公交车定位系统

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1、显示系统设计（电气学院）摘 要：基于无线通信的智能公交站牌信息显示系统是通过站点的LED灯来直 观显示未到公交车的行驶信息。该系统主要利用编译码和无线通信技术对公交车 进行到站检测和信息传递，每路公交车对应来回两路编码，通过短距离通信实现 公交车和站点间的通信，站点将公交车到站的信息传送至处理器，调整该站牌的 显示，同时通过远程无线通信技术实现站点间的相互通信，最终依靠低成本LED 灯实现在站牌等候区显示公交车的运行信息。关键词：定位编译码无线通信LED显示Based on the wireless intelligent bus stop information display system

2、 Abstract: This paper shows how to display the correct position for the coming bus. Based on the wireless intelligent bus stop information display system is through the site LED lamp to directly show the coming bus. It basically uses the encoding technology and tests for the bus. Each bus back and f

3、orth correspondings two ways code. Though short distance communication realize communications between the site and bus then the site will be sent to the processor and adjust the stop of the display. At the same time, we can use the wireless long transmission techniques to realize mutual communicatio

4、n between sites. Ultimately depending on low cost LED lamp in each stop shows the location public buses.Keywords： Bus positioning Make up code and decoding Wireless communication system LED display1引言近年来，随着我国工业化、信息化建设迅速推进的同时，城市人口数量和私 家车辆急剧增加，城市道路交通状况日渐恶化,交通拥挤造成的城市居民乘车难、 行路难的问题日益严重，也带来了污染环境的严重后果，这对城市

5、交通与社会经 济的协调发展的影响越来越大，根据国际城市交通系统发展的经验，城市公共交 通应成为大城市客运的主要方式。然而随着经济改革的不断深入和城市建设的不 断发展，城市公交系统的弊端暴露愈来愈多，尤其突出在交通基础设施落后、运 营效率低、速度慢，服务水平低，因此，如何提升公交系统的效率，使之达到或 接近轨道交通的运行服务效果，而投资和运营成本又相对低廉，并在短期内能够 发挥作用，将成为解决城市交通问题的核心。本设计的主要目的在于方便人们在等待公交车的时候能直观地看到自己所 要乘坐的公交车的行驶位置，让乘客能够更加合理的安排自己的出乘计划。此前， 市场上有过类似功能的产品，此前相继提出了利用红

6、外发射技术，蓝牙技术，射 频技术等来解决公交车发射信号的问题，随后又提出通过GSM，GPS、无线电 塔发射、无线网络、ZiBee、电力载波技术等来实现信号的传输，利用PC机、 新一代ARM处理器或单片机来实现信号的处理和控制。但是，因为这些技术的 要求较高，在普及上依然存在障碍。因此在经过市场调查和分析的基础上，提出 了基于无线通信的智能公交车站牌显示系统，来促进智能公交装置在中小型城市 的普及。2系统总体结构本系统主要由车载自动发射模块、站点解码和调整模块，无线通信模块三部 分构成。其中，车载自动发射模块是安装在公交车上，用来发射公交车的身份信 息，传输距离为50米。在实际应用中，为了避免各

7、路公交车到达同一个站点后 的相互干扰，则对不同的公交车设置不同的发射频率。站点解码和调整模块则是 用来接收和检测公交车所发射的信号，并对信号进行处理，得出具体的公交车信 息，然后再利用LED灯来显示公交车的位置信息，同时将公交车到站信息通过 远程通信模块传送至下游未到站点。无线通信模块是将到达本站点的公交车的信 息和本站点的位置信息传送给下一站的接收端，该模块是通过远程通信实现站点 之间的信息交换，通信距离为1000米以上，每个站点类似于接力棒的方式依次 将信息传送下去，中间可加设中转设备来增大传输距离和增强抗干扰性，如此， 在站点等车的乘客都可以了解到所乘公交车的行驶位置了。在该系统中，站点

8、解 码模块和无线通信模块则是系统的核心，其工作原理如图1所示。图1系统的工作原理图该系统的实际运行过程如图2所示，公交车到达A站后，则在下面的B, C, D站点会依次点亮A站点的LED灯表示车辆目前位置。考虑到同一路线会有多 辆同路公交车行驶，通过算法实现显示最近的公交车。以20路和37路公交车为 例：当公交车分别在A站和C站的时候，则在B站显示的是公交车到达A站的 信息，而D站则显示是公交车到达C站的信息，即提高了消息的显示效率，也 满足了乘客的需求，不同路公交车互不干扰，实现了公交车行车信息的正确显示。20SA站点T7路4站点E站臣卩站点姑点1c站点D站点D站点A站点A站点E站点A站点pn

9、站点F亡站点b卯賂IA站点hE站点P匚站点n站点 C站点A站点|咄点c站点pD站点b2OSS 1A站点|37路A站点|B站点PU站点1C：站点d站点bD站点D站点图2公交车运行示意图3系统硬件设计公交车上安装的车载自动发射模块由带地址编码的编码芯片来完成车辆的 编码，同时通过定时器电路来改变信号发射频率；站点解码和调整模块主要是通 过对接收信号的解码和对解码后电路对应LED显示的调整，该模块主要由带地 址解码的解码芯片，单片机，锁存器，译码器，和LED显示灯等构成；无线通 信模块主要通过远程串行通信的方式实现站点间的信息传递。3.1车载自动发射模块车载自动发射模块由带地址编码解码芯片来实现公交

