(一)技術(shù)領(lǐng)域：

每個(gè)公交站均構(gòu)成公交車(chē)到站信息查詢(xún)系統(tǒng)，對(duì)行駛中公交車(chē)之間和公交站與公交車(chē)之間，采用串口wi-fi模塊將信息傳遞到前方公交站，當(dāng)兩站之間距離較遠(yuǎn)車(chē)輛較少，難于完成車(chē)與車(chē)通信時(shí)，利用gsm網(wǎng)實(shí)現(xiàn)公交線路站與站之間互發(fā)短信完成信息交換。

(二)

背景技術(shù)：
：

隨著公交事業(yè)的蓬勃發(fā)展，越來(lái)越多的人開(kāi)始乘坐公交車(chē)出行，城市公交線路隨著公交事業(yè)的發(fā)展迅猛增多，因此道路也越來(lái)越擁擠，乘客等候乘車(chē)的時(shí)間變得很不確定，造成有的公交車(chē)很擁擠有的公交車(chē)乘客卻很少，由于擁擠的公交車(chē)上下車(chē)人數(shù)多時(shí)間長(zhǎng)，每一站都需要停留更長(zhǎng)時(shí)間，如果乘客能知道各線路公交車(chē)到站信息，避開(kāi)擁堵線路就可以在一定程度上緩解公交線路擁堵情況，同時(shí)也方便乘客乘車(chē)。

現(xiàn)有基于gps全球定位的智能公交站牌系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)提供的擴(kuò)展gps功能，對(duì)公交車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)衛(wèi)星定位，雖然可以實(shí)時(shí)掌握公交車(chē)輛目前的位置、行駛速度、方向等信息，但是基于gps全球定位的系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜昂貴靈活性差，而且城市多高樓大廈，一些地區(qū)衛(wèi)星信號(hào)不暢，因此影響普及，目前只有超大城市才有試用。

(三)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
：

由于公交車(chē)經(jīng)過(guò)各站時(shí)的上下車(chē)乘客人數(shù)不同，到站時(shí)的停留時(shí)間不同，通過(guò)紅綠燈控制的十字路口時(shí)，前方排隊(duì)等候通過(guò)十字路口的車(chē)輛數(shù)量不同，造成等候紅綠燈變換次數(shù)不同，等候時(shí)間不同，以及公交車(chē)行駛中路況不同、車(chē)速不同、駕駛員使用的技巧不同、影響行駛的各種機(jī)遇不同，從而造成同時(shí)出站的同線路或不同線路的公交車(chē)逐漸拉開(kāi)不同的距離形成了信息傳遞通道，采用行駛中公交車(chē)之間通信，就可以將信息傳遞到前方公交站，無(wú)需通過(guò)gps全球定位系統(tǒng)獲得公交車(chē)到站信息，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)用靈活，大大降低成本。

公交車(chē)行駛里程的信號(hào)源為安裝在變速器或車(chē)輪輪轂上的里程表傳感器，對(duì)里程表傳感器輸出脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)就可反映車(chē)輪轉(zhuǎn)數(shù)，獲取車(chē)速與行駛里程信息，該里程表傳感器輸出信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路抗干擾后使輸出信號(hào)可由微控制器端口準(zhǔn)確捕捉識(shí)別，再送入微控制器端口。各線路公交車(chē)的車(chē)載控制器均預(yù)置各站間里程數(shù)據(jù)，以獲得行駛中位置。公交車(chē)與公交站通信時(shí),當(dāng)公交車(chē)的車(chē)載控制器計(jì)算設(shè)定到站時(shí)兩站間里程減去實(shí)際測(cè)量到站時(shí)兩站間里程的誤差值在+8米與－5米之間時(shí),表示前面沒(méi)有停靠的公交車(chē)，該公交車(chē)為到站位置?？?，則所述誤差值作標(biāo)記m,公交車(chē)的車(chē)載控制器將標(biāo)有m的各次到站里程誤差值,取5次以上按設(shè)定比例次數(shù)刪去數(shù)次最大到站里程誤差值,其余取平均值作為補(bǔ)償值,用于糾正測(cè)量里程。所述設(shè)定的時(shí)間間隔需保證同時(shí)到站的公交車(chē)全部離開(kāi),使下一輛公交車(chē)在到站位置停靠。

