每個(gè)公交站均構(gòu)成公交車到站信息查詢系統(tǒng),對公交車之間和公交站與公交車之間,采用串口Wi-Fi模塊將信息傳遞到前方公交站,每2至4個(gè)公交站設(shè)置經(jīng)串口Wi-Fi接入Internet網(wǎng)通信的公交站間控制器,兩個(gè)公交站間的其它公交站,通過公交車之間通信完成公交站之間信息交換。

(二)

背景技術(shù)：
:

隨著公交事業(yè)的蓬勃發(fā)展,越來越多的人開始乘坐公交車出行,城市公交線路隨著公交事業(yè)的發(fā)展迅猛增多,因此道路也越來越擁擠,乘客等候乘車的時(shí)間變得很不確定,造成有的公交車很擁擠有的公交車乘客卻很少,由于擁擠的公交車上下車人數(shù)多時(shí)間長,每一站都需要停留更長時(shí)間,如果乘客能知道各線路公交車到站信息,避開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。

現(xiàn)有基于GPS全球定位的智能公交站牌系統(tǒng),通過該系統(tǒng)提供的擴(kuò)展GPS功能,對公交車輛進(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：
:

由于公交車經(jīng)過各站時(shí)的上下車乘客人數(shù)不同,到站時(shí)的停留時(shí)間不同,通過紅綠燈控制的十字路口時(shí),前方排隊(duì)等候通過十字路口的車輛數(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,以及公交車行駛中路況不同、車速不同、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逐漸拉開不同的距離形成了信息傳遞通道,采用行駛中公交車之間通信,就可以將信息傳遞到前方公交站,無需通過GPS全球定位系統(tǒng)獲得公交車到站信息,使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單運(yùn)用靈活,大大降低成本。

公交車行駛里程的信號源為安裝在變速器或車輪輪轂上的里程表傳感器,對里程表傳感器輸出脈沖信號計(jì)數(shù)就可反映車輪轉(zhuǎn)數(shù),獲取車速與行駛里程信息,該里程表傳感器輸出信號經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路抗干擾后使輸出信號可由微處理器端口準(zhǔn)確捕捉識別,再送入微處理器端口。各線路公交車的車載控制器均預(yù)置各站間里程數(shù)據(jù),以獲得行駛中位置。公交車與公交站通信時(shí),公交站控制器如果在設(shè)定的時(shí)間間隔內(nèi)沒有公交車到站,之后與到站的第一輛公交車通信時(shí),另外發(fā)送標(biāo)記信號M,公交車的車載控制器將標(biāo)有M的到站實(shí)際測量里程與設(shè)定里程計(jì)算到站里程誤差,取5次以上的到站里程誤差值,按設(shè)定比例次數(shù)刪去數(shù)次最大到站誤差,其余取平均值作為補(bǔ)償值,用于糾正測量里程。所述設(shè)定的時(shí)間間隔需保證同時(shí)到站的公交車全部離開,使下一輛到站公交車在到站位置?？?。

無處不在的Wi-Fi連接促進(jìn)了利用Wi-Fi快速發(fā)展無線基礎(chǔ)設(shè)施,使Wi-Fi嵌入式應(yīng)用不斷增長性能不斷提高成本不斷降低。公交車和公交站均安裝串口Wi-Fi模塊公司,公交車的車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)微處理器和Wi-Fi模塊構(gòu)成,串口Wi-Fi模塊對外提供UART串口或者SPI接口,因而可以通過串口和單片機(jī)連接。各公交車的車載控制器之間和車載控制器與公交站控制器之間,通過串口Wi-Fi模塊進(jìn)行無線通信交換公交車到站信息。

公交車的車載控制器和公交站控制器設(shè)置串口Wi-Fi模塊,選用Microchip的RN-171模塊,也可以選用其它Wi-Fi模塊。RN-171模塊片上集成完整的TCP/IP協(xié)議棧,無需外部驅(qū)動,RN-171模塊可以進(jìn)入低功耗休眠并且能自動掃描和連接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位微處理器,發(fā)射功率可通過軟件調(diào)整,并支持外接天線。車載控制器的RN-171模塊采用外接天線以增加通信距離。

