基于GPS的智能公交報站系統(tǒng)

　　由于該GPS模塊設置信息掉電丟失，在每次系統(tǒng)啟動時均要對該GPS模塊進行初始化。將模塊設置成每秒鐘輸出一次GPS信息。

　　系統(tǒng)啟動后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據(jù)解析出來的經(jīng)緯度信息與數(shù)據(jù)區(qū)中存儲的站點信息比較，計算出實際距離。如果距離到達閥值時，啟動GPS報站中斷。

　　該GPS模塊接收模塊遵循NMEA.0183協(xié)議，可以輸出多種格式的數(shù)據(jù)幀，均以MYM開頭。輸出數(shù)據(jù)采用的是ASCII碼字符，內容包含了緯度、經(jīng)度、速度、日期、航向及衛(wèi)星狀況等信息。幀格式達10余種，該系統(tǒng)所使用的僅限于$GPRMC定位數(shù)據(jù)幀格式。

　　系統(tǒng)啟動后，通過串口對GPS模塊進行設置，由于系統(tǒng)對實時性要求不高，將GPS設置為每秒鐘輸出一次RMC數(shù)據(jù)。提取GPRMC語句的思路是設置一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，把接收到的GPS數(shù)據(jù)都放入這個緩沖區(qū)，當緩沖區(qū)滿了的時候就在緩沖區(qū)中查找是否接受到GPRMC定位語句，如果沒有接收到則重新接收GPS數(shù)據(jù)。如果找到了GPRMC定位語句則還要判斷該語句在緩沖區(qū)中的位置離緩沖區(qū)的最大字節(jié)數(shù)是否大于62個字節(jié)（因為本程序中需要的GPRMC定位語句所包含的字節(jié)數(shù)為62），然后通過多程序提取相關經(jīng)緯度、時間和速度等信息并通過數(shù)據(jù)處理線程進行相關處理。系統(tǒng)工作流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)工作流程

　　2.3 GPRS無線通訊模塊

　　由于GSM模塊內嵌TCP/IP協(xié)議，可以直接調用AT命令與服務器通過TCP、UDP通訊。無線通訊分為上行數(shù)據(jù)轉換模塊和通訊模塊2個模塊。

　　上行數(shù)據(jù)轉換模塊的主要功能是把接收到的GPS數(shù)據(jù)或是相關的狀態(tài)信息轉換成約定好的數(shù)據(jù)格式以便同主信息中心的通訊。該模塊會判斷需要轉換的數(shù)據(jù)是GPS數(shù)據(jù)信息還是相關狀態(tài)信息或是二者都有，然后選擇相應的轉換程序。由上面的介紹可以知道接收到的GPS數(shù)據(jù)都是順序存放在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)當中的，需要什么數(shù)據(jù)就到緩沖區(qū)中相應的位置提取就可以了。數(shù)據(jù)都是以字符形式存放的，所以實際要用的時候必須先轉換成整形數(shù)據(jù)。

　　下行數(shù)據(jù)轉換模塊的功能與上行數(shù)據(jù)轉化模塊的功能相反，它將主信息中心發(fā)送的命令進行識別后發(fā)送給車載終端，并通知用戶界面模塊顯示。

　　通訊模塊的主要任務是完成車載終端與監(jiān)控中心的通訊，它既可以通過GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)與主信息中心的無線通訊。如果車載終端與上位機的距離隔的很遠可以直接通過GPRS網(wǎng)絡與監(jiān)控中心進行連接，而且通過SIM548C模塊連接GPRS網(wǎng)絡與監(jiān)控中心連接也非常方便，只需向GPRS模塊發(fā)送幾條AT命令就可以了，但是監(jiān)控中心必須有因特網(wǎng)的固定IP。啟動車載終端的同時SIM548C模塊也會被啟動，這是模塊會自動連接上GPRS網(wǎng)絡進入命令模式。撥號成功以后就連接上了GPRS網(wǎng)絡了，然后對與SIM548C模塊連接的串口進行讀寫操作就可以實現(xiàn)與監(jiān)控中心的無線通訊。

　　在測試中發(fā)現(xiàn)，由于無線信號存在差異，在某些網(wǎng)絡信號較差的地方容易與主信息中心失去網(wǎng)絡連接。為解決這一問題，在系統(tǒng)中采用多線程監(jiān)視網(wǎng)絡連接狀態(tài)，一旦失去網(wǎng)絡連接，立即與主信息中心重新連接。

　　2.4 語音播放模塊

　　語音播放采用飛利浦SPI接口音頻芯片，驅動為Linux下的聲卡設備。通過S3C2410SPI控制音頻芯片，通過IIS傳送音頻數(shù)據(jù)，最終將音頻芯片驅動成系統(tǒng)下的標準聲卡設備。

　　在語音報站時，需要為公交車上的喇叭提供語音信號，功放電路采用MAXIM功放模塊，該功放模塊采用單端輸入的方式，輸入的負端直接接地。

　　該功放模塊為單聲道/立體聲、D類音頻功率放大器，能向8立體聲負載提供高達221W功率，或向單聲道4負載提供高達142W功率，效率高達87%。該功放模塊兼具D類放大器的效率和AB類放大器的性能，無需大體積散熱器，降低了功耗。該功放模塊采用+10~+18V單電源供電，可驅動BTL配置的負載。

　　用于播放報站、廣告和信息等語音的播放器選用基于開源的播放器，在源代碼的基礎上進行修改，形成適合播放短小音頻的播放線程，為系統(tǒng)體統(tǒng)音頻播放功能。

　　2.5 顯示按鍵模塊

　　鍵盤掃描和屏幕顯示由51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。

　　顯示按鍵模塊通過串口與數(shù)據(jù)處理模塊通訊，將掃描到按鍵發(fā)送給數(shù)據(jù)處理模塊進行處理，同時接受數(shù)據(jù)處理模塊的顯示數(shù)據(jù)命令，在相應的液晶屏幕位置顯示數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)車載報站系統(tǒng)的人機交互功能，實現(xiàn)公交車的調度管理功能。

　　基于GPS和GPRS的公交自動報站系統(tǒng)，具定位功能，GPRS無線通訊功能，能實現(xiàn)自動報站、調度、信息收發(fā)和中心通訊，具有USB接口等優(yōu)點。

　　大大降低了公交員工的勞動強度，提高了公交管理的科學性。

　　3 結語

　　公交車載GPS智能報站系統(tǒng)采用GPS定位技術、無線通訊技術，具有體積小、播報準確等特點。

　　能實現(xiàn)自動報站、調度、信息收發(fā)和中心通訊等功能。通過USB接口可使系統(tǒng)存儲多條線路，方便公交車臨時更換運營線路；利用按鍵和廣播等作為人機交互界面，方便乘客接收相關信息；可提供廣告等增值業(yè)務。系統(tǒng)為建立完整的智能公交調度管理系統(tǒng)提供了關鍵的公交車載系統(tǒng)。