S2單片機作為主控芯片。STC12C5A60S2單片機具有低功耗，數據處理快的優(yōu)點(diǎn)，可以保證大量信息輸入的時(shí)候安全穩定的處理。該設計通過(guò)GPS接收模塊(UBLOX-4T)，接收GPS衛星信號，然后將數據發(fā)送給主控端，經(jīng)過(guò)單片機內部進(jìn)行數據處理后，在通過(guò)單片機串口1，發(fā)送給NOKIA5110顯示器，將站點(diǎn)的乘客人數呈現給公交車(chē)司機。整個(gè)系統的硬件部分以低功耗、構架簡(jiǎn)單為理念而設計，具有較高的實(shí)際價(jià)值。

3 智能交通系統的軟件設計

智能交通系統的軟件部分包括了GPS模塊對GPS算法的運用從而算出公交車(chē)的經(jīng)緯度，也通過(guò)編程利用單片機將乘客發(fā)送的數據進(jìn)行采集和處理后反饋給公交車(chē)司機。

3.1 GPS定位算法

根據GPS模塊及相關(guān)資料，我們了解到GPS定位算法是按泰勒級數展開(kāi)取至一項進(jìn)行線(xiàn)性化，然后運行最小二乘法進(jìn)行求解，算法中所取的觀(guān)測站坐標的初始值應注意偏差范圍，避免影響主控端對數據的分析判斷。而以公交站點(diǎn)為具體觀(guān)測點(diǎn)，在測試中證明，對不同地點(diǎn)移動(dòng)設備反饋的數據均能正確定位其位置。

3.2 程序流程圖

3.3 軟件數據分析

對于SIM300模塊的控制是利用AT指令的，在實(shí)際的運用中我們用到的AT指令為：

(AT+CMGF=n;AT+CMGR=n;AT+CMGD=n;)

其中在調試的過(guò)程中我們可以利用AT+CMGR=n是獲取第n條短信內容，AT+CMGD是刪除第n條短信。

分析短信部分：

當我們向模塊發(fā)送AT+CMGR=1的時(shí)候就會(huì )相應讀取第一條信息如下：

AT+CMGF=0;

這條指令是直接設置短信的格式為T(mén)EXT.

AT+CMGR=1

OK

+CMGR：“RECREAD”，“+8618998406355”，“13/06/19，08：24：06+32”

456

我們就可以根據返回來(lái)的例子來(lái)寫(xiě)協(xié)議分析短信內容提取有用的信息，

返回短信部分：我們利用的AT指令是(AT+CMGF=0;AT+CSCS=“UCS2”;AT+CMGS=n;)

AT+CMGF=0：信息的格式是中文模式的格式.

AT+CSCS=“UCS2”：信息使用的碼是UCS2.

AT+CMGS=n：是設置短信代碼的長(cháng)度.n的值取決于你短信的長(cháng)度.

如果想控制SIM300發(fā)送一條中文的短信就需要向模塊發(fā)送如下代碼

AT+CMGF=0 設置中文格式

AT+CSCS=“UCS2”

AT+CMGS=23

0011000D91688199486053F5000801086D4B8BD56210529F

最后還要發(fā)一個(gè)結束字符0x1a

這樣就可以向指定號碼發(fā)送一條中文信息.刪除信息部分：

我們直接可以用AT+CMGD=n來(lái)對第n條信息進(jìn)行刪除.返回OK就是正常刪除.

GPS軟件調試：

通過(guò)調試軟件我們可以得到如下信息

$GPRMC，121252.000，A，3958.3032，N，11629.6046，E，15.15，359.95，070306…A*54這一條.

GPRMC數據詳解：

$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11>，12>*hh

其中我們只需要分析前六位數據

1>UTC時(shí)間，hhmmss(時(shí)分秒)格式

2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位

3>緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)

5>經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

6>經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))

這樣我們就可以參照來(lái)寫(xiě)協(xié)議過(guò)濾不要的信息提取定位的信息，

4 系統實(shí)際操作展示

下面以實(shí)際操作展示本設計實(shí)現的功能。當基于SIM300通訊模塊城市智能交通系統啟動(dòng)后，會(huì )自動(dòng)進(jìn)行初始化，操作以3個(gè)站點(diǎn)為例，初始化后監控中心顯示的3個(gè)站點(diǎn)A區、B區、C區，分別顯示0人。當A區有人發(fā)送短信“1”給智能公交通系統后，車(chē)載智能公交系統會(huì )更改A區人數。同時(shí)，智能交通系統會(huì )回復公交車(chē)所在位置。公交車(chē)到站后按按鈕，該站點(diǎn)人數清0，重新統計。

5 結論

隨著(zhù)經(jīng)濟和城市化進(jìn)程的發(fā)展，各地路網(wǎng)結構正日趨完善，各大城市均在對城市智能化交通系統進(jìn)行探討實(shí)踐并完善。智能化交通系統的未來(lái)發(fā)展必將會(huì )借助通信技術(shù)、傳感識別技術(shù)、空間等科學(xué)技術(shù)的改革更新，并與物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進(jìn)技術(shù)相結合，更好地增強道路安全，提高交通系統的運行效率，以有序、流暢的交通系統降低環(huán)境影響。本設計在智能化交通系統方面實(shí)現了乘客與公交車(chē)之間的信息互通，給乘客與公交車(chē)之間提供了更好的信息交互服務(wù)。

通過(guò)此智能交通系統系統，乘客可以利用移動(dòng)終端通過(guò)GPS網(wǎng)絡(luò )將自己的站點(diǎn)位置發(fā)送給智能交通系統，系統統計好各個(gè)站臺的人數顯示給公交車(chē)司機，從而幫助司機清楚每個(gè)站點(diǎn)候車(chē)的乘客人數并且也節省了無(wú)乘客候車(chē)站點(diǎn)的?？繒r(shí)間，與過(guò)去的公交系統相比較有較強的實(shí)際意義和創(chuàng )新性。另外該公交系統還會(huì )將公交車(chē)的地理信息反饋給乘客，這樣乘客清楚公交車(chē)的動(dòng)態(tài)可以更方便的把握自己的時(shí)間，

在當今經(jīng)濟高速發(fā)展的社會(huì )，具有較強的現實(shí)意義。

后期的開(kāi)發(fā)，我們可以在公交站點(diǎn)上設置按鈕或感應服務(wù)裝置，乘客可以通過(guò)此裝置來(lái)實(shí)現發(fā)放GPS信息站點(diǎn)的人數統計信息并且可以在裝置上顯示出公交車(chē)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，更加方便市民出行，從而使城市更加智能化。