专利名称：基于ZigBee的出租车呼叫预约系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种出租车呼叫预约系统和方法，具体地说是一种基于ZigBee无线数据传输网络的出租车呼叫预约系统和方法。
背景技术：
出租车是城市公众服务的载体和城市形象的窗口，是现代城市交通系统的主要组成部分。随着经济的持续发展和城市人口的不断增加，导致出租车数量和使用频率大大增加，给城市交通带来沉重的压力，“打车难”日益成为制约大中城市经济发展的“瓶颈”。目前，很多地区乘坐出租车是路边招手搭车，造成能源浪费(空载)、环境污染和交通拥挤等弊端。虽然有的城市已经开始使用出租车呼叫预约系统，基于电话、网络预约机制建成了城市出租车统一调度平台，但现有的呼叫预约系统大多通过GPS(Global Positioning System，全球定位系统)和GPRS (General Packet Radio krvice，通用分组无线服务技术) 网络对出租车进行调度控制，无法完全覆盖城市区域，且费用高、效果并不明显。在有的地区，居民乘坐出租车出行一般通过电话预约，出租车上装有无线电接收装置，呼叫中心播发乘客需求信息，司机则根据车辆所在方位确认服务目标，呼叫中心得到司机确认后，立即将信息反馈给用户。此方式由呼叫中心实行有偿管理，对于大量的城市道路流动乘客并不适用，实时性差，并未根本解决出租车空载和市民搭乘出租车困难的问题。因此，人们迫切需要一种使用方便、性能可靠的出租车呼叫系统以便得到及时的服务。中国专利公开号CN101520950，
公开日2009年9月2日，发明创造的名称为出租车即时呼叫分派管理系统及呼叫分派管理方法，该申请案公开了一种用于乘客与出租车行间的无线租车系统及租车方法，它包括手机、本地信息后台服务系统、出租车后台管理系统、出租车内置GPS呼叫装置及移动通信网络平台，手机通过移动通信网络平台与本地信息后台服务系统和出租车后台管理系统的信号收发端构成双向无线通信，出租车后台管理系统信号收发端与η辆出租车内的GPS呼叫装置构成双向无线通信；中国专利公开号 CN101639910，
公开日2010年2月3日，发明创造的名称为出租车智能服务系统，该申请案公开了一种出租车智能服务系统，它包括出租车智能服务终端(MCU)以及至少一台服务评价器，可有效打击“克隆车”，提高出租车服务质量；中国专利公开号CN201413580，
公开日
2010年2月M日，发明创造的名称为出租车小范围智能寻呼系统，该申请案公开了一种机制来实现出租车小范围智能寻呼，它由移动终端呼叫器、接收基站和转发器、控制中心、车载接收器、车载导航系统组成。以上主要文件不足之处为没有实现乘客与出租车间的自组织呼叫预约功能，乘客与出租车之间预约的过程必须通过“后台服务中心”、“控制中心”等第三方的服务平台来实现。而第三方平台不仅需要大量人力和物力，而且效率低、反应慢， 无法充分满足乘客打车和出租车空车利用的效果。
发明内容
本发明目的就在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于ZigBee的出租车呼叫预约系统和方法，本发明将道路端呼叫终端和车载端接收终端通过ZigBee无线数据传输网实时连接，乘客发出预约信息和出租车返回预约信息均通过ZigBee网络实时、快速地传递，使得预约出租车的过程在很短时间内完成，不仅方便了乘客，也提高了出租车载客的效率。实现本发明目的采用的技术方案是一种基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，包括道路端呼叫终端，用于与ZigBee网络实时联网和通信，为乘客用户提供所需的信息界面；车载端接收终端，用于与ZigBee网络实时联网和通信，接收并显示来自ZigBee网络的信号，为司机用户提供所需的信息界面；ZigBee网络，用于实时收集并处理所述道路端呼叫终端和车载端接收终端发出的信号。进一步地，所述道路端呼叫终端包括ZigBee无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、状态指示灯、扩展天线、按键和复位电路；所述车载端接收终端包括ZigBee 无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、状态指示灯、扩展天线、按键、蜂鸣器和复位电路；更进一步地，所述的ZigBee无线通信模块和液晶显示电路连接有电源模块，所述的电源模块包括2个电源单元，电源单元UPl将车载电源转换为5V稳压电源，为液晶显示电路供电，电源单元UP2将电源单元UPl输出的5V稳压电源转换为3. 3V稳压电源，为 ZigBee无线通信模块供电。