基于SIM300通訊模塊城市智能交通系統(tǒng)
隨著當(dāng)今社會的城市化建設(shè),在城市人口持續(xù)增長及經(jīng)濟快速發(fā)展的情況下,城市交通工具與日俱增,城市交通系統(tǒng)面臨的壓力也日益突顯,我院教師指導(dǎo)學(xué)生以ITS(Intelligent Transportation Systems)智能交通系統(tǒng)的研究為切入點,提出了一種新型的城市公交系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于SIM300通信模塊與GPS模塊,系統(tǒng)由車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、乘客的移動設(shè)備(站臺終端)組成。車載終端采集車輛運行中的相關(guān)數(shù)據(jù),進行數(shù)據(jù)融合后通過通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至監(jiān)控中心;監(jiān)控中心接收、存儲并解析收到的數(shù)據(jù),將其可視化,同時根據(jù)需要向車載終端下行相關(guān)指令信息并將車輛信息反饋給乘客。本文將分析系統(tǒng)軟硬件構(gòu)成,描述各模塊功能實現(xiàn),最后給出系統(tǒng)測試數(shù)據(jù)。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201610/306192.htm1 系統(tǒng)構(gòu)成
本公交智能系統(tǒng)可分為4個功能模塊,分別是車載終端、通信網(wǎng)絡(luò)、乘客移動終端(站點顯示終端)、SIM300通信監(jiān)控中心。系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。車載終端采集公交車的站點位置及統(tǒng)計站臺的乘客人數(shù)。移動通信網(wǎng)絡(luò)采用中國移動的GPRS網(wǎng)絡(luò)。車載終端將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)融合后按照設(shè)計的通信協(xié)議發(fā)送至監(jiān)控中心接受主機。監(jiān)控中心是一臺具有Internet接入能力的服務(wù)器,他接受車載終端經(jīng)由GPRS—Internet發(fā)過來的數(shù)據(jù)包、解析、儲存后將接收的數(shù)據(jù)可視化至顯示屏,再將數(shù)據(jù)反饋給站臺乘客。
2 智能交通系統(tǒng)的硬件構(gòu)成
此智能交通系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機作為主控芯片。STC12C5A60S2單片機具有低功耗,數(shù)據(jù)處理快的優(yōu)點,可以保證大量信息輸入的時候安全穩(wěn)定的處理。該設(shè)計通過GPS接收模塊(UBLOX-4T),接收GPS衛(wèi)星信號,然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給主控端,經(jīng)過單片機內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理后,在通過單片機串口1,發(fā)送給NOKIA5110顯示器,將站點的乘客人數(shù)呈現(xiàn)給公交車司機。整個系統(tǒng)的硬件部分以低功耗、構(gòu)架簡單為理念而設(shè)計,具有較高的實際價值。
3 智能交通系統(tǒng)的軟件設(shè)計
智能交通系統(tǒng)的軟件部分包括了GPS模塊對GPS算法的運用從而算出公交車的經(jīng)緯度,也通過編程利用單片機將乘客發(fā)送的數(shù)據(jù)進行采集和處理后反饋給公交車司機。
3.1 GPS定位算法
根據(jù)GPS模塊及相關(guān)資料,我們了解到GPS定位算法是按泰勒級數(shù)展開取至一項進行線性化,然后運行最小二乘法進行求解,算法中所取的觀測站坐標的初始值應(yīng)注意偏差范圍,避免影響主控端對數(shù)據(jù)的分析判斷。而以公交站點為具體觀測點,在測試中證明,對不同地點移動設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)均能正確定位其位置。
3.2 程序流程圖
3.3 軟件數(shù)據(jù)分析
對于SIM300模塊的控制是利用AT指令的,在實際的運用中我們用到的AT指令為:
(AT+CMGF=n;AT+CMGR=n;AT+CMGD=n;)
其中在調(diào)試的過程中我們可以利用AT+CMGR=n是獲取第n條短信內(nèi)容,AT+CMGD是刪除第n條短信。
分析短信部分:
當(dāng)我們向模塊發(fā)送AT+CMGR=1的時候就會相應(yīng)讀取第一條信息如下:
AT+CMGF=0;
這條指令是直接設(shè)置短信的格式為TEXT.
