智能公交報站系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星的智能公交報站系統(tǒng)設(shè)計城市公共交通是城市建設(shè)和開展的重要組成局部，隨著城市的擴(kuò)建，人們生活節(jié)奏的加快，公共交通問題顯得日益重要。在我國城市里，公交車仍然是城市交通的主體，它的效勞質(zhì)量與市民們的生活息息相關(guān)，也是衡量一個城市的文明指標(biāo)。而國內(nèi)大多數(shù)城市現(xiàn)有的公交車還是采用傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)，沒有實現(xiàn)完全的智能化，比方公交車報站只能由人工按鍵來實現(xiàn)，離不開駕駛員的相應(yīng)操作，公交車司機(jī)要一邊開車一邊按鍵報站，這就增加了駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，駕駛員開車時為報站而分散精力，存在一定的平安隱患，同時也往往出現(xiàn)誤報、漏報甚至干脆不報等現(xiàn)象，給乘客帶來了很大的不便。因此，公交車對自動報站系統(tǒng)的需求也日益強(qiáng)烈。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制的全球衛(wèi)星定位與通信系統(tǒng)〔BDS〕，是繼美全球定位系統(tǒng)〔GPS〕和俄GLONASS之后第三個成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。公交車在行駛時，安裝在車身上的北斗衛(wèi)星定位模塊實時采集汽車所在的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，與站點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)進(jìn)行比照、分析，判斷是否需要LED顯示屏和語音模塊報站，使公交車自身具備自動報站的功能，解決傳統(tǒng)公交手動報站而產(chǎn)生的誤報、漏報等問題。一般公交車對車輛定位的精度要求在20米左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)可以滿足這個定位精度的要求。1系統(tǒng)方案設(shè)計整個北斗衛(wèi)星智能公交報站系統(tǒng)由主控芯片、北斗衛(wèi)星模塊、MP3語音模塊、LCD顯示模塊、LED點陣顯示模塊、控制按鍵、溫濕度傳感器、電源模塊等8局部組成。報站系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。在公交車的行進(jìn)過程中，安裝在車身上的北斗衛(wèi)星模塊不斷的采集當(dāng)前公交車所處地點的經(jīng)緯度，與事先測量的每個站點的經(jīng)緯度比照，通過計算得出公交車是否已經(jīng)進(jìn)入站點附近，如果已靠近站點，那么通過LED點陣顯示屏和MP3語音模塊向乘客發(fā)出到站的提示，在車輛出站之后，立即向乘客預(yù)報下一站點的名稱，同時駕駛員可以通過LCD液晶屏觀察車輛行駛情況。當(dāng)北斗衛(wèi)星模塊失效時〔損壞或者公交車進(jìn)入隧道無法接收到信號〕，才由駕駛員手動控制報站。在汽車行進(jìn)過程中，LED點陣屏也會滾動顯示車內(nèi)的一些情況〔如溫濕度情況〕。圖1智能公交報站系統(tǒng)系統(tǒng)框圖2系統(tǒng)平臺構(gòu)成2.1硬件局部處理器選用宏晶科技〔STC〕的STC12C5A60S2芯片，機(jī)器周期1T，速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)的8-12倍，有64K的應(yīng)用程序空間和1280字節(jié)的RAM，具有雙串口，運算能力強(qiáng)，主要負(fù)責(zé)對解析北斗衛(wèi)星發(fā)送到單片機(jī)的數(shù)據(jù)包并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以及控制屏幕顯示和語音播報。北斗衛(wèi)星模塊采用和芯星通公司的UM220芯片，定位精度可以到達(dá)3m，速度精度為0.1m/s,支持單系統(tǒng)獨立定位和多系統(tǒng)聯(lián)合定位，先進(jìn)的多路徑抑制技術(shù)，在弱信號環(huán)境下有卓越的信號接收能力和快速的第一次定位時間(TTFF)同時具有能耗低〔僅350mW〕的特點，非常適合用于公交車定位。圖2北斗衛(wèi)星定位模塊MP3語音模塊采用BAT系列MP3語音模塊，可以選擇的工作模式有MP3模式、直放模式、并行模式和串行模式，單片機(jī)通過串口與該模塊進(jìn)行通訊，只要將事前錄好的語音按照規(guī)定的格式存儲到flash中，通過單片機(jī)發(fā)送相關(guān)的命令，就能對其進(jìn)行控制。