無(wú)處不在的wi-fi連接促進(jìn)了利用wi-fi快速發(fā)展無(wú)線基礎(chǔ)設(shè)施，使wi-fi嵌入式應(yīng)用不斷增長(zhǎng)性能不斷提高成本不斷降低。公交車(chē)和公交站均安裝串口wi-fi模塊，公交車(chē)的車(chē)載控制器和公交站控制器中的串口wi-fi模塊，是內(nèi)嵌tcp/ip協(xié)議的wi-fi模塊。其硬件構(gòu)成主要是由內(nèi)嵌的一個(gè)微控制器和wi-fi模塊構(gòu)成，串口wi-fi模塊對(duì)外提供uart串口或者spi接口，因而可以通過(guò)串口和單片機(jī)連接。各公交車(chē)的車(chē)載控制器之間和車(chē)載控制器與公交站控制器之間，通過(guò)串口wi-fi模塊進(jìn)行無(wú)線通信交換公交車(chē)到站信息。

公交車(chē)的車(chē)載控制器和公交站控制器設(shè)置串口wi-fi模塊，該串口wi-fi模塊選用microchip的rn-171模塊，或選用其它wi-fi模塊。rn-171模塊片上集成完整的tcp/ip協(xié)議棧，無(wú)需外部驅(qū)動(dòng)，rn-171模塊可以進(jìn)入低功耗休眠并且能自動(dòng)掃描和連接ap，因此是一款高集成度超低功耗wi-fi模塊，適用于電池供電的設(shè)備。模塊工作于2.4g頻段，核心芯片集成了32位處理器，發(fā)射功率可通過(guò)軟件調(diào)整，并支持外接天線。車(chē)載控制器的rn-171模塊采用外接天線以增加通信距離。公交站間控制器中手機(jī)短信收發(fā)裝置與rn-171模塊連接時(shí)只要將rn-171模塊的電源、地及tx和rx腳與手機(jī)短信收發(fā)裝置中單片機(jī)管腳連接即可,其中tx和rx為交叉相接。

每個(gè)公交站均構(gòu)成公交車(chē)到站信息查詢(xún)系統(tǒng)，各公交站控制器依據(jù)該站公交車(chē)的線路地址循環(huán)發(fā)送偵測(cè)信號(hào)，到站停車(chē)的公交車(chē)的車(chē)載控制器應(yīng)答后與公交站實(shí)現(xiàn)信息交換，同線路多輛公交車(chē)同時(shí)到站向信道發(fā)送應(yīng)答信號(hào)時(shí)，公交站控制器將會(huì)連續(xù)收到數(shù)個(gè)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)包或監(jiān)聽(tīng)到頻道信號(hào)疊加后的強(qiáng)度超限，說(shuō)明當(dāng)前信道受到干擾，這時(shí)，各公交車(chē)按其停車(chē)位置與站點(diǎn)位置之間距離s，按公交車(chē)行駛方向，從向前超過(guò)站點(diǎn)位置6米開(kāi)始，自動(dòng)依每隔6米范圍遞增編號(hào)往后至離站點(diǎn)18—60米，按s值落入所述的編號(hào)范圍來(lái)編號(hào)，上述設(shè)置時(shí)注意通常只有2至3輛車(chē)同時(shí)到站。公交站控制器對(duì)到站公交車(chē)干擾線路依所述編號(hào)順序再發(fā)送偵測(cè)信號(hào)，如再產(chǎn)生干擾則對(duì)未成功通信的公交車(chē),減少所述每隔6米范圍的值重新不重復(fù)編號(hào)，重復(fù)上述過(guò)程至不產(chǎn)生干擾，其編號(hào)到下一站時(shí)失效。當(dāng)線路擁有公交車(chē)數(shù)量較少時(shí)采用固定的不會(huì)失效的預(yù)置編號(hào)。