AT+CMGR=1
OK
+CMGR:“RECREAD”,“+8618998406355”,“13/06/19,08:24:06+32”
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我們就可以根據(jù)返回來的例子來寫協(xié)議分析短信內(nèi)容提取有用的信息,
返回短信部分:我們利用的AT指令是(AT+CMGF=0;AT+CSCS=“UCS2”;AT+CMGS=n;)
AT+CMGF=0:信息的格式是中文模式的格式.
AT+CSCS=“UCS2”:信息使用的碼是UCS2.
AT+CMGS=n:是設(shè)置短信代碼的長度.n的值取決于你短信的長度.
如果想控制SIM300發(fā)送一條中文的短信就需要向模塊發(fā)送如下代碼
AT+CMGF=0 設(shè)置中文格式
AT+CSCS=“UCS2”
AT+CMGS=23
0011000D91688199486053F5000801086D4B8BD56210529F
最后還要發(fā)一個結(jié)束字符0x1a
這樣就可以向指定號碼發(fā)送一條中文信息.刪除信息部分:
我們直接可以用AT+CMGD=n來對第n條信息進行刪除.返回OK就是正常刪除.
GPS軟件調(diào)試:
通過調(diào)試軟件我們可以得到如下信息
$GPRMC,121252.000,A,3958.3032,N,11629.6046,E,15.15,359.95,070306…A*54這一條.
GPRMC數(shù)據(jù)詳解:
$GPRMC,1>,2>,3>,4>,5>,6>,7>,8>,9>,10>,11>,12>*hh
其中我們只需要分析前六位數(shù)據(jù)
1>UTC時間,hhmmss(時分秒)格式
2>定位狀態(tài),A=有效定位,V=無效定位
3>緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)
4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)
5>經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)
6>經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))
這樣我們就可以參照來寫協(xié)議過濾不要的信息提取定位的信息,
4 系統(tǒng)實際操作展示
下面以實際操作展示本設(shè)計實現(xiàn)的功能。當(dāng)基于SIM300通訊模塊城市智能交通系統(tǒng)啟動后,會自動進行初始化,操作以3個站點為例,初始化后監(jiān)控中心顯示的3個站點A區(qū)、B區(qū)、C區(qū),分別顯示0人。當(dāng)A區(qū)有人發(fā)送短信“1”給智能公交通系統(tǒng)后,車載智能公交系統(tǒng)會更改A區(qū)人數(shù)。同時,智能交通系統(tǒng)會回復(fù)公交車所在位置。公交車到站后按按鈕,該站點人數(shù)清0,重新統(tǒng)計。
5 結(jié)論
隨著經(jīng)濟和城市化進程的發(fā)展,各地路網(wǎng)結(jié)構(gòu)正日趨完善,各大城市均在對城市智能化交通系統(tǒng)進行探討實踐并完善。智能化交通系統(tǒng)的未來發(fā)展必將會借助通信技術(shù)、傳感識別技術(shù)、空間等科學(xué)技術(shù)的改革更新,并與物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術(shù)相結(jié)合,更好地增強道路安全,提高交通系統(tǒng)的運行效率,以有序、流暢的交通系統(tǒng)降低環(huán)境影響。本設(shè)計在智能化交通系統(tǒng)方面實現(xiàn)了乘客與公交車之間的信息互通,給乘客與公交車之間提供了更好的信息交互服務(wù)。
通過此智能交通系統(tǒng)系統(tǒng),乘客可以利用移動終端通過GPS網(wǎng)絡(luò)將自己的站點位置發(fā)送給智能交通系統(tǒng),系統(tǒng)統(tǒng)計好各個站臺的人數(shù)顯示給公交車司機,從而幫助司機清楚每個站點候車的乘客人數(shù)并且也節(jié)省了無乘客候車站點的??繒r間,與過去的公交系統(tǒng)相比較有較強的實際意義和創(chuàng)新性。另外該公交系統(tǒng)還會將公交車的地理信息反饋給乘客,這樣乘客清楚公交車的動態(tài)可以更方便的把握自己的時間,
在當(dāng)今經(jīng)濟高速發(fā)展的社會,具有較強的現(xiàn)實意義。
后期的開發(fā),我們可以在公交站點上設(shè)置按鈕或感應(yīng)服務(wù)裝置,乘客可以通過此裝置來實現(xiàn)發(fā)放GPS信息站點的人數(shù)統(tǒng)計信息并且可以在裝置上顯示出公交車的實時動態(tài),更加方便市民出行,從而使城市更加智能化。
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