基于ZigBee的智能公交系統(tǒng)設(shè)計

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　3.1 智能公交系統(tǒng)下位機設(shè)計

　　智能公交系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總體設(shè)計如圖2所示，將帶有定位引擎功能的CC2431芯片部署到公交車輛上，這時，CC2431在整個無線定位網(wǎng)絡(luò)中充當終端節(jié)點的角色。將CC2430芯片部署到公交線路沿線兩旁與公交站牌和路燈等固定交通設(shè)施上，CC2430在無線定位網(wǎng)絡(luò)中充當參考節(jié)點的角色。網(wǎng)關(guān)節(jié)點部署在離調(diào)度中心里并通過RS232串口數(shù)據(jù)線與調(diào)度中心的服務(wù)器相連接。首先由參考節(jié)點自動組成一個具有自組織特性的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并開始向終端節(jié)點發(fā)送自己的位置坐標信息及RSSI值。不斷移動的終端節(jié)點接收到離自己最近的參考節(jié)點的信息后，通過自身的定位引擎計算出自己的坐標并發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)關(guān)節(jié)點，網(wǎng)關(guān)節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后上傳至上位機作進一步處理。如果需要對公交車輛進行調(diào)度管理，可以由調(diào)度中心發(fā)出指令指揮車輛的調(diào)度工作。

　　3.1.1 智能公交系統(tǒng)終端節(jié)點工作流程

　　智能公交系統(tǒng)中的節(jié)點包括終端節(jié)點、參考節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點。其中，終端節(jié)點是一種定位節(jié)點，它通過接收定位區(qū)域內(nèi)的所有參考節(jié)點的RSSI值后，經(jīng)過定位算法計算出自身坐標位置。參考節(jié)點的坐標位置是固定值，但不參與定位計算。一個定位區(qū)域通常由8個參考節(jié)點組成。將CC2431作為定位節(jié)點，CC2430和網(wǎng)絡(luò)擴展板組合形成網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)，最終通過擴展板上的串口與計算機相連。終端節(jié)點根據(jù)所在定位區(qū)域內(nèi)的參考節(jié)點發(fā)送來的RSSI值，利用RSSI定位算法計算出自身所在的坐標位置。圖3為終端節(jié)點工作流程圖。

　　終端節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送連接請求后，與離自己最近的參考節(jié)點進行通信，通過參考節(jié)點的坐標值和RSSI值并根據(jù)輸入?yún)?shù)(A、N)計算出自身的坐標位置。將此坐標信息發(fā)送至網(wǎng)關(guān)節(jié)點并最終通過RS232串口數(shù)據(jù)線傳送至調(diào)度中心的服務(wù)器上。

　　3.1.2 智能公交系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層設(shè)計

　　智能公交系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層主要負責組網(wǎng)以及路由等數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?，在智能公交系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，主要存在3種數(shù)據(jù)類型：數(shù)據(jù)從公交車發(fā)往中心節(jié)點、數(shù)據(jù)從站臺節(jié)點發(fā)往中心節(jié)點、數(shù)據(jù)從中心節(jié)點發(fā)往站臺節(jié)點。

　　網(wǎng)絡(luò)層最主要的功能就是完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)服務(wù)實體服務(wù)訪問點完成在對等應(yīng)用實體之間傳送應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU);網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)實體服務(wù)訪問點完成在上層和網(wǎng)絡(luò)層管理服務(wù)實體之間傳送命令幀。

　　3.2 系統(tǒng)上位機軟件的設(shè)計

　　智能公交系統(tǒng)上位機軟件采用Visual C++6.0平臺開發(fā)。上位機軟件分為串行通信模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊和數(shù)據(jù)保存模塊，將數(shù)據(jù)通過RS232串口數(shù)據(jù)線傳至PC機上后上位機軟件完成對數(shù)據(jù)的顯示與處理。

　　智能公交系統(tǒng)由下位機與上位機兩部分組成。下位機主要包括硬件模塊CC2431與CC2430，通過無線定位網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)的傳輸，避免了布線的麻煩。上位機采用VC6.0進行開發(fā)，具有友好的界面，是一個數(shù)據(jù)監(jiān)控與存儲中心。如圖4所示。

　　4 測試

　　人機界面主要用于完成與用戶的信息交互，通過界面的顯示，將串口接收到的車輛信息展示給用戶，用戶通過對信息的分析，從而有效地管理車輛的運行與調(diào)度情況。因此在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中友好和便捷的人機界面設(shè)計和實現(xiàn)就顯得非常重要。系統(tǒng)的整個框架和人機界面工作的完成使得后續(xù)開發(fā)工作更加條理化。

　　圖5為智能公交系統(tǒng)的車輛信息查詢界面，從圖中可以看到車輛ID，目前在哪條線路，經(jīng)過了幾個站臺。

　　圖6為智能公交系統(tǒng)的線路信息查詢界面，從圖中可以看到線路名，站臺號和站臺的名字。

　　文中對上位機軟件進行總體設(shè)計并對系統(tǒng)的整體功能進行劃分，針對系統(tǒng)中用到的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)庫、各個模塊進行分析與討論，設(shè)計出了一種較為可行的監(jiān)控系統(tǒng)并對系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)進行說明。最后在系統(tǒng)實現(xiàn)后進行了上位機的功能測試與模擬測試。

　　5 結(jié)論

　　ZigBee是一種低速率、低成本、高可靠性的無線通信技術(shù)。文中針對當前擁堵的交通問題，并對當前公共交通系統(tǒng)的環(huán)境進行分析，最終設(shè)計并實現(xiàn)了基于ZigBee技術(shù)的智能公交系統(tǒng)平臺。該系統(tǒng)能夠?qū)⒐卉囕v的行車具體位置準確的傳送到調(diào)度中心并通過調(diào)度中心將數(shù)據(jù)及時發(fā)布到站臺電子顯示屏上，使乘客與調(diào)度人員能夠及時掌握公交車輛當前所在的具體位置。由調(diào)度中心進行車輛的實時監(jiān)控，能夠有效完成對車輛的調(diào)度與安排。通過實驗驗證了本系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效的運行，具有一定的應(yīng)用價值。