进一步地，所述ZigBee无线通信模块包括CC2430/M31无线收发芯片、晶振电路和收发天线，所述晶振电路的XTALl引脚与CCM30/2431无线收发芯片的M)SC_Q1、X0SC_Q2 引脚连接，晶振电路的XTAL2引脚与CC2430/M31无线收发芯片的P2_3、P2_4引脚连接，所述收发天线与CC2430/M31无线收发芯片的RF_P、TXRX_WITCH、RF_N引脚连接。所述收发天线为不平衡天线，配合CC2430/M31无线收发芯片完成数据的发送与接收。进一步地，所述液晶显示电路的核心芯片为汉显模块UP3，与ZigBee无线通信模块使用串行接口控制，串行接入时/RST复位信号引脚接P1_4，R/W数据信号接P1_5，E1、E2 时钟信号引脚分别接P1_6、P1_7，RS,LEDA和VDD引脚接工作电压+5V，LEDK、VSS和PSB引脚接地。进一步地，所述的复位电路的核心芯片为看门狗芯片MAX705，看门狗芯片MAX705 的复位输出引脚与ZigBee无线通信模块的RESET_N引脚相连，ZigBee无线通信模块的 P0_0引脚用于输出喂狗信号到看门狗芯片。看门狗芯片MAX705的/MR引脚与/WDO引脚相连，用于自动复位。此外，本发明还提供一种基于ZigBee的出租车呼叫预约方法，包括以下步骤乘客用户使用与ZigBee网络实时联网的道路端呼叫终端，根据需要选择预约出租车，并将选择预约的信息发送至ZigBee网络；司机用户使用与ZigBee网络实时联网的车载端接收终端，该终端接收并显示来自ZigBee网络的信息，司机用户对乘客用户的预约信息进行选择应答，并将该应答信息发送至ZigBee网络；
进一步地，所述车载端接收终端接收到预约信息后，如果该出租车处于空车状态， 则司机用户返回接受预约的应答信息和本车的车牌号码，乘客通过道路端呼叫终端收到司机用户返回的接受预约信息后发出确认信息，完成出租车的预约。由于本发明采用ZigBee无线传输网络，综合运用网络控制技术及嵌入式技术，与现有技术相比，本发明的有益效果是(1)解决出租车空载揽客现状，减少了空载率，提高了出租车运营效率，减少了空载耗油量和环境污染；(2)克服了 GPS和GPRS网络调度方式和电话预约方式存在的费用高、实时性差等缺点，尤其在出租车流动不大的区域设立本发明提供的系统，可及时、方便乘客与司机间的供求信息交换。(3)使用本发明方法和系统，只需乘客和出租车司机单独发出预约和应答预约即可，实现乘客和司机的直接对话，而无需第三方平台，不仅提高了预约的效率，而且避免了因建设第三方平台所需的各种资源。
图1为基于ZigBee的出租车呼叫预约系统架构图。
图2为道路端呼叫终端结构框图。
图3为车载端接收终端结构框图。
图4为道路端呼叫终端和车载端接收终端的ZigBee无线通信模块电路图。
图5为道路端呼叫终端和车载端接收终端的液晶显示电路图。
图6为道路端呼叫终端和车载端接收终端的复位电路图。
图7为道路端呼叫终端和车载端接收终端的电源模块电路图。
图8为基于ZigBee的出租车呼叫预约流程图。
图9为道路端呼叫终端的主程序流程图。
图10为道路端呼叫终端的报文收发流程图。
图11为车载端接收终端的主程序流程图。
图12为车载端接收终端的报文收发流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步的说明。本实施例基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其结构如图1所示，包括=ZigBee 网络，以及与ZigBee网络实时连接的道路端呼叫终端和出租车端接收终端。道路端呼叫终端和出租车端接收终端分别通过人机交互以及ZigBee网络接口实现与ZigBee网络的连接。其中道路端呼叫终端结构如图2所示，包括ZigBee无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、状态指示灯、扩展天线、按键和复位电路；车载端接收终端如图3所示，出租车端接收终端包括ZigBee无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、状态指示灯、扩展天线、按键、蜂鸣器和复位电路。如图4所示，本实施例中所用ZigBee无线通信模块包括CC2430/M31无线收发芯片、晶振电路和收发天线，所述晶振电路XTALl与CCM30/2431无线收发芯片的M)SC_Q1、 X0SC_Q2引脚相连，XTAL2与CC2430/M31无线收发芯片的P2_3、P2_4引脚相连，所述收发天线电路与CC2430/M31无线收发芯片的RF_P、TXRX_WITCH、RF_N引脚相连。所述收发天线为不平衡天线，使用不平衡变压器以匹配RF输入/输出阻抗的要求，整个结构由L1、L2、L3和C4及一个PCB微波传输线组成，C4为去耦合电容，以提高芯片工作的稳定性。ZigBee 无线通信模块主要用于ZigBee网络的建立，ZigBee网络数据的交互以及系统程序的执行。