無線通信在智能公交系統(tǒng)上的設(shè)計(jì)應(yīng)用

公共交通具有個(gè)體交通無法比擬的強(qiáng)大優(yōu)勢，優(yōu)先發(fā)展城市公共交通系統(tǒng)是解決大、中城市交通問題的最佳途徑。近年來，城市公交系統(tǒng)的智能化已成為公共交通研究領(lǐng)域的主要方向。國內(nèi)現(xiàn)有試運(yùn)行的智能公交系統(tǒng)大部分都采用GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行定位， 同時(shí)采用GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。車載GPS模塊可以實(shí)時(shí)獲取位置、方向、時(shí)間等導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)， 然后通過車載GPRS模塊將數(shù)據(jù)傳至監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)車輛的定位和監(jiān)控。監(jiān)控中心則可將車輛的實(shí)時(shí)信息或公告信息通過電子站牌的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(xiàn)有試運(yùn)行的智能公交系統(tǒng)定位覆蓋面廣、精度高， 可以實(shí)現(xiàn)車輛的全范圍定位和監(jiān)控。但在實(shí)際運(yùn)行過程中， 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(yùn)行中需將GPS信息通過GPRS發(fā)到監(jiān)控中心， 再由監(jiān)控中心通過GPRS發(fā)送顯示信息給電子站牌， 因此運(yùn)營費(fèi)用較高；

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

4、不能實(shí)現(xiàn)公交車與站牌的通信，也不能實(shí)現(xiàn)提前報(bào)站等服務(wù)。

一、系統(tǒng)總體方案

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

為吸取現(xiàn)有智能公交系統(tǒng)方案的優(yōu)點(diǎn)，克服其缺點(diǎn)， 并結(jié)合城市自身特點(diǎn)， 本文把ZigBee短距離無線通信技術(shù)引入到智能公交系統(tǒng)中， 對國內(nèi)現(xiàn)有試運(yùn)行的智能公交系統(tǒng)普遍采用的GPS定位、GPRS信息傳輸?shù)姆桨高M(jìn)行了數(shù)據(jù)傳輸方式的改進(jìn)

公交車終端可根據(jù)車載GPS模塊實(shí)時(shí)定位公交車的位置信息， 并與各個(gè)站牌的位置信息進(jìn)行對比，當(dāng)其到達(dá)某個(gè)站牌時(shí)， 公交車自動(dòng)語音報(bào)站， 同時(shí)用LCD屏顯示到站信息。

電子站牌終端和公交車終端可通過ZigBee短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。公交車可實(shí)現(xiàn)提前報(bào)站。當(dāng)公交車到達(dá)某個(gè)站牌后， 便把自己的車輛信息、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GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。電子站牌終端通過GPRS模塊的無線聯(lián)網(wǎng)， 以對收到的公交車信息進(jìn)行處理并重新封裝，然后發(fā)送到無線網(wǎng)絡(luò)中。服務(wù)器端一般是連接Internet的PC機(jī)，可通過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(yùn)行線路上公交車的實(shí)時(shí)位置信息和公告信息。服務(wù)器可通過數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息的管理和查詢，以方便公交公司的管理和調(diào)度。

二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

車載終端的硬件組成

本系統(tǒng)中的車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(jiān)控模塊、LCD顯示模塊、串口和調(diào)試模塊、車內(nèi)人數(shù)統(tǒng)計(jì)模塊和語音模塊等。下圖所示是系統(tǒng)中車載終端的硬件組成框圖。

車載終端硬件組成框圖

ARM嵌入式處理器是整個(gè)車載終端的核心，可通過各種接口與各功能模塊相連接。本車載終端選用韓國三星公司的一款基于ARM920T內(nèi)核的16/32位RISC嵌入式微處理器S3C2410.S3C2410的運(yùn)行頻率可以達(dá)到203 MHz, 主要面向手持設(shè)備等高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用。

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

在嵌入式車載終端系統(tǒng)中，選用GPS模塊時(shí)， 通常應(yīng)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(jù)以上原則，本設(shè)計(jì)選用億佰特公司的GPRS模塊來實(shí)現(xiàn)定位。

EBYTE是一家專業(yè)做無線底層開發(fā)的公司，公司的無線產(chǎn)品主要用于其他做產(chǎn)品生產(chǎn)的公司用于二次開發(fā)，因此EBYTE的無線串口等產(chǎn)品功能集成豐富，并且功耗控制的非常低。EBYTE的無線產(chǎn)品比較豐富，有170M、230M、433M、495M、868M、915M、2.4G等頻段的無線模塊，藍(lán)牙、WFI類產(chǎn)品也很多，無需用戶開發(fā)，直接用串口或者485232就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。產(chǎn)品的內(nèi)部控制器基本都是采用進(jìn)口的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，性能穩(wěn)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(xí)和借鑒。

審核編輯黃宇