公交站控制器和到站停車(chē)的公交車(chē)的車(chē)載控制器通信時(shí),交換各線路公交車(chē)包含該站和先前4-6站的公交車(chē)的到站信息,其到站信息由各公交站控制器產(chǎn)生,到站信息包含公交站地址、各線路公交車(chē)最后到站的線路地址及其到站時(shí)間和當(dāng)前時(shí)間,并按本站行駛方向至下一站所需行駛時(shí)間平均值的0.2-0.6作為時(shí)間段，來(lái)分配站間通信信道發(fā)送偵測(cè)信號(hào)的時(shí)間，所述時(shí)間段以本公交站控制器提供的當(dāng)前時(shí)鐘時(shí)間為基準(zhǔn)，所分配的時(shí)間段的時(shí)間不重疊，其時(shí)間段具體占用時(shí)間長(zhǎng)短，由前一時(shí)間段中經(jīng)過(guò)本站至下一站的行駛車(chē)輛密度確定，密度大的取時(shí)間段短，然后選擇一輛經(jīng)過(guò)本站和下一站的公交車(chē)作為主通信公交車(chē)來(lái)分配一個(gè)所述時(shí)間段,在略早于該時(shí)間段的結(jié)束時(shí)間選擇下一輛主通信公交車(chē)，按此接續(xù)下去，公交站控制器向主通信公交車(chē)發(fā)送到站信息和車(chē)通信表,車(chē)通信表提供預(yù)置時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過(guò)本站至下一站的各線路公交車(chē)的線路地址、所述公交車(chē)的編號(hào)、到達(dá)本站時(shí)間和所述時(shí)間段,該預(yù)置時(shí)間間隔由站間平均行駛時(shí)間確定，主通信公交車(chē)離開(kāi)本站后,按到達(dá)本站時(shí)間從遠(yuǎn)到近順序?qū)?chē)通信表中的各公交車(chē)發(fā)送偵測(cè)信號(hào),其應(yīng)答內(nèi)容包含公交車(chē)的編號(hào)和公交車(chē)離下一站的距離,主通信公交車(chē)的車(chē)載控制器收到各公交車(chē)應(yīng)答信號(hào)后,選擇離下一站最近的公交車(chē)向其發(fā)送到站信息和車(chē)通信表,該公交車(chē)的車(chē)載控制器收到到站信息和車(chē)通信表后更新到站信息,并被接力成為主通信公交車(chē)接續(xù)所述時(shí)間段中未用完的時(shí)間按上述方法通信,所述時(shí)間段結(jié)束，主通信公交車(chē)即轉(zhuǎn)為從通信公交車(chē)。

主通信公交車(chē)為動(dòng)態(tài)分配，其余作為從通信公交車(chē)，在本站與下一站間使用約定的站間通信信道，從通信公交車(chē)在站間行駛中均處于接收狀態(tài)，各公交車(chē)離下一站40米至80米的設(shè)定距離時(shí)，該站間公交車(chē)與公交車(chē)通信結(jié)束,準(zhǔn)備與下一公交站的通信。所述到站信息只記錄每路公交車(chē)最后到站時(shí)間，刪去之前記錄內(nèi)容，所述站間通信信道是依其通信覆蓋范圍設(shè)置相鄰站的不同站間通信信道,但經(jīng)2站至3站后重復(fù)循環(huán)使用,站與公交車(chē)通信也采用相鄰站的不同通信信道循環(huán)設(shè)置，上行線路與下行線路同名站點(diǎn)通信信道錯(cuò)開(kāi)使用,防止發(fā)生同頻干擾。公交車(chē)到達(dá)終點(diǎn)站后自動(dòng)改變通信信道設(shè)置和站點(diǎn)順序設(shè)置，公交站控制器將到站信息處理后送顯示器顯示，便于乘客查看。

當(dāng)兩站之間距離大于700米，或車(chē)輛較少難于完成車(chē)與車(chē)通信時(shí)，安裝手機(jī)短信收發(fā)裝置，采用收發(fā)手機(jī)短信方式通信。在公交車(chē)行駛方向，位于后方的公交站定時(shí)將公交到站信息以短信方式傳遞給前方公交站。為了節(jié)省各手機(jī)短信收發(fā)裝置使用的電話(huà)號(hào)碼數(shù)量，需要用同步時(shí)間按公交站順序進(jìn)行分時(shí)通信。如果一條公交線路有20個(gè)站需要使用2個(gè)電話(huà)號(hào)碼通信，每2站占用2秒收發(fā)時(shí)間，則通信時(shí)20個(gè)站需要20秒，即每站20秒更新一次信息，如果是10個(gè)站時(shí)，每2站就占用4秒收發(fā)時(shí)間，視同步時(shí)間計(jì)時(shí)誤差設(shè)定，如果需要更短的更新時(shí)間，須采用少于2秒的每2站占用時(shí)間。手機(jī)短信收發(fā)裝置包括gsm模塊、sim卡、單片機(jī)和eeprom存儲(chǔ)器，利用單片機(jī)對(duì)gsm模塊進(jìn)行控制,以sms短信方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程無(wú)線傳輸。單片機(jī)的串行口與gsm模塊直接相聯(lián),完成對(duì)gsm模塊的初始化,實(shí)現(xiàn)短信息的收發(fā)功能，eepram存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)用戶(hù)數(shù)據(jù)和短信息的編譯碼。另外,單片機(jī)還通過(guò)擴(kuò)展串口與所屬公交站控制器連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

