無(wú)線(xiàn)通信在智能公交系統上的設計應用

公共交通具有個(gè)體交通無(wú)法比擬的強大優(yōu)勢，優(yōu)先發(fā)展城市公共交通系統是解決大、中城市交通問(wèn)題的最佳途徑。近年來(lái)，城市公交系統的智能化已成為公共交通研究領(lǐng)域的主要方向。國內現有試運行的智能公交系統大部分都采用GPS全球定位系統進(jìn)行定位， 同時(shí)采用GPRS網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行數據傳輸。車(chē)載GPS模塊可以實(shí)時(shí)獲取位置、方向、時(shí)間等導航定位數據， 然后通過(guò)車(chē)載GPRS模塊將數據傳至監控中心，從而實(shí)現車(chē)輛的定位和監控。監控中心則可將車(chē)輛的實(shí)時(shí)信息或公告信息通過(guò)電子站牌的GPRS模塊發(fā)送給電子站牌，以估算到站時(shí)間和距離，然后顯示在電子站牌上。盡管現有試運行的智能公交系統定位覆蓋面廣、精度高， 可以實(shí)現車(chē)輛的全范圍定位和監控。但在實(shí)際運行過(guò)程中， 仍然存在以下不足：

1、GPS信號在隧道和高架橋等環(huán)境下會(huì )存在盲點(diǎn)

2、運行中需將GPS信息通過(guò)GPRS發(fā)到監控中心， 再由監控中心通過(guò)GPRS發(fā)送顯示信息給電子站牌， 因此運營(yíng)費用較高；

3、GPRS模塊價(jià)格昂貴， 公交車(chē)數量眾多且都必須安裝GPRS模塊， 硬件成本高；

4、不能實(shí)現公交車(chē)與站牌的通信，也不能實(shí)現提前報站等服務(wù)。

一、系統總體方案

由于城市公路面積較小，道路集中，公交線(xiàn)路密集，電子站牌間距大多在500米左右， 因此，監控中心沒(méi)有必要對公交車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)全范圍的監控， 而只需知道公交車(chē)的站牌區間范圍便可大致定位。

為吸取現有智能公交系統方案的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)， 并結合城市自身特點(diǎn)， 本文把ZigBee短距離無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)引入到智能公交系統中， 對國內現有試運行的智能公交系統普遍采用的GPS定位、GPRS信息傳輸的方案進(jìn)行了數據傳輸方式的改進(jìn)

公交車(chē)終端可根據車(chē)載GPS模塊實(shí)時(shí)定位公交車(chē)的位置信息， 并與各個(gè)站牌的位置信息進(jìn)行對比，當其到達某個(gè)站牌時(shí)， 公交車(chē)自動(dòng)語(yǔ)音報站， 同時(shí)用LCD屏顯示到站信息。

電子站牌終端和公交車(chē)終端可通過(guò)ZigBee短距離無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。公交車(chē)可實(shí)現提前報站。當公交車(chē)到達某個(gè)站牌后， 便把自己的車(chē)輛信息、狀態(tài)信息等打包發(fā)送給站牌。電子站牌收到管理中心的信息后，便將公交車(chē)的位置信息顯示在站牌的電子地圖上。

管理中心服務(wù)器和電子站牌終端可通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通信。電子站牌終端通過(guò)GPRS模塊的無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)， 以對收到的公交車(chē)信息進(jìn)行處理并重新封裝，然后發(fā)送到無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中。服務(wù)器端一般是連接Internet的PC機，可通過(guò)TCP/IP協(xié)議接收互聯(lián)網(wǎng)上的信息， 同時(shí)可向電子站牌終端發(fā)送運行線(xiàn)路上公交車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息和公告信息。服務(wù)器可通過(guò)數據庫進(jìn)行信息的管理和查詢(xún)，以方便公交公司的管理和調度。

二、系統硬件設計

車(chē)載終端的硬件組成

本系統中的車(chē)載終端硬件主要包括電源模塊或電源接入模塊、ARM處理器、RAM、FLASH、GPS定位模塊、ZigBee射頻傳輸模塊、視頻監控模塊、LCD顯示模塊、串口和調試模塊、車(chē)內人數統計模塊和語(yǔ)音模塊等。下圖所示是系統中車(chē)載終端的硬件組成框圖。

車(chē)載終端硬件組成框圖

ARM嵌入式處理器是整個(gè)車(chē)載終端的核心，可通過(guò)各種接口與各功能模塊相連接。本車(chē)載終端選用韓國三星公司的一款基于A(yíng)RM920T內核的16/32位RISC嵌入式微處理器S3C2410.S3C2410的運行頻率可以達到203 MHz, 主要面向手持設備等高性?xún)r(jià)比、低功耗的應用。

在智能公交系統中，系統定位模塊一般采用GPS-OEM （ Original EquipmentManufacture） 板。

在嵌入式車(chē)載終端系統中，選用GPS模塊時(shí)， 通常應考慮定位精度、價(jià)格、功耗、體積、抗干擾能力等幾個(gè)因素。根據以上原則，本設計選用億佰特公司的GPRS模塊來(lái)實(shí)現定位。

EBYTE是一家專(zhuān)業(yè)做無(wú)線(xiàn)底層開(kāi)發(fā)的公司，公司的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品主要用于其他做產(chǎn)品生產(chǎn)的公司用于二次開(kāi)發(fā)，因此EBYTE的無(wú)線(xiàn)串口等產(chǎn)品功能集成豐富，并且功耗控制的非常低。EBYTE的無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品比較豐富，有170M、230M、433M、495M、868M、915M、2.4G等頻段的無(wú)線(xiàn)模塊，藍牙、WFI類(lèi)產(chǎn)品也很多，無(wú)需用戶(hù)開(kāi)發(fā)，直接用串口或者485\232就可以進(jìn)行數據傳輸。產(chǎn)品的內部控制器基本都是采用進(jìn)口的單片機實(shí)現，性能穩定，資源豐富，功耗也低。有興趣的讀者可以去3W-EBYTE-COM了解，有很多值得學(xué)習和借鑒。

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