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

公交站控制器和到站停車的公交車的車載控制器通信時(shí),交換各線路公交車包含該站和先前4-6站的公交車的到站信息,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，來分配站間通信信道發(fā)送偵測信號的時(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)間長短，由前一時(shí)間段中經(jīng)過本站至下一站的行駛車輛密度確定，密度大的取時(shí)間段短，然后選擇一輛經(jīng)過本站和下一站的公交車作為主通信公交車來分配一個(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，按此接續(xù)下去，公交站控制器向主通信公交車發(fā)送到站信息和車通信表,車通信表提供預(yù)置時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過本站至下一站的各線路公交車的線路地址、所述公交車的編號、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，主通信公交車離開本站后,按到達(dá)本站時(shí)間從遠(yuǎn)到近順序?qū)囃ㄐ疟碇械母鞴卉嚢l(fā)送偵測信號,其應(yīng)答內(nèi)容包含公交車的編號和公交車離下一站的距離,主通信公交車的車載控制器收到各公交車應(yīng)答信號后,選擇離下一站最近的公交車向其發(fā)送到站信息和車通信表,該公交車的車載控制器收到到站信息和車通信表后更新到站信息,并被接力成為主通信公交車接續(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，主通信公交車即轉(zhuǎn)為從通信公交車。

主通信公交車為動態(tài)分配,其余作為從通信公交車,在本站與下一站間使用約定的站間通信信道,從通信公交車在站間行駛中均處于接收狀態(tài),各公交車離下一站40米至80米的設(shè)定距離時(shí),該站間公交車與公交車通信結(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)開使用,防止發(fā)生同頻干擾。公交車到達(dá)終點(diǎn)站后自動改變通信信道設(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。

公交線路終點(diǎn)站設(shè)置監(jiān)控器并通過與其連接的計(jì)算機(jī)與Internet網(wǎng)相聯(lián),計(jì)算機(jī)中安裝有監(jiān)控軟件,乘客即可利用手機(jī)APP登陸該計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)端口獲得監(jiān)控軟件中各路公交車到站信息里的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用每2至4個(gè)公交站設(shè)置由串口Wi-Fi經(jīng)路由器AP無線接入Internet網(wǎng)通信的公交站間控制器,兩個(gè)公交站間控制器之間的其它公交站,通過行駛中公交車與公交車之間通信,完成到站信息傳遞,并在公交站控制器中進(jìn)行到站信息處理,使到站信息更準(zhǔn)確。

由于Wi-Fi模塊是筆記本、平板電腦和智能手機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置,因此基于Wi-Fi技術(shù)的智能產(chǎn)品得到了推廣和應(yīng)用,Wi-Fi智能節(jié)點(diǎn)可以直接連接無線路由器,從而接入Internet網(wǎng),節(jié)點(diǎn)還可以任意擴(kuò)充。公交站間控制器中串口Wi-Fi模塊選用Microchip的RN-171,也可以選用其它Wi-Fi模塊。RN-171模塊片上集成完整的TCP/IP協(xié)議棧,無需外部驅(qū)動,RN-171模塊可以進(jìn)入低功耗休眠并且能自動掃描和連接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位微處理器,發(fā)射功率可通過軟件調(diào)整,并支持外接天線。

(四)附圖說明:

圖1是基于WI-FI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WI-FI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:

公交車的車載控制器(1)、公交站控制器(2)、公交站間控制器(3)；其中車載控制器(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經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路、低通濾波電路送入RN-171模塊中微處理器的I/O端口,公交車的車載控制器(1)用于公交車之間和公交車與公交站之間的射頻通信。公交站間控制器(3)和公交站控制器(2)均由串口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模塊存儲器中，公交站間控制器(3)通過設(shè)定信道經(jīng)無線路由器AP與Internet網(wǎng)(4)中服務(wù)器進(jìn)行信息交換。