圖3BAT系列MP3語音模塊LED點陣顯示屏作為一種新型的顯示器件，是由多個發(fā)光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通常用來顯示時間、圖文等信息。本設(shè)計點陣顯示屏由6塊16*16點陣屏拼接而成，采用動態(tài)掃描的顯示方法〔將發(fā)光二極管逐個點亮，只要速度足夠快，由于人眼的視覺暫留現(xiàn)象，就能夠看到顯示屏上穩(wěn)定的圖形〕，通過PCtoLCD2003取模軟件可以將希望顯示的文字轉(zhuǎn)換成字模。圖4LED點陣模塊LCD12864是帶中文字庫的液晶顯示屏，具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面。圖512864LCD液晶顯示模塊(b)(a)2.2(b)(a)智能公交報站系統(tǒng)的原理圖如下圖，北斗衛(wèi)星模塊、語音模塊、顯示系統(tǒng)及能均通過STC單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，系統(tǒng)輸入電壓為7.3V通過LM7805降壓芯片將至5V。整個系統(tǒng)電路設(shè)計過程中采用大面積接地、濾波和電源隔離等優(yōu)化設(shè)計，以增加電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。圖6智能公交報站系統(tǒng)電路原理圖2.3軟件程序設(shè)計檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計采用C語言，程序設(shè)計包括串口初始化、LCD液晶屏初始化、MP3語音模塊初始化及數(shù)據(jù)采集分析程序等編程。系統(tǒng)設(shè)計中，首先對各個模塊進(jìn)行連接檢測和初始化，如果初始化成功，串口1開始采集北斗模塊發(fā)送過來的數(shù)據(jù)包(如圖7)，并解析得到需要的經(jīng)緯度信息，處理器通過將實時數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行比照，分析公交車進(jìn)站、出站情況。當(dāng)公交車將要進(jìn)站時，通過MP3語音模塊和顯示屏預(yù)報即將到達(dá)的站點提醒乘客，當(dāng)公交車出站之后預(yù)報下一個將要到達(dá)的站點。假設(shè)在車車行駛途中突然失去北斗衛(wèi)星信號，那么啟用按鍵控制模式，手動控制報站，并且繼續(xù)監(jiān)測是否有信號，當(dāng)信號恢復(fù)后，繼續(xù)試驗自動報站。圖7北斗定位信息數(shù)據(jù)包圖8程序流程圖3測試結(jié)果及分析我們選取4個點模擬為公交站點，在系統(tǒng)中設(shè)定公交車進(jìn)入站點附近20左右進(jìn)行報站，開始播報到達(dá)站點，公交車駛出站點20米范圍為出站，開始預(yù)報下一個站。測試實際報站離站點的距離和設(shè)定值的誤差。經(jīng)過實際測試，得出如下數(shù)據(jù)。站點測試次數(shù)站點1站點2站點3站點4到站出站到站出站到站出站到站出站121.3(米)19.219.420.319.920.019.720.0219.520.317.419.320.418.618.821.5317.119.218.518.620.919.020.719.4420.921.520.322.919.919.318.622.3平均值19.720.319.6520.320.319.319.420.8誤差1.5%1.5%3.75%1.5%1.5%3.5%3.0%4.0%根據(jù)測試數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)實際報站距離和設(shè)定值〔20米〕的誤差沒有超過5%，到達(dá)了較高的報站實時性。4結(jié)論通過以上測試，發(fā)現(xiàn)利用北斗衛(wèi)星進(jìn)行公交報站有著較高的準(zhǔn)確度和可行性，經(jīng)過不斷的測試和改良，可以代替人工手動報站，防止人工報站會誤報、漏報等問題。為公交車駕駛員減輕負(fù)擔(dān)。對公交車智能化有著十分重要的意義。[參考文獻(xiàn)]譚述森.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的開展與思考[J].宇航學(xué)報,200829(2).楊軍.我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)應(yīng)用需求及效益分析[J].武漢大學(xué)學(xué)報〔信息科學(xué)版