基于GPS的智能公交報站系統(tǒng)

近年來，隨著城市公交事業(yè)的迅速發(fā)展，國內(nèi)公交車報站的方式已經(jīng)有了很大改善，由傳統(tǒng)的售票員喊話報站逐漸變?yōu)轳{駛員使用報站器手動報站。

　　雖然手動報站器使用比較方便，但是因為駕駛員需要在保證安全駕駛的前提下進行報站，所以經(jīng)常出現(xiàn)報站不及時，甚至錯報、漏報的現(xiàn)象，而且讓駕駛員在駕駛過程中進行報站也存在安全隱患。采用自動報站的方式可以大大減輕駕駛員的工作量，促進公交系統(tǒng)的現(xiàn)代化進程。要實現(xiàn)自動報站，需要實時測出公交車的位置，以確定公交車是否已經(jīng)到達站點。利用GPS可以確定公交車的地理位置，只需把當(dāng)前位置同公交站點的位置數(shù)據(jù)（經(jīng)、緯度）相比較，就可以知道公交車是否到達站點，使得報站系統(tǒng)具有一定的智能性。這種基于GPS的智能報站系統(tǒng)能夠杜絕駕駛員駕駛過程中因兼顧報站器而帶來的隱患。特別適合因汽車行業(yè)高速發(fā)展而導(dǎo)致交通問題日益嚴峻的我國國情，還可以在重點線路上加入對城市景點風(fēng)貌的相關(guān)介紹。該系統(tǒng)在GPS導(dǎo)航領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域都有著非常大的潛力，具有廣闊的發(fā)展前景。

　　1 系統(tǒng)方案

　　基于GPS的公交車智能報站系統(tǒng)是移動通訊技術(shù)和GPS技術(shù)的結(jié)合，整個系統(tǒng)由S3C24l0ARM9（進階精簡指令集機器）開發(fā)板、SIM548CGPS/GPRS模塊、語音播報模塊、AT89S52單片機以及OCMJ5X10B的LED（發(fā)光二極管）背光寬溫黃綠屏等器件組成。GSM/GPS模塊由GPS分模塊與GSM（全球移動通訊系統(tǒng)）分模塊組成。GPS模塊負責(zé)GPS數(shù)據(jù)接收。公交車在行進過程中，GPS模塊的實測信息同已存儲的位置信息進行比較即可進行自動報站，無需人為干預(yù)，還可實現(xiàn)在固定位置播放某些特定信息，如乘車提示、廣告信息等。GSM模塊用于公交車與調(diào)度室之間的數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)公交車的聯(lián)合調(diào)度，實現(xiàn)調(diào)度中心對公交車的調(diào)度功能。

　　語音播報模塊負責(zé)語音播放，提供進出站以及提示信息等語音的播放。單片機模塊控制按鍵掃描以及LCD顯示。

　　1.1 硬件設(shè)計

　　系統(tǒng)硬件部分主要由S3C2410ARM9開發(fā)板、GPS/GSM模塊、功放模塊、顯示模塊、語音播放模塊及相應(yīng)的外圍電路組成。GPRS模塊和GPS模塊均通過RS232（串口）與ARM處理器相連，而LCD（液晶顯示器）模塊則由單片機控制通過串口與ARM通訊，語音播放模塊通過IIS（InterICSound）、SPI（串行外設(shè)接口）與ARM通訊。硬件連接方式如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

　　GSM/GPS模塊采用SIMCOM公司的GPS/GSM模塊，該模塊是一款四頻GSM/GPRS（通用分組無線服務(wù)技術(shù)）無線模塊，同時支持SiRFStarIIIAGPS技術(shù)。

GSM/GPRS與AGPS技術(shù)的整合使得該模塊可以滿足GPS跟蹤、導(dǎo)航、車輛船舶等設(shè)備和資產(chǎn)的監(jiān)控管理以及其他GPS的應(yīng)用。鍵盤掃描和屏幕顯示由單片機做數(shù)據(jù)處理。鍵盤顯示板主要實現(xiàn)鍵盤掃描、液晶屏幕的顯示并與ARM處理器模塊進行通訊。硬件系統(tǒng)整體框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)組成

　　1.2 軟件總體設(shè)計

　　系統(tǒng)的主要功能由ARM控制，采用C語言進行編程，采用多線程處理相關(guān)功能模塊。執(zhí)行相關(guān)過程如下：

　　系統(tǒng)初始化完成后，依據(jù)GPS定位信息和系統(tǒng)存儲的線路信息計算位置、報站和讀取相關(guān)信息，并由ARM控制車內(nèi)的顯示模塊進行顯示、語音播放以及向數(shù)據(jù)中心進行數(shù)據(jù)傳送。

　　2 設(shè)計實現(xiàn)

　　2.1 系統(tǒng)初始化

　　在系統(tǒng)運行之前，必須用軟件程序?qū)Ω鞑糠诌M行初始化。初始化包括以下幾個部分：

　　ARM以及系統(tǒng)初始化；

　　顯示按鍵模塊初始化；

　　外部器件、接口初始化：主要是GPS、GPRS和語音芯片等設(shè)備的初始化；

　　軟件系統(tǒng)的初始化：設(shè)置全局變量、指針和數(shù)組、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及公交信息初始化。

　　系統(tǒng)軟件部分主要是在主程序中檢測GPS信息，確定公交車當(dāng)前的地理位置，然后決定是否播放語音信息。同時還需要實現(xiàn)按鍵所要求的功能，如切換到手動播報等。本系統(tǒng)的軟件部分開發(fā)工作是基于Linux開發(fā)環(huán)境實現(xiàn)的。根據(jù)系統(tǒng)要完成的功能和各個模塊的運行情況，主程序部分采用了多線程以及消息隊列的方式，可以及時接收GPS數(shù)據(jù)。

　　因為只使用GPRMC幀的數(shù)據(jù)，串行通訊的數(shù)據(jù)量不大，通訊及數(shù)據(jù)處理過程比較快，系統(tǒng)能夠及時播放報站及其他語音信息。公交車途經(jīng)的各站點的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)需要預(yù)先測量好，并存放到系統(tǒng)的數(shù)據(jù)區(qū)，作為對比參考使用。GPRS的信息通過串行口傳遞，采用查詢法，按鍵也使用查詢方式進行接收，以確定按下的是哪個功能鍵。軟件采用C語言編寫，調(diào)試成功后燒錄到Flash中，實現(xiàn)脫機運行。