智能公交報(bào)站系統(tǒng)

北斗衛(wèi)星的智能公交報(bào)站系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)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(shí)現(xiàn)完全的智能化，比方公交車報(bào)站只能由人工按鍵來實(shí)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(bào)站，這就增加了駕駛員的操作負(fù)擔(dān)，駕駛員開車時(shí)為報(bào)站而分散精力，存在一定的平安隱患，同時(shí)也往往出現(xiàn)誤報(bào)、漏報(bào)甚至干脆不報(bào)等現(xiàn)象，給乘客帶來了很大的不便。因此，公交車對自動報(bào)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(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。公交車在行駛時(shí)，安裝在車身上的北斗衛(wèi)星定位模塊實(shí)時(shí)采集汽車所在的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)，與站點(diǎn)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(bào)站，使公交車自身具備自動報(bào)站的功能，解決傳統(tǒng)公交手動報(bào)站而產(chǎn)生的誤報(bào)、漏報(bào)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(gè)定位精度的要求。1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)整個(gè)北斗衛(wèi)星智能公交報(bào)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(diǎn)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(bào)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(diǎn)的經(jīng)緯度，與事先測量的每個(gè)站點(diǎn)的經(jīng)緯度比照，通過計(jì)算得出公交車是否已經(jīng)進(jìn)入站點(diǎn)附近，如果已靠近站點(diǎn)，那么通過LED點(diǎn)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(bào)下一站點(diǎn)的名稱，同時(shí)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(shí)〔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(bào)站。在汽車行進(jìn)過程中，LED點(diǎn)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(bào)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(yùn)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(bào)。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(dú)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(shí)間(TTFF)同時(shí)具有能耗低〔僅350mW〕的特點(diǎn)，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(diǎn)陣顯示屏作為一種新型的顯示器件，是由多個(gè)發(fā)光二極管按矩陣形式排列封裝而成，通常用來顯示時(shí)間、圖文等信息。本設(shè)計(jì)點(diǎn)陣顯示屏由6塊16*16點(diǎn)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(gè)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個(gè)16*16點(diǎn)漢字，和128個(gè)16*8點(diǎn)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(bào)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(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)過程中采用大面積接地、濾波和電源隔離等優(yōu)化設(shè)計(jì)，以增加電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。圖6智能公交報(bào)站系統(tǒng)電路原理圖2.3軟件程序設(shè)計(jì)檢測系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)采用C語言，程序設(shè)計(jì)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(jì)中，首先對各個(gè)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(shí)時(shí)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(shí)，通過MP3語音模塊和顯示屏預(yù)報(bào)即將到達(dá)的站點(diǎn)提醒乘客，當(dāng)公交車出站之后預(yù)報(bào)下一個(gè)將要到達(dá)的站點(diǎn)。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(bào)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(yàn)自動報(bào)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(gè)點(diǎn)模擬為公交站點(diǎn)，在系統(tǒng)中設(shè)定公交車進(jìn)入站點(diǎn)附近20左右進(jìn)行報(bào)站，開始播報(bào)到達(dá)站點(diǎn)，公交車駛出站點(diǎn)20米范圍為出站，開始預(yù)報(bào)下一個(gè)站。測試實(shí)際報(bào)站離站點(diǎn)的距離和設(shè)定值的誤差。經(jīng)過實(shí)際測試，得出如下數(shù)據(jù)。站點(diǎn)測試次數(shù)站點(diǎn)1站點(diǎn)2站點(diǎn)3站點(diǎn)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(shí)際報(bào)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(bào)站實(shí)時(shí)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(bào)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(bào)站，防止人工報(bào)站會誤報(bào)、漏報(bào)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(bào),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(bào)〔信息科學(xué)版