每個公交站均構(gòu)成公交車到站信息查詢系統(tǒng),對行駛中公交車之間和公交站與公交車之間,選用nRF905射頻通信模塊將信息傳遞到前方公交站,當(dāng)兩站之間車輛較少,難于完成車與車通信時,則利用GSM網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)公交線路站與站之間用互發(fā)短信方式交換到站信息。

(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)多時間長,每一站都需要停留更長時間,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)提供的擴展GPS功能,對公交車輛進行實時衛(wèi)星定位,雖然可以實時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)實現(xiàn)要素：
:

由于公交車經(jīng)過各站時的上下車乘客人數(shù)不同,到站時的停留時間不同,通過紅綠燈控制的十字路口時,前方排隊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、影響行駛的各種機遇不同,從而造成同時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控制器端口準(zhǔn)確捕捉識別,再送入微控制器端口。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,當(dāng)公交車的車載控制器計算設(shè)定到站時兩站間里程減去實際測量到站時兩站間里程的誤差值在+8米與-5米之間時,表示前面沒有?？康墓卉?該公交車為到站位置?？?則所述誤差值作標(biāo)記M,公交車的車載控制器將標(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償值,用于糾正測量里程。所述設(shè)定的時間間隔需保證同時到站的公交車全部離開,使下一輛公交車在到站位置停靠。

公交車之間及公交車與公交站之間采用射頻通信,射頻通信由射頻的模塊、微控制器和非易失存儲器構(gòu)成,為了說明方便這里的微控制器選用C8051F330芯片,射頻的模塊選用nRF905。nRF905利用SPI口雙向通訊,微控制器C8051F330通過其SPI接口與nRF905通信,公交車?yán)锍梯敵鲂盘柦佑贑8051F330的I/O口,由C8051F330讀取后保存在非易失存儲器中,車載控制器的通信數(shù)據(jù)也保存在非易失存儲器中。

車載控制器的射頻通信模塊中的nRF905提供了強大的跳頻機制以及大量的頻道支持,可以用在許多特殊的場合,在公交車與公交車之間的通信發(fā)生干擾時,可以采用跳頻方式解決。它即使利用無增益的PCB天線其傳輸距離也可達200m,如果需要更遠(yuǎn)距離的傳輸,也可以改成帶增益的天線,傳輸距離即可擴大到1千米以上,可滿足不同用處的需求,

nRF905數(shù)據(jù)接收:微控制器控制TRX_CE為高電平、TX_EN為低電平,nRF905進入接收模式；650us后,nRF905監(jiān)測空中的信息,等待接收數(shù)據(jù)；當(dāng)nRF905檢測到與接收頻率相同的載波時,設(shè)置載波檢測管腳CD為高電平；當(dāng)nRF905接收到有效的地址時,設(shè)置地址匹配管腳AM為高電平；當(dāng)一個正確的數(shù)據(jù)包接收完畢后,nRF905自動去掉數(shù)據(jù)包的字頭、地址和CRC校驗碼,然后將數(shù)據(jù)接收完成管腳置為高電平；微控制器將TRX_CE設(shè)置為低電平并通過SPI接口以一定的速率提取數(shù)據(jù)包中的有效接收數(shù)據(jù)；當(dāng)所有的有效數(shù)據(jù)接收完畢,微控制器控制nRF905數(shù)據(jù)接收完成管腳DR和地址匹配管腳AM為低電平；nRF905進入待機模式。接收過程主循環(huán)一直處于監(jiān)聽狀態(tài),循環(huán)調(diào)用接收函數(shù)。如果收到數(shù)據(jù)包,則發(fā)送響應(yīng)包。

每個公交站均構(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)答后與公交站實現(xiàn)信息交換,同線路多輛公交車同時到站向信道發(fā)送應(yīng)答信號時,公交站控制器將會連續(xù)收到數(shù)個錯誤數(shù)據(jù)包或監(jiān)聽到頻道信號疊加后的強度超限,說明當(dāng)前信道受到干擾,這時各公交車按其停車位置與站點位置之間距離S,按公交車行駛方向,從向前超過站點位置6米開始,自動依每隔6米范圍遞增編號往后至離站點18—60米,按S值落入所述的編號范圍來編號,上述設(shè)置時注意通常只有2至3輛車同時到站。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,其編號到下一站時失效。當(dāng)線路擁有公交車數(shù)量較少時采用固定的不會失效的公交車預(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,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間和當(dāng)前時間,并按本站行駛方向至下一站所需行駛時間平均值的0.2-0.6作為時間段，來分配站間通信信道發(fā)送偵測信號的時間，所述時間段以本公交站控制器提供的當(dāng)前時鐘時間為基準(zhǔn)，所分配的時間段的時間不重疊，其時間段具體占用時間長短，由前一時間段中經(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所述時間段,在略早于該時間段的結(jié)束時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、到達本站時間和所述時間段,該預(yù)置時間間隔由站間平均行駛時間確定，主通信公交車離開本站后,按到達本站時間從遠(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)所述時間段中未用完的時間按上述方法通信,所述時間段結(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,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通信信道錯開使用,防止發(fā)生同頻干擾。公交車到達終點站后自動改變通信信道設(shè)置和站點順序設(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)兩個公交站之間距離較短障礙物較少,行駛的公交車數(shù)量較少無法實現(xiàn)公交車之間通信時,可以由兩個公交站分別設(shè)置的射頻模塊nRF905實現(xiàn)無線通信,公交站控制器中射頻模塊nRF905定時以設(shè)定的站間無線通信信道實現(xiàn)到站信息傳遞,這時按公交車行駛方向,前方公交站在設(shè)定的時間保持無線通信的接收狀態(tài),由后方公交站nRF905加大發(fā)射功率進行定時單向信息傳輸。

(四)附圖說明:

圖1是基于nRF905無線通信的公交智能站牌的電路結(jié)構(gòu)方框圖。

(五)具體實施方式:

基于nRF905無線通信的公交智能站牌的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示,包含:

公交車的車載控制器(1),公交站間控制器(2),公交站控制器(3),；其中車載控制器(1)由射頻通信模塊和里程表傳感器構(gòu)成,射頻通信模塊由射頻模塊nRF905、微控制器C8051F330和非易失存儲器AT24C32構(gòu)成,射頻模塊nRF905通過SPI接口與微控制器C8051F330通信,nRF905的其它功能管腳與C8051F330的I/O口相連,C8051F330通過I2C總線方式與AT24C32通信；公交站間控制器(2)和公交站控制器(3)均由射頻模塊和LCD顯示器構(gòu)成,其中射頻模塊結(jié)構(gòu)同車載控制器(1)中的射頻通信模塊,但非易失存儲器選用AT24C64；LCD顯示器與微控制器C8051F330的I/O口相連,公交車到站信息保存在AT24C64中。