近年来, 智能交通的发展速度很快, 人们对于交通的智能化要求越来越高。在这基础上, 对公交车的监控和调度就变得十分的重要。文章主要介绍了新的智能公交车车载终端的主要研究和实现方法, 一种使用GPS和GPRS模块构建车载终端的方法。通过GPRS网络将信号发送到车辆监控中心, 车辆监控中心根据收到的信息发出相应的指令, 实现车辆调度。
中国经济的发展水平越来越高, 与之趋势相同的是, 人们对于交通方面的要求也越来越高。随着中国经济的不断发展和人民生活水平的提高, 人们对汽车的需求不断增加。这给城市交通带来很大压力, 智能交通管理变得越来越重要。现在的智能公交系统是一个运用GPS和GIS等各种现代化的通信技术来实现的一种高科技的新型交通项目。将动态目标位置 (经纬度, 时间, 状态信息) 通过无线通信链路动态传输到监控中心, 实现GIS中运动目标轨迹的查询功能。GPS是美国1994年完成的全球覆盖卫星定位系统的总体部署。随着科学技术的发展, 它被越来越广泛的应用。GPRS是GSM网络服务中开发的一种新型分组数据。许多行业的SCADA (监控和数据采集) 系统是一种新的无线数据传输方法, 即实时在线, 批量定价, 免费和快速登录, 高速传输和切换。结合GPS和GPR, 本文设计了一种嵌入式车辆监控终端系统。该系统采用S3C44BOX硬件平台和MU-C/OS-Ⅱ嵌入式操作系统, 更好地满足车辆监控调度在硬件和软件方面的要求。具有良好的应用前景。
一、当前研究现状
二十年代后期, 很多欧美国家和日本都开始了公交事业的改革和发展, 为之投入了大量的人力物力和财力, 以减少交通拥挤, 提升人们对于交通事业的信心, 满足人们的需要, 并且加快车流的速度, 这有助于提高交通的安全程度, 减少人力物力的消耗, 而公共交通的智能化也就因此被提上日程。在目前的欧洲国家, GPS应用于公交车的定位, 人们只要通过手机下载公交车的APP, 输入站牌名字, 选择自己想要去的方向, 就可以轻松定位公交车所在的位置, 智能系统还会提供公交车到达需要的大概时间, 以及实时的路况, 前方是否有堵车或者是临时出现了小问题等等, 这无疑让人们的生活变得更加的方便。在欧洲的很多国家, 公共交通是拥有一定的优先权, 对于公交车进行实施的智能化的监控和监督, 加快公交车的运行效率和行驶速度, 使得人们在使用公共交通的过程中能够有一个比较好的体验, 相比于私人交通, 让人们更加有意愿去选择公共交通来出行, 从而促进整个国家公共交通事业的发展, 目前, 中国也开始了智能公交车的研究, 但是, 在中国发展智能公交车的过程中, 还存在着一些问题, 等着我们去解决。
二、目前公交系统中发展缓慢的原因
相比发达国家来说, 我国目前的智能公交系统发展还处于初级阶段。虽然我国国人汽车的拥有量已经比较高了, 但是我国毕竟是人口将近14亿人口的人口大国, 不可能实现人手一辆私家车。其次, 公共交通也是减轻环境污染和交通压力的一项比较有效的措施, 所以发展公共交通也是方便人民生活, 改善环境的重要手段, 相比私家车, 公交车的数量还是比较少的。再加上我国人口压力大, 交通压力也比较大, 在很多能够开展智能公交系统的一线城市, 堵车、车祸等交通问题十分严重, 这给智能公交系统的实时监控增加了很多阻碍。但是对于小城市来说, 又不是十分具备对于新系统的维护功能。因为新系统需要比较高端的人才去操作和检验, 而小城市虽然交通压力小, 但是硬件软件设备可能不方便去操作和维护, 这给小城市的智能交通系统安装和运营带来了很大麻烦。
同时, 我国现在的科技水平可能还不支持普及智能交通系统, 目前只能在大城市里发展和测试, 由于人口过多的问题, APP的使用量以及APP的运营和维护又成为了一个比较大的问题, 需要我们投入大量的精力进行线上客户端和线下客户端的维护和运营。对于一些中小型, 尤其是科技和人才发展水平不够的小型城市, 需要投入财力来进行人力物力资源的调配和调整, 才能保证我国智能交通系统的正常运营。
三、嵌入式系统的工作原理
