摘要：规划了一套公交车到站自动预告体系，给出了该体系的整体规划方案，并对其组成及作业原理进行了论述，侧重介绍了体系硬件、软件架构及通讯协议。终究，经过现场装置、调试、运用证明了该体系具有杰出的作业功用和牢靠性。
关键词：公交车;到站预告;软件架构;通讯协议
导言
为了完结公交体系的智能信息化建造方针，本文规划了一套公交车到站自动预告体系，首要意图在于便利乘客在等候公交车时能直观地看到所要乘坐的公交车的行进方位，让乘客可以愈加合理地组织自己的搭车方案。此前，很多学者现已对公交车到站自动预告体系进行了广泛研讨，并提出了多种方案，如参考文献提出运用 GPS定位信息完结站点检测，运用GSM网络完结站台数据分发;参考文献提出运用GPS定位信息完结站点检测，运用ZigBee完结站台数据分发;参考文献提出运用RFID卡完结车辆检测，运用GSM网络完结站台数据分发;参考文献提出运用GPS定位信息完结站点检测，运用交通通讯专网(iDEN)完结站台数据分发;参考文献提出运用近间隔无线数传模块完结车辆检测，运用远间隔无线数传模块完结站台数据分发。
尽管上述方案均是可行的，可是，它们具有必定的局限性。参考文献选用GPS完结站点检测的局限性在于：价格昂贵;在城市环境中GPS信号易受建筑物、树木、地道遮挡，然后导致某些区域无法定位;需求在车内走线，在车顶装置调试，装置困难;当站点或运转线路产生变化时，须从头收集站点坐标，进程繁琐，通用性差。参考文献选用GSM网络完结站台数据分发的局限性在于：该体系是一套集中式处理体系，当处理中心产生毛病时，一条或多条线路均将无法正常作业，影响面大，站点正常作业时间急剧下降。参考文献选用近间隔无线数传模块完结车辆检测的局限性在于：与ZigBee模块比较，无线数传模块的本钱更高、功耗更大、体积更大、时延更长、牢靠性更低、安全性更差。
根据上述原理，本文给出了公交车到站自动预告体系整体规划方案，并对体系的组成及作业原理进行了论述，特别侧重论述了体系软件流程及通讯协议规划。终究，经过现场装置、调试、运用证明了该体系具有杰出的作业功用和牢靠性。
1 体系整体规划
本文规划的公交车到站自动预告体系由车载模块、站台模块和中继模块三部分组成(如图1所示)。其间，车载模块装置在公交车上，担任把公交车方位信息发送给站台模块;站台模块装置在站牌处，担任接纳、处理、显现公交车方位信息，一起把该信息发送给下一站台，完结信息的接力传递;中继模块装置在两站台间适宜方位，担任通讯中继，用于确保站台间隔超出通讯间隔时的正常通讯。
由图1可知，公交车到站自动预告体系详细包含电源模块、操控模块、ZigBee模块、操控面板、状况指示灯、无线数传模块、LED面板。其间，电源模块的作用是把车载电瓶12 V直流电(车载模块)或220 V交流电(站台模块/中继模块)变换成5 V直流电，以便给操控模块(车载模块)和无线数传模块(站台模块/中继模块)供电;操控模块的作用是收发串口数据，操控LED灯亮灭，接纳操控面板按键指令;ZigBee模块的作用是完结公交车与站台间无线通讯;操控面板的作用是操控车载模块上电、重启和断电以及设置公交车运转方向，以便马路对面站台模块接纳到车载模块信息时可以正确区分公交车运转方向;状况指示灯的作用是显现驾驶员当时操作指令，以便驾驶员可以直观判别出其操作的正确性;无线数传模块的作用是完结站台模块/中继模块问的无线通讯;LED面板的作用是直观显现公交车当时方位信息，以便乘客合理组织出行方案。
2 体系硬件规划及选型
2.1 操控模块规划
因为操控模块需求操控LED灯亮灭，因而，它的I/O口个数有必要大于站点个数。以长沙为例，现在，长沙公交车停站数最多的车次是501路，共经停81站，因而，操控模块需至少包含88个I/O口。其间，81个I/O口用于衔接LED面板，5个I/O口用于装备成两路串口(232串口占用2个I/O 口，485串口占用3个I/O口)。别的，考虑到将来站点数以及操控模块功用的进一步丰厚，操控模块的I/O口还应有所保存，不能彻底占用。
综上所述，操控模块不管选用DSP仍是选用单片机构建，芯片本身所供给的I/O口均无法满意使用需求，因而，需选用译码器扩展I/O口数量。终究，所规划的操控模块结构如图2所示。
2.2 ZigBee模块选型
