基于无线通信技术的公交信息系统设计

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1、万方数据信息化研究InformatizationResearchV01．36No．6Jun．20lO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210037)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、GPRS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；GPRS通信；nRF2401中图分类号：TN920引言近年来我

2、国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、GPRS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GPRS无线通

3、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，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

4、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GPRS模块通过中国移动公司的GSM／GPRS网络将信息传递到远程信息管理中心，信息经过处理，存储在数据库收稿日期：2010-04-29；修回日期：2010-05．12。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LED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

5、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(50m)，站台和信息管理中心采用GPRS无线通信HJ，信息管理中心采用Delphi7语言和SQLServer2000数据库技术开发。2．1车载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、2401无线收发模

6、块、通信接口电路等组成。图2车载硬件设计图·49·万方数据·技术应用·信息化研究2010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GPRS网络传输给信息管理中心，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、GPRS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

7、GPRS模块是厦门桑荣科技发展有限公司的GPRS／CDMADTUSaro1010p【4J，该模块采用西门子公司工业级GPRS模块MC351，支持双频GsM／GPRs，透明数据传输协议，并带有RS-232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采用一对nRF2401模块进行短距离无线通信，nRF2401是工作在2．4G频段的收发两用芯片，室外通信距离在50m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

8、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，