10、车身份的编码，同时为 了区分同一路段来回公交车之间的干扰，每一路公交车对应两种不同的地址编 码，HP2262 （图3所示）编码芯片由8个地址管脚构成编码，这样就可以实现3 的7次方路公交车编码，也就是可实现2187路公交车辆身份的编码，而第八个 管脚就作为区分单路公交车来回之间的编码，这样只需要在终点站加设一个反馈 式的发射装置，当站点接收到信号后，同时向公交车发射信号，使得公交车改变 自身的地址，通过继电器电路来完成地址的转换。555定时器实现在规定的时间 内发射信号（图4所示），通过改变电路的谐振电阻即可改变电路中的谐振频率, 实现到站后不同路公交车信号之间不会发生互相干扰。图5译码芯片及

11、电路U7P0A0_2P()A1TPM423P1a522_P1A62P1A72019ABCD - -G1DO0 11 2 - 3 - 4- 5- 6 一 7 一8 一 1140 1 2 3 4 5 61 .4 s- -zo 7 00 1 1 1 1 1 1 1JP12354789101 1121314151619202122252629301 54 -16译码器HEADERP0A2J_P0A3_5_P0A4_6P0A5_7_P(F6互P0A7_9,111P1A0_2_P1A1_3_P1a2TP1A3_5_P1A4_6P1A5_7_P1a6TP1A7OCC1D2D3D4D5D6D7D1Q2Q3Q4

12、Q5Q6Q7Q198D74ALS5738Q1 8161514叵12U3023A45B67.D8910G111G21213142322212018弋19丄.-111 54 -16译码器16U40234A5_B6C7D89110G11丄G21213142322212018亡191 54 -16译码器一亠2 - 3 -亠5 -6 一 7 - 8 一 9 一亠亠亠亠亠工16u5U OCC1D1Q2D2Q3D3Q4D4Q5D5Q6D6Q7D7Q8D8Q1 91 8亘161514亘1223222(ABCD - -G1D0-11 厶 3- 4- 5- 6- 7- 8一 9 一匚 2- 3- 42322212

13、074ALS5731 54 -16译码器U6-0123-4-A5-B6-C7_D8G1G24 -16译码器图6译码锁存电路TitleSizeBDate:File:3.2站点解码和调整模块Numberl-Jun-2011G:单片机循迹小车本模块通过具体的算法实现不同数据信息的识别，同时控制显示模块显示对 应公交车的行驶位置，最后将数据传递给无线通信模块。带地址的译码芯片 HP2272（图5所示），在接收到地址一致的编码信号方可译码，当0000为无效编码时，则一共有16-1=15种编码方式，也就是每个站点可以服务15种不同路数的公交车。考虑到每个站牌所容纳的公交车路数有限，所以通过89S52单片机

14、即可完成系统的功能。LED显示电路主要是通过译码器和锁存器电路（图6所 示）来实现显示灯的调整，通过译码器和锁存器的有效连接，可支持单路公交车 一共60个站点显示，而现实公交车的站点数几乎不超过这个值。最后将信号传 递给无线通信模块。3.3无线通信模块本模块实现相邻站点之间的数据传输，由APC230-43 （如图15）发射模 块能够较好的解决这一问题，成本低廉，传输距离超过1000米，码元传输速 率9600bps,工作频率为418455MHZ，GFSK的调制方式，高效的循环交织纠 错编码，超大的256Bytes的数据缓冲区，适合大数据量的传输。该模块主要用 来传输对应站点各个路数公交车解码信息

15、，从而在极短的时间解决下游未到站 点的站点显示。4系统的软件设计系统的核心部分是站点解码和调整模块，主要涉及对公交车身份的解码和信 息的处理控制，其算法描述如下：5结束语当前使用的技术大部分是基于GPS的公交车定位，但由于前期的运营投入 大，后期的运营成本高，受天气影响、高楼建筑影响大，同时经过高架桥或者是 复杂桥梁等时，会造成信息不稳定或者丢失等的问题，所以除了少部分大城市少 数公交车加设了该系统外，一些中小城市基本上都没有安装此设备，其他类似的 技术还有蓝牙技术、射频技术、电力载波或者接入局域网络都没有得到普及。而 本系统顺应了电子站牌技术的发展趋势，相对于原技术有如下的3方面的优势：1、

16、系统性能稳定，采用地面通信，脱离了中心控制站，采用分布式控制，又通过加设中转设备，提高了在恶劣天气或者高层建筑等条件下的抗干扰性能。2、结构简约，性价比高，易于安装和维护，在合理的实现公交车定位功能的前 提下，该系统以其简约的结构设计，成本大大减低，充分显示出其高性价比 优势。3、同等条件下接入物联网更加方便，系统构造简单，在接入上方便，数据传输, 通过在终点站接入上位机，经过升级，可实现公交车辆的调度等功能。通过以上分析，该智能公交站牌利用简明的编码传输和LED显示模式取代了 复杂的GPS和GSM等组网模式，它成本低廉以最合适的方法实现了公交车定位 的目的，恰当的满足了人们的需求，有利于提高

17、城市交通运行效率，改善公交车 的服务水平，顺应时代的潮流。参考文献1 温锦，郑旭峰，李展荣，等.深圳公交电子站牌系统的设计与实现J.科学技 术与工程，2004,4(10):847-853.2 张凤传，苗玉彬，刘印峰，等.基于GPS/GPRS/GIS的智能公交.监控系统J. 计算机工程，2008,34(22):277-279.苏丽媛，范新南基于GPS的电子站牌系统设计J.河海大学常州分校学报， 2004,18(1):40-42.4谢振华，赖声礼，陈鹏.RFID技术和防冲撞算法J.计算机工程与应用， 2007,46(6):223-239. 董梅，杨曾，张建等.基于信号强度的无线局域网定位技术J.计算机应用，2004，Vol.24(12):49-52.孙泽宇，丁国强.智能公交与交通网络系统研究J.福建电脑，2006:149-150.