如图5所示，本实施例中所用液晶显示电路的核心芯片为汉显模块UP3，使用串行接口控制，串行接入时/RST复位信号接P14，R/W数据信号接Pl_5，E1、E2时钟信号分别接 P 1_6、P 1_7，RS、LEDA、VDD接工作电压+5V，LEDK、VSS、PSD接地。液晶显示电路是乘客用户和司机用户与出租车呼叫预约系统的交互界面，用来显示呼叫预约的相关状态信息。状态指示灯分别显示道路端呼叫终端和出租车端接收装置的工作状态信息，如组网是否成功和是否正常工作等。如图6所示，本实施例所用复位电路的核心芯片为看门狗芯片MAX705，看门狗芯片MAX705的复位输出引脚与ZigBee无线通信模块的RESET_N引脚相连，ZigBee无线通信模块的POO引脚用于输出喂狗信号到看门狗芯片。看门狗芯片MAX705的/MR引脚与/WDO 引脚相连，用于自动复位。如图7所示，本实施例所用的电源模块包括2个电源单元，电源单元UPl将车载电源转换为5V稳压电源，为液晶显示电路供电，电源单元UP2将电源单元UPl输出的5V稳压电源转换为3. 3V稳压电源，为ZigBee无线通信模块供电。由于道路端呼叫终端位于室外， 所以道路端呼叫终端的电源模块采用太阳能电源模块，可以充分利用太阳能，达到节能环保的效果。基于ZigBee网络的出租车呼叫预约系统的预约呼叫流程如图8所示，乘客通过站点的道路端呼叫终端按下“呼叫”按钮，预约请求信息和道路端呼叫终端所在的位置信息通过ZigBee网络传输到该站点网络覆盖范围内的所有出租车出租车端接收终端中；出租车端接收终端的显示屏上显示预约终端所在站点的信息，接收到预约信息的出租车司机选择是否接受预约，接受就通过出租车端接收终端发出接受预约的信息和本车的车牌号码。该接受预约信息再由ZigBee网络传回对应站点的道路端呼叫终端，道路端呼叫终端的显示屏上显示接受预约的出租车车牌号码；乘客接收到接受预约信息后按下确认按钮，该确认信息再次传输到出租车端接收终端，出租车端接收终端显示屏上就会显示成功接受预约的车牌号码，该车司机获取信息后马上赶往乘客所在站点提供乘车服务。由于隔一段距离安装一个道路端呼叫终端，通过ZigBee的信息转发功能可延长网络传输距离，以便附近没有空出租车的乘客也可以方便、快捷的呼叫到出租车。本发明是一个以道路端呼叫终端和出租车端接收终端为核心的基于ZigBee的出租车呼叫预约系统。系统网络拓扑结构采用簇树结构，只由协调器和节点组成，道路端呼叫终端作为网络中的协调器，构建动态网络，并接受来自出租车端接收终端的入网请求；出租车端接收终端作为移动节点，动态的加入或退出附近的ZigBee网络。道路端呼叫终端的主程序流程如图9所示，主要完成如下工作系统初始化、 建立网络、允许新节点加入、当有按键按下时完成相应的操作并显示成功预约的车牌号码。具体为系统通过调用初始化函数完成协议栈及I/O的初始化，初始化完成后调用 apIFormNetworkO函数完成ZigBee网络的创建；网络创建完成后广播发送所创建的网络信息；完成网络创建后道路端呼叫终端就进入呼叫预约主函数段，实时检测呼叫预约按键的状态，当键按下后及向周围广播发送预约信息和道路端呼叫终端所在的位置信息，以待出租车端接收终端接收到此预约消息；接着，监听是否有出租车端接收终端发出的接受预约信号，若无则继续监听；若有则显示接受预约出租车的车牌信息，乘客再通过道路端呼叫终端的确认按键完成此次预约的确认。道路端呼叫终端的报文收发流程如图10所示，包括以下步骤根据扫描得到按键的值，判断是发送预约请求信息还是已预约的车牌号码，当预约请求信息发送后，监测是否有出租车端接收终端发出的应答信息，有则进行应用层数据处理；没有则判断是否等待超时，超时就重发，否则继续监测。出租车端接收终端的主程序流程如图11所示，完成如下工作系统初始化、申请加入网络、接收并显示预约信息、当有预约信息时按下接受按键完成报文发送、显示成功预约的车牌号码等。具体为系统完成初始化后发送加入网络信息，若区域范围内存在 ZigBee网络，则加入网络并返回在当前网络中的16位短地址；若加入网络不成功，则继续搜寻网络。当入网成功后便进入无线数据的侦听环节，通过监听空气中的无线数据包来判断是否有预约信息的到来，若无则继续监听；若有则逐条显示接收到的预约信息。驾驶员选择并确认是否接受当前服务，若不接受则忽略该消息；若接受则通过出租车端接收终端发出接受预约的信息和本车的车牌号码，然后等待乘客的确认信息，乘客的确认信息到达后显示完成当次预约的车牌号码。出租车端接收终端的报文收发流程如图12所示，包括以下流程加入ZigBee网络后，实时监控信息。根据扫描得到按键的值，判断是否发送接受预约信息，如此时出租车处于空闲状态，司机用户通过出租车端接收终端发送接受预约的信息和本车的车牌号码，并监测是否有来自乘客从道路端呼叫终端发出的应答信号，有则进行应用层数据处理，没有则判断是否等待超时，超时就重发，否则继续监测。
权利要求