为了完结公交车检测的高牢靠性和有用性，ZigBee模块的通讯间隔应小于站台间最短间隔的1/2。以长沙为例，现在，长沙公交车站台间最短间隔约180 m，所以限制ZigBee模块的通讯间隔为不大于90 m。别的，一般公交车站台会有多辆公交车停靠，若站台模块接纳一切公交车模块信息，则必将影响站台模块的信息处理速度，一起还会增大误码率。因而，站台模块与车载模块间应树立身份验证机制，以确保数据的正确、高效处理。
根据上述需求，本文选用XBee S2模块(如图3所示)完结车载模块与站台模块间的通讯。XBee S2模块是按ZigBee协议规划的，可完结具有低本钱、低功耗等特别需求的无线传感器组网，在室内/城市环境中其通讯间隔为40m，可经过设置 PAN(Personal Area Network)ID操控网络规划，经过设置64位地址完结数据传输。
2.3 无线数传模块选型
为了确保站台间信息传输的高牢靠性和有用性，无线数传模块的通讯间隔最好大于大多数相邻站台间的间隔。以长沙为例，现在，两相邻公交车站台间间隔简直都在500 m以内(不过，也有极个别相邻站台间间隔到达了4000 m)。因而，为了确保相邻站台模块间可以正常通讯，无线数传模块的通讯间隔不该小于1000 m。别的，考虑到天线高度、波特率、城市环境的复杂性对通讯间隔的影响，要求无线数传模块的通讯间隔不小于3 000 m。
根据上述需求，本文选用SV6202超远间隔无线数传模块(如图4所示)完结站台模块间的无线通讯以及通讯中继。SV6202模块最大通讯间隔可到达5 000 m，可经过装备网络ID完结指定模块间的彼此通讯，不同网络ID装备的模块间不能彼此通讯。
2.4 操控面板规划
操控面板是确保用户便利、便利操控和设置操控模块所必需的一部分。车载模块操控面板的首要功用应包含：①模块上电和断电;②当操控模块呈现毛病时，从头启动操控模块，使其进入正常作业状况;③设置公交车运转方向，以便对面站台模块接纳到公交车模块信息时可以正确区分公交车运转方向。
本文终究所规划的车载模块操控面板结构如图5所示(为了避免候车乘客误操作站台模块，站台模块不规划操控面板)。
3 通讯协议规划
公交车在运转进程中可能会呈现如下两种状况：①某一时刻有多条线路公交车一起进站;②同一站点上行站台和下行站台均接纳到了车载模块信息。明显，站台模块有必要能正确应对这两种状况，它应可以从车载模块发送的数据帧中解分出公交车线路信息和运动方向信息。
本文规划的车载模块与站台模块间的通讯协议如下所示：
当从车载模块发送的数据帧平分分出了公交车线路信息和运动方向信息后，站台模块应经过无线数传模块把该信息传递给其他站台模块。但是，无线数传模块在传递信息时可能会呈现如下两种状况：①后继站台和未到站台均接纳到了该站台信息;②上行站台和下行站台均接纳到了该站台信息。明显，站台模块有必要能正确应对这两种状况，可以从站台模块发送的数据帧中解分出公交车线路信息、运动方向信息和当时地点站台编号。
面向上述方针，本文规划的站台模块/中继模块间通讯协议如下所示：
4 体系软件规划
4.1 车载模块软件规划
本文把车载模块规划成事情建议节点，即车载模块自动与站台模块通讯。为了完结这一方针，车载模块需求守时向站台模块发送信息。因而，车载模块软件选用守时器中止发送信息。另一方面，车载模块还要接纳操控面板的按键操作，而该操作是不守时的，为了便利程序开发，在软件的主程序循环中完结按键接纳。车载模块软件流程如图6所示。
4.2 站台模块/中继模块软件规划
本文把站台模块/中继模块规划成事情接纳及中继节点，即站台模块/中继模块被迫接纳车载模块信息和其他站台模块信息，一起自动把信息发送给其他站台模块。为了完结这一方针，站台模块/中继模块需求在串口有数据时马上读取数据，而在没有数据时不该拜访串日，因而，站台模块/中继模块软件选用串口接纳中止接纳信息。因为站台模块/中继模块没有操控面板，不需求处理其他外部事情，因而，其软件的主程序循环是空循环。站台模块/中继模块软件流程如图7、图8所示。
结语
现在，本文所规划体系在实验室和实践公交线路进步行了很多测验。实践测验标明，该体系运转安稳、作业牢靠、运用便利，特别是装置、替换无需布线，可以做到即插即用。期望该项研讨可以有用推进社会调和开展，缓解日益拥堵的城市交通，让市民更乐意乘坐公共交通工具出行，削减汽车尾气排放，一起净化夸姣的家乡。
