基于无线通信技术的公交信息系统设计.pdf

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1、信息化研究I n f o r m a t i z a t i o nR e s e a r c hV 0 1 3 6N o 6J u n 2 0 l O基于无线通信技术的公交信息系统设计陆荣镒，何旭平，章琦(南京林业大学机械电子工程学院，江苏省南京市2 1 0 0 3 7)摘要：文中针对目前公交系统的现状提出一种基于短距离无线通信、G P R S 通信技术的公交信息系统设计框架，并进一步论述了系统各组成部分的软硬件设计。在此基础上建立了硬件实验平台进行测试，实验结果达到预期效果。关键词：短距离无线通信；G P R S 通信；n R F 2 4 0 1中图分类号：T N 9 20 引言近年来我国

2、各大城市公共交通建设发展迅速，从公交网络、车辆规模和交通形式等方面已基本满足人们出行的需要，但在各个城市中，包括经济发达的沿海城市，经常可以看到乘客在焦急地等车，目前，站台的功能和服务没有充分发挥出来，尤其是如何在现有技术水平上利用现有车辆和车站条件，为出行者提供更多更好的服务。为此，本文提出一种基于短距离无线通信、G P R S 通信技术的公交信息系统设计框架，并进一步论述了系统各组成部分的软硬件设计引。1 公交信息系统的目标和功能本文的目的是设计一套使用无线短距离通信模块和中国移动的G P R S 无线通信网络，充分利用短距离无线通信技术、计算机应用管理技术、数据库技术等多种信息技术手段，

3、构建完整的公交信息采集、传输、处理和发布的服务和管理平台。公交信息系统结构如图l 所示，最终目标是在每个公交站牌上显示经过该站的所有路公交车的运行位置，即每个站台上有多少辆公交车，站台之间有多少辆车，按不同路数用动态图分别显示在站牌上，使站台上的乘客一目了然。车辆信息同时显示在数据中心电脑屏幕上，供调度中心使用。2 系统设计从图1 看出，公交信息系统主要包括：车载单元、站台控制单元、无线通信系统、信息管理中心。当车载单元感应到站台控制单元的无线信号后，立即发送所在车辆的特定信息给站台控制单元，后者使用G P R S模块通过中国移动公司的G S M G P R S 网络将信息传递到远程信息管理中

4、心，信息经过处理，存储在数据库收稿日期：2 0 1 0-0 4-2 9；修回日期：2 0 1 0-0 5 1 2。整个系统包括：信息管理中心车载终靖车站信息管理终车站L E D 显示图1 公交信息系统结构图中，再进行相关处理后将当前公交路线上的车辆数量动态显示在管理中心的电脑上，同时将处理后的信息发送给站台控制单元，经过处理后显示在站台站牌上，采用数码管显示。系统中车载单元和站台间主要采用短距离无线射频通信(5 0m)，站台和信息管理中心采用G P R S 无线通信HJ，信息管理中心采用D e l p h i7 语言和S Q LS e r v e r2 0 0 0 数据库技术开发。2 1 车载

5、单元硬件设计当公交车进入站台控制单元信号覆盖范围内时，车载单元和站台控制单元自动进行信息交互，完成车辆到站和离站信息登记及其他信息传递功能。车载单位具有灵敏度高、发射功率低、抗干扰能力强、数据传输速牵陕等特点。其总体设计如图2 所示。从图中可以看出，该单元主要由单片机控制器、电源电路、2 4 0 1无线收发模块、通信接口电路等组成。图2 车载硬件设计图4 9 万方数据技术应用信息化研究2 0 1 0 年6 月2 2 站台控制单元硬件设计站台控制单元是智能公交系统的一个核心环节，主要通过短距离无线通信完成对公交车辆进站离站登记和实时信息的采集处理，然后把调制后的信号通过G P R S 网络传输给

6、信息管理中心，信息管理中心分析处理后再把相应信息反馈给站台控制单元，信息经过处理后更新显示系统。站台控制单元的总体结构如图3 所示，由微处理模块、短距离无线通信模块、G P R S 无线通信模块和电源转换模块等部分组成。站台控制单元采用的G P R S 模块是厦门桑荣科技发展有限公司的G P R S C D M AD T US a r o1 0 1 0 p【4J，该模块采用西门子公司工业级G P R S 模块M C 3 5 1，支持双频G s M G P R s，透明数据传输协议，并带有R S-2 3 2 通信接口，使用方便，灵活可靠。图3 车载硬件设计图2 3 车载单元与站台无线通信本系统中