基于GSP/GPRS的车辆监控系统由车载终端和监控中心两部分组成。车辆终端是车辆监控系统的关键部分生命至上、安全第一、树立安全发展理念。弘扬安全理念, 规范安全行为, 塑造安全环境, 推进安全管理, 它将是收集信息和车辆数据的位置。它主要的工作原理是:公交车上的智能终端GPS通过定位来发送信号, 并且通过解码设备转化为可读的信息模式。数据流通过串口以字节形式发送到中央处理器 (CPU) , 分析串口接收到的GPS数据, 提取车辆的动态位置, 时间和速度, 并发送数据和信息到GPRS模块接收数据和信息。IP数据报根据TCP/UDP协议格式进行重新封装, IP报头和尾部封装为.IP数据报。然后, IP数据报根据PPP封装的帧格式通过GPRS空中接口连接到移动通信服务提供商的无线GPRS网络, 然后通过互联网连接到移动通信服务提供商的无线GPRS网络。最后通过各种方式 (路由器) 进行远程数据的汇总。位置中心使监控中心能够在移动终端之间建立无线数据传输通道。移动终端客户可以通过这种方式把公交车的实时信息发送给监控方面, 而监控中心在接收到这些数据, 经过处理之后, 在人们的移动终端上就可以显示出来当前公交车的形式状态。移动终端将依赖于数据信道的车辆信息发送给监控中心, 数据中心接收数据并进行后续处理。数据监控中心还可以发送控制命令和服务信息, 经由无线信道发送到车辆终端。
四、如何进行车的设计
车载终端的主要组成部分包括:主控模块GPRS模块GPS模块, 人机交互显示模块和电源转换模块.GPS模块接收卫星信号并通过串口发送给控制模块。信号由微处理器分析, 并将信息传送给GPRS模块。GPRS模块通过GPRS网络向监控终端发送信号。监控终端上的服务器对GPRS模块发送的信号进行分析, 获取车辆的相关信息, 实现对车辆的监控。
处理器部分主要采用ARM7内核LPC2103处理器该处理器具有低功耗的特点。包含两个UART端口以满足GPS和GPRS模块的通信要求。GPS模块采用瑞士U-BLUX公司的NEO-5Q主芯片。该芯片是一款基于ROM的多功能独立GPS模块, 成本低, 体积小。U-BLX启动弱信号捕获和最新技术, 确保设备可以安装在办公室。模块组接收位置信号和任何天线尺寸, 以获得最佳的初始定位性能和快速定位。GPRS模块使用SIMCOM的SIM300CZ模块。该模块是小容量即插即用模块组中完美的四频GSM/GPRS解决方案。使用行业标准接口和强大的TCP/IP协议栈。低功耗实现了语音, 短消息, 数据和信息的高速传输。
车载终端的硬件主要由中央处理模块和GPRS无线通信模块, 人机界面, 电源模块, 各模块的电源模块以及用户与终端S之间的接口组成。系统可以提供定位, 导航, 呼叫, 报警和遥控功能。主模块控制系统的中央处理模块, 内部系统之间的正常通信模块, 以及作为移动计算专用处理器的嵌入式CPU3C44盒具有ARM内核, 处理能力强, 处理能力强。外设接口和超低功耗 (约100MW/100MW不带GPS接收器连接) 等。外设接口丰富, 可扩展多个外设, 功耗低, T的高可靠性保证。GPRS技术主要是能够作为桥梁的作用, 为我们提供充分的数据支持, 能够让监控中心对于GPRS数据解析和处理, 来实现我们想要的目的。内置的TCP/IP协议栈满足工业要求, 满足系统的设计要求。GPS模块可以接收和解决位置等信息数据。系统的GPS模块为FASTRAXIT500, 是恶劣环境下的一种高性能导航模块。由于FASTRAXIT500具有领先的冷启动灵敏度 (148dBm) 和领先的导航灵敏度, IT500还可以捕获卫星并在其他模块无法定位的环境中开始导航。定位率可根据用户要求设定, 可达10Hz, 适合高动态应用。其高灵敏度可以补偿电磁干扰对主系统造成的负面影响, 适用于多种应用。终端电压要求每个模块的系统电压与直流电压不同。因此, 多电源系统的电源模块的设计包括来自汽车面板, DC12VCPU模块和存储器M的总输入电压。标准3.3V系统GPRS无线通信模块和GPS模块为4.3V, 5V。同时, 使用瞬态电压抑制器 (TV) 来保护过电压, 并使用自恢复保险丝 (PTC) 来保护流量。
五、结语
文章介绍了车辆远程监控方案, 实现了车辆调度。在车辆安全, 车队管理, 尤其是公交系统等方面具有良好的应用价值, 对于现在公交事业的发展有着很重要的意义。现在这一系统已经在国外比较普遍的普及, 但是随着GPRS网络的不断完善和通信成本的进一步降低, 相信该系统将具有更广阔的应用前景。同时, 我们可以积极学习和运用国外已经有的知识, 进行符合我国国情的个性化的公交车智能系统改造和建设。有效促进中国嵌入式智能公交终端的研究和发展, 对于中国公共交通的发展有着十分重要的意义, 这需要我们去投入大量的人力物力还有财力去进行, 改善我国现在的交通环境和质量。
参考文献
[1] 邵贝贝.嵌入式实时操作系统μC/OS-II[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2003.
[2] 杜春雷.ARM体系结构与编程[M].北京:清华大学出版社, 2003.