計(jì)時(shí)時(shí)間的誤差糾正采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)模塊傳遞計(jì)時(shí)時(shí)間，供各公交站和各公交車(chē)糾正計(jì)時(shí)時(shí)間，它由指定公交車(chē)攜帶標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)模塊沿途與各公交站通信時(shí)，使各公交站和各公交車(chē)獲得計(jì)時(shí)基準(zhǔn)，當(dāng)日第一班出行的公交車(chē)為指定攜帶標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)模塊的公交車(chē)，當(dāng)所指定的公交車(chē)出行間隔時(shí)間改變時(shí)，即更換攜帶標(biāo)準(zhǔn)計(jì)時(shí)模塊的公交車(chē)，其間隔時(shí)間允許的改變值由所要求的允許計(jì)時(shí)誤差所決定。

(四)附圖說(shuō)明：

圖1是基于wifi和gsm的公交站信息顯示牌的電路結(jié)構(gòu)方框圖。

(五)具體實(shí)施方式：

基于wifi和gsm的公交站信息顯示牌的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示,包含:

公交車(chē)的車(chē)載控制器(1),公交站間控制器(2),公交站控制器(3)；其中車(chē)載控制器(1)由串口wi-fi模塊和里程表傳感器構(gòu)成,串口wi-fi模塊采用rn-171模塊，里程表傳感器輸出信號(hào)經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路送入rn-171模塊中處理器的i/o端口；公交站控制器(3)由串口wi-fi模塊、lcd顯示器構(gòu)成，串口wi-fi模塊采用rn-171模塊，通信數(shù)據(jù)保存在rn-171模塊存儲(chǔ)器中；公交站間控制器(2)由串口wi-fi模塊、lcd顯示器、手機(jī)短信收發(fā)裝置構(gòu)成，串口wi-fi模塊采用rn-171模塊；手機(jī)短信收發(fā)裝置中g(shù)sm模塊采用芯片tc35i、單片機(jī)采用89c51、eeprom存儲(chǔ)器采用at24c32。rn-171模塊與手機(jī)短信收發(fā)裝置中單片機(jī)連接時(shí)只要將rn-171模塊的電源、地及tx和rx腳與單片機(jī)連接即可,其中tx和rx為交叉相接。

tc35i是rs232數(shù)據(jù)口，89c51通過(guò)串行接口集成電路和電平轉(zhuǎn)換電路芯片max232與tc35i連接。tc35i集射頻電路和基帶于一體,為數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、短消息和傳真提供快速、可靠、安全的傳輸。tc35i有40個(gè)引腳,劃分為5類(lèi),即電源、數(shù)據(jù)輸入/輸出、sim卡、音頻接口和控制。

tc35i支持at命令集，其中包含了對(duì)sms的控制，單片機(jī)通過(guò)向tc35i發(fā)送一系列at指令,完成對(duì)gsm模塊的初始化和短信息收發(fā)。接于gsm模塊的sim卡，須先在手機(jī)上對(duì)sim卡進(jìn)行必要的設(shè)置使能以及設(shè)置好短信息中心服務(wù)號(hào)碼使之可以和gsm網(wǎng)(4)中的短信息中心聯(lián)系,故在使用中不需要再進(jìn)行類(lèi)似設(shè)置。因?yàn)橹皇瞻l(fā)數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)sms的收發(fā)采用text模式，text模式是基于ascii碼的一種結(jié)構(gòu)模式。