7、采用一对n R F 2 4 0 1 模块进行短距离无线通信，n R F 2 4 0 1 是工作在2 4G 频段的收发两用芯片，室外通信距离在5 0m 左右，可以满足系统运行的要求。在公交系统中除了单辆车进站外，还存在不同路数车辆或者同路数不同车次车辆同时进站的情况，而本系统中采用的无线收发芯片在同一时间只能一对一通信，因此在设计时必须考虑几个车载单元同时向站台控制单元发送信息的情况。设计中采用无线跳频通信的方法来解决同时发送和同频相互干扰的问题，跳频通信过程中的关键是实现发送端和接收端频率的同步，本系统中采用软件同步的方式，即发送端以固定时间间隔在一特定的频率序列上循环跳动，接收端初始时在某一

8、频率上等待接收，接收数据时问远小于发送频率改变间隔，目的是保证尽快接收到此频点的发送数据。因此在多点发送中，只有一个发送模块可以在某一时刻发送成功，而其他发送模块由于与接收端的频率不一致而无法发送成功。这样可以解决多辆车同时进站向站台发送数据的问题。而且系统中将通信频率从一个频道扩展到一个频谱上，提高了通信的可靠性。n R F 2 4 0 1 能实现跳频通信是因为在其寄存器组中有专门的寄存器用于设置R F 信号的工作频率，利用这个功能快速变换寄存器的值就可实现频率变化，5 0 而且n R F 2 4 0 1 的频道转换时间很短，可以满足系统要求。系统中车载作为发送端，站台作为接收端，其工作流程

9、分别如图4、5 所示。系统中把车辆的特殊信息放在有效数据位中，经过站台控制单元一直传送到数据中心后由对应的数据库进行查表解码得到真正的数据，图6 是n R F 2 4 0 1 在突发传递模式下的帧格式。图4 接收端流程图图5 发送端流程图收发地址a 屺校验蕾导犄(4，8 b 缸)有效曩曩(8-4 0b i t)f 8，1 6 b i 0有效披据车蛄代码车辅车牌代码澎出代码图6n R F 2 4 0 1 在突发传递模式下的帧格式2 4 站台与信息管理中心通信站台控制单元与信息管理中心之间距离远，采用中国移动的G S M G P R S 网络作为通信媒介。通信总体示意图见图7，它是点对多点的通信模

10、式，因此信息管理中心需要一个固定的I P 地址，否则当信息管理中心的I P 变化后，站台的信息就无法传送到管理中心。在设计中G P R S 通信硬件均采用厦门桑荣公司的G P R S C D M AD T US a r o1 0 1 0 p 和S a w1 0 0 G S M 工业M o d e m【4】。这两个模块都提供R S-2 3 2 接口，站台控制单元C P U 通过R S-2 3 2 口向G P R S 模块写入数据，后者把数据传送到G S M G P R S 网络上，管理中心的M o d e m可以连入G S M G P R S 网络接收数据，通过P C 机的万方数据第3 6 卷第

11、6 期陆荣鲢，等：基于无线通信技术的公交信息系统设计技术应用R S-2 3 2 口读人计算机中进行处理。图7 站台与信息管理中心通信总体示意图图9 有效数据格式及译码过程2 5 嬲戮妊一咎罂嗓篙糍勰篙芸蜘小譬曼曩理中心黧鬟氅黑窑篓窭篓奠霎荔轰寻磊菇茹茹萧菇叫b一阢一驯哭GPRSP C理中心软件，网络硬件由机和厦门桑荣公司”。似1”小“天心艿纠叫儿削o驯雌号维护薹0妻II萎ll耋0蓁0蓁Il耋卜l蓁II耋0耋图8 管理中心软件功能图符助站台发送到管理中心的有效数据是编码后的信息，需要经过译码才能得到所需的信息，有效数据格式及译码过程如图9 所示。从图中可以看出，有效数据通过查询对应的表格进行译码