1. 一种基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于包括道路端呼叫终端，用于与ZigBee网络实时联网和通信，为乘客用户提供所需的信息界车载端接收终端，用于与ZigBee网络实时联网和通信，接收并显示来自ZigBee网络的信号，为司机用户提供所需的信息界面；ZigBee网络，用于实时收集并处理所述道路端呼叫终端和车载端接收终端发出的信号。
2.根据权利要求1所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述道路端呼叫终端包括ZigBee无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、 状态指示灯、扩展天线、按键和复位电路；所述车载端接收终端包括ZigBee无线通信模块，及连接在模块上面的液晶显示模块、 状态指示灯、扩展天线、按键、蜂鸣器和复位电路。
3.根据权利要求2所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述的 ZigBee无线通信模块和液晶显示电路连接有电源模块，所述的电源模块包括2个电源单元，电源单元UPl将车载电源转换为5V稳压电源，为液晶显示电路供电，电源单元UP2将电源单元UPl输出的5V稳压电源转换为3. 3V稳压电源，为ZigBee无线通信模块供电。
4.根据权利要求2或3所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述 ZigBee无线通信模块包括CCM30/2431无线收发芯片、晶振电路和收发天线，所述晶振电路的XTALl引脚与CC2430/M31无线收发芯片的M)SC_Q1、X0SC_Q2引脚连接，晶振电路的XTAL2引脚与CC2430/M31无线收发芯片的P2_3、P2_4引脚连接，所述收发天线与 CC2430/2431无线收发芯片的RF_P、TXRX_WITCH、RF_N引脚连接。
5.根据权利要求4所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述收发天线为不平衡天线，配合CC2430/M31无线收发芯片完成数据的发送与接收。
6.根据权利要求4所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述液晶显示电路的核心芯片为汉显模块UP3，与ZigBee无线通信模块使用串行接口控制，串行接入时/RST复位信号引脚接Pl_4，R/ff数据信号接Pl_5，El、E2时钟信号引脚分别接Pl_6、 VlJ, RS、LEDA和VDD引脚接工作电压+5V, LEDK, VSS和PSB引脚接地。
7.根据权利要求6所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于所述的复位电路的核心芯片为看门狗芯片MAX705，看门狗芯片MAX705的复位输出引脚与ZigBee无线通信模块的RESET_N引脚相连，ZigBee无线通信模块的POO引脚用于输出喂狗信号到看门狗芯片。
8.根据权利要求7所述基于ZigBee的出租车呼叫预约系统，其特征在于看门狗芯片 MAX705的/MR引脚与/WDO引脚相连，用于自动复位。
9.一种基于ZigBee的出租车呼叫预约方法，其特征在于包括以下步骤乘客用户使用与ZigBee网络实时联网的道路端呼叫终端，根据需要选择预约出租车， 并将选择预约的信息发送至ZigBee网络；司机用户使用与ZigBee网络实时联网的车载端接收终端，该终端接收并显示来自 ZigBee网络的信息，司机用户对乘客用户发出的预约信息进行选择应答，并将该应答信息发送至ZigBee网络。
10.根据权利要求9所述基于ZigBee的出租车呼叫预约方法，其特征在于车载端接收终端接收到预约信息后，如果该出租车处于空车状态，则司机用户返回接受预约的应答信息和本车的车牌号码，乘客通过道路端呼叫终端收到司机用户返回的接受预约信息后发出确认信息，完成出租车的预约。
全文摘要
本发明公开了一种基于ZigBee的出租车呼叫预约系统和方法，该呼叫系统包括道路端呼叫终端、车载端接收终端和ZigBee网络，呼叫终端和接收终端包括ZigBee无线通信模块，ZigBee无线通信模块连接有液晶显示电路、晶振电路、状态指示灯、收发天线和按键复位电路，道路端呼叫终端和车载端接收终端通过ZigBee无线数据传输网络实时联网和通信，乘客发出的预约信息和出租车返回的接受预约信息均通过ZigBee实时、快速地传递，实现乘客和司机的直接对话。本发明无需第三方平台，不仅提高了预约的效率，而且避免了因建设第三方平台所需的各种资源。
文档编号G08G1/00GK102354447SQ20111020688
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者叶术广, 李刚炎, 胡剑, 邵旭明 申请人:武汉理工大学