無線通訊在智慧公交系統上的設計應用

公共交通具有個體交通無法比擬的強大優勢，優先發展城市公共交通系統是解決大、中城市交通問題的最佳途徑。近年來，城市公交系統的智慧化已成為公共交通研究領域的主要方向。國內現有試執行的 智慧公交系統大部分都採用 GPS全球定位系統進行定位， 同時採用 GPRS網路進行資料傳輸。車載 GPS模組可以實時獲取位置、方向、時間等導航定位資料， 然後透過車載 GPRS模組將資料傳至監控中心，從而實現車輛的定位和監控。監控中心則可將車輛的實時資訊或公告資訊透過電子站牌的 GPRS模組傳送給電子站牌，以估算到站時間和距離，然後顯示在電子站牌上。儘管現有試執行的智慧公交系統定位覆蓋面廣、精度高， 可以實現車輛的全範圍定位和監控。但在實際執行過程中， 仍然存在以下不足：

1、GPS訊號在隧道和高架橋等環境下會存在盲點

2、執行中需將 GPS資訊透過 GPRS發到監控中心， 再由監控中心透過 GPRS傳送顯示資訊給電子站牌， 因此運營費用較高；

3、 GPRS模組價格昂貴， 公交車數量眾多且都必須安裝 GPRS模組， 硬體成本高；

4、不能實現公交車與站牌的通訊，也不能實現提前報站等服務。

一、 系統總體方案

由於城市公路面積較小，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，監控中心沒有必要對公交車進行實時全範圍的監控， 而只需知道公交車的站牌區間範圍便可大致定位。

為吸取現有智慧公交系統方案的優點，克服其缺點， 並結合城市自身特點， 本文把 ZigBee短距離 無線通訊技術引入到智慧公交系統中， 對國內現有試執行的智慧公交系統普遍採用的 GPS定位、 GPRS資訊傳輸的方案進行了資料傳輸方式的改進

公交車終端可根據車載 GPS模組實時定位公交車的位置資訊， 並與各個站牌的位置資訊進行對比，當其到達某個站牌時， 公交車自動語音報站， 同時用 LCD屏顯示到站資訊。

電子站牌終端和公交車終端可透過 ZigBee短距離無線通訊網路進行通訊。公交車可實現提前報站。當公交車到達某個站牌後， 便把自己的車輛資訊、狀態資訊等打包傳送給站牌。電子站牌收到管理中心的資訊後，便將公交車的位置資訊顯示在站牌的電子地圖上。

管理中心伺服器和電子站牌終端可透過 GPRS無線通訊網路進行通訊。電子站牌終端透過 GPRS模組的無線聯網， 以對收到的公交車資訊進行處理並重新封裝，然後傳送到無線網路中。伺服器端一般是連線 Internet的 PC機，可透過 TCP/IP協議接收網際網路上的資訊， 同時可向電子站牌終端傳送執行線路上公交車的實時位置資訊和公告資訊。伺服器可透過資料庫進行資訊的管理和查詢，以方便公交公司的管理和排程。

二、系統硬體設計

車載終端的硬體組成

本系統中的車載終端硬體主要包括電源模組或電源接入模組、 ARM處理器、 RAM、 FLASH、 GPS定位模組、 ZigBee射頻傳輸模組、影片監控模組、 LCD顯示模組、串列埠和除錯模組、車內人數統計模組和語音模組等。下圖所示是系統中車載終端的硬體組成框圖。

車載終端硬體組成框圖

ARM嵌入式處理器是整個車載終端的核心，可透過各種介面與各功能模組相連線。本車載終端選用韓國三星公司的一款基於 ARM920T核心的 16/32位 RISC嵌入式微處理器 S3C2410.S3C2410的執行頻率可以達到 203 MHz, 主要面向手持裝置等高價效比、低功耗的應用。

在智慧公交系統中，系統定位模組一般採用 GPS-OEM （  Original EquipmentManufacture） 板。

在嵌入式車載終端系統中，選用 GPS模組時， 通常應考慮定位精度、價格、功耗、體積、抗干擾能力等幾個因素。根據以上原則，本設計選用億佰特公司的 GPRS模組來實現定位。

成都億佰特電子科技公司是一家專業做無線底層開發的公司，公司的無線產品主要用於其他做產品生產的公司用於二次開發，因此 億佰特 的無線串列埠等產品功能整合豐富，並且功耗控制的非常低。億佰特的無線產品比較豐富，有 170M、 230M、 433M、 495M、 868M、 915M、 2.4G等頻段的無線模組，藍芽、 WFI類產品也很多，無需使用者開發，直接用串列埠或者 485\232就可以進行資料傳輸。產品的內部控制器基本都是採用進口的微控制器實現，效能穩定，資源豐富，功耗也低。有興趣的讀者可以去億佰特官網瞭解，有很多值得學習和借鑑。