12、，然后将所得信息写入车辆进出站信息总表中，系统依据一定的条件定时查询所有站台间的车辆数，然后再将查到的对应公交车数量显示在系统界面上，同时编码数据并将其发送到站台刷新显示。3 实验结果与结论实际测试中，系统用一个车载单元、一个站台控制单元、一对G P R s 通信模块、一台P c 机模拟整个系统，P C 机界面采用D e l p h i7 0 编写。实验中，G P R S 传送图1 0 无线通信系统实验实物图4 结束语为了提高公共交通系统的信息服务水平，本文提出了一种基于短距离无线通信、G P R S 通信技术的公交信息系统设计框架，论述了系统的软、硬件组成，并通过实验验证了系统的有效性。参考

13、文献 1 张宁，黄卫智能公交调度中心的规划和设计 J 交通运输系统工程与信息，2 0 0 4，4(3)：6 5-6 9 2 李铁华，常天海无线通信技术在公交车调度系统的应用 J 城市公共交通，2 0 0 4(5)：3 7 3 9 3 田忠和，陈虎在智能交通系统(I T S)中应用G P R S 技术 J 计算机与数字工程，2 0 0 4，3 2(5)：3 9-4 2 4 厦门桑荣科技发展有限公司S a w1 0 1 0 p 使用说明 M ，2 0 0 4 5 厦门桑荣科技发展有限公司S a w1 0 0 0 G P R S 使用说明 M ，2 0 0 4 陆荣鳢(1 9 6 4 一)，男，硕士

14、，讲师，主要研究方向为智能仪器仪表、自动检测与控制系统。(下转第6 4 页)5 l 万方数据技术应用信息化研究2 0 1 0 年6 月：=：=：=：=：=：=：=；=缩短。这样的好处是可以根据频道数量的变化，增加或减少监控系统的数量，以保证监控的质量和效果。软件工作流程如图4 所示。该方案用P r o t e u s 仿真软件进行了模拟，基本达到了设计要求。图4 监控系统软件工作流程5 结束语采用低成本的双核处理器P A l 6 8 8，可以较好地解决导调画面故障监控中存在的工作量大、监控不准确的问题。但导调画面监控故障的种类和现象比较多，不单是本文提到的几种情况，软件经过升级后可以同时处理更

15、多类型的故障，这就要求我们建立故障现象数据库。参考文献 1 宋茂强通信软件设计基础 M 2 版北京：北京邮电大学出版社，2 0 0 8 2 朱秀昌，刘峰会议电视系统及应用技术 M 北京：人民邮电出版社，1 9 9 9 3 G I S O N J D 多媒体数字压缩原理与标准 M 李煜晖，译北京：电子工业出版社，2 0 0 0 4 王汇源数字图像通信原理与技术 M 北京：国防工业出版社，2 0 0 0 5 孟向蜂，夏明华，何如龙基于嵌入式系统的装备远程故障诊断设计 J 舰船电子工程，2 0 0 9，2 9(6)：1 8 4-1 8 7 6 K e i l C S l 开发系统基本知识 E B O

16、 L h t t p：w e n k u h a i d u c o r n v i e w d e 9 7 e 51 8 9 6 4 b c f 8 4 t O d 5 7 b d f h t m l 泵焉巧i 丽，男，助理工程师，主要研究方向为通信与以及计算机技术。G u i d e dN o t e sP i c t u r e sF a u l tM o n i t o r i n gS y s t e mD e s i g nS O N GH a i d o n g，H EY i n g j i e，M AL i n g l i n g(U n i t9 1 4 0 4o fP L

17、A，Q i n h u a n g d a o0 0 6 6 0 0，C h i n a)A b s t r a c t：F a u l tm o n i t o r i n gf o rt h eg u i d a n c ea n dd e p l o y m e n tf a i l u r e so c c u rf r e q u e n t l y T h i sp a p e rp r o p o s e sal o w c o s td u a l c o r eP A l 6 8 8(M C S 5 1+D S P)p r o c e s s o rs o l u t i o

18、 n，a n dg i v e sh a r d w a r ea n ds o f t w a r ed e s i g nm e t h o d T h i sp r o g r a mn o to n l yt om o n i t o rt h et y p e so ff a i l u r e sp r o p o s e di n t h i st e x t，b u ta l s ot on l o n i t o ra n dp r o c e s s e dm o s to ft h ef a u l t sa f t e rt h es o f t w a r eu p

19、g r a d e M e e t i n gt h ed e f a n c ed e m a n do fa d j u s t m e n to ft h ef a u l tm o n i t o ri nd e v e l o p K e y w o r d s：g u i d e dn o t e s；i m a g e ss c r e e n；m o n i t o r 争夺争 争t 争专-夺夺争争争夺夺争幸争夺争夺争争夺争夺夺争寺“夺夺啼。争辱。辛t 争争。1 争。1 争争。1 争。寺争寺“(上接第5 1 页)D e s i g no fP u b l i cT r a n

20、s p o r t a t i o nI n f o r m a t i o nS y s t e mB a s e do nW i r e l e s sC o m m u n i c a t i o nL UR o n g j i a n，H EX u p i n g，Z H A N GQ i(C o l l e g eo fE l e c t r o n i ca n dM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g，N a n j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y，N a n j i n g2 1 0 0

21、3 7，C h i n a)A b s t r a c t：W i t hr e g a r dt ot h ec u r r e n ts t a t u so fp u b l i ct r a n s p o r t a t i o n，t h i sp a p e rp u t sf o r w a r dad e s i g nf r a m e w o r kf o rt h ep u b l i ct r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do ns h o r t-r a n g ew

22、i r e l e s sc o m m u n i c a t i o na n dG P R Sc o m m u n i c a t i o n S o f t w a r ea n dh a r d w a r ec o m p o s i t i o no ft h es y s t e ma r ed i s c u s s e d，h a r d w a I e x p e r i m e n t a lp l a t f o r mw a sc o n s t r u c t e dt ot e s tt h es y s t e m E x p e r i m e n tr

23、e s u l t sm e e tt h er e q u i r e m e n t so ft h es y s t e m K e y w o r d s：s h o r t r a n g ec o m m u n i c a t i o n；G P R Sc o m m u n i c a t i o n；n R F 2 4 0 16 4 万方数据基于无线通信技术的公交信息系统设计基于无线通信技术的公交信息系统设计作者：陆荣鑑，何旭平，章琦，LU Rongjian，HE Xuping，ZHANG Qi作者单位：南京林业大学机械电子工程学院,江苏省南京市,210037刊名：信息化研究

24、英文刊名：ELECTRONIC ENGINEER年，卷(期)：2010,36(6)参考文献(5条)参考文献(5条)1.厦门桑荣科技发展有限公司 Saro 1000/GPRS使用说明 20042.厦门桑荣科技发展有限公司 Saro 1010p使用说明 20043.田忠和;陈虎 在智能交通系统(ITS)中应用GPRS技术期刊论文-计算机与数字工程 2004(05)4.李铁华;常天海 无线通信技术在公交车调度系统的应用期刊论文-城市公共交通 2004(05)5.张宁;黄卫 智能公交调度中心的规划和设计期刊论文-交通运输系统工程与信息 2004(03)本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1

25、.陈昊.奚砚涛.CHEN Hao.XI Yan-tao 城市公交信息查询系统的建立与实现期刊论文-测绘与空间地理信息2010,33(3)2.徐悦文.徐美珠 物联之舞无限创新苏州移动特色智能公交建设纪实期刊论文-江苏通信2010,26(3)3.胡伟.HU Wei SNMP在运维系统公交OBU终端的设计和实现研究期刊论文-电脑知识与技术2010,06(22)4.霄诺钧 3G技术引领公交企业更优秀期刊论文-交通世界（运输车辆）2010(7)5.陈章龙.余厚全.倪腾飞 基于ZigBee的信息家电远程监控方案设计期刊论文-现代计算机（专业版）2007(11)6.严维 广州市公交企业GPS智能调度系统建设探讨期刊论文-科技资讯2010(22)7.高新华 基于Web Service的公交数据共享平台的设计与实现期刊论文-人民公交2010(7)8.蔡振辉 射频识别技术在公交站场车辆管理中的应用期刊论文-广东科技2010,19(6)9.童蔚苹.蔡先华.徐立臻 基于PDA的公交信息数据库设计与查询算法期刊论文-现代测绘2004,27(3)10.李娟 H3G智能监控打造世博第一大门期刊论文-上海信息化2010(9)本文链接：http:/