专利名称：一种公交车辆自动报站方法
技术领域：
本发明涉及一种自动获取公交车辆行程信息并播报和显示站点信息的公交车辆报站方法，属于交通运输技术领域。
背景技术：
进入21世纪以来，随着城市化的发展，交通问题成为全世界共同面临的难题。优先发展城市公共交通，是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段，也是解决大中城市交通问题的重要策略。近年来，我国城市公共交通有了较快发展，但随着经济社会发展和城镇化进程的加快，各大中城市公共交通服务可达性差、可靠性低、耗时高等导致公众出行不便的问题日益突出，公共交通作为公众首选出行方式的吸引力不强，严重影响了城市公交在城市交通中分担率的提高。针对上述问题，各大中城市近年来逐步引入了“智能公共交通系统”，所谓智能公共交通系统，就是在公交网络分配、公交调度等关键节点，利用系统工程的理论和方法，将现代通信、信息、电子、控制、计算机、网络、GPS、GIS等新技术集成应用于公共交通系统，通过构建现代化的信息管理系统和控制调度模式，实现公共交通调度、运营、管理的信息化、现代化和智能化，为出行者提供更加安全、舒服、便捷的公共交通服务，从而缓解城市交通拥挤，有效解决城市交通问题。公交车辆自动报站系统即是智能公共交通系统中的一个重要的组成部分。公交车辆报站系统从最原始的人工报站、发展到司机按键的半自动报站系统，再到基于无线技术的自动报站系统，大致经历了三个阶段。目前人工报站与按键式的半自动报站系统正在逐步被淘汰，被基于无线技术的自动报站系统逐渐取代。自动报站系统基于的无线技术主要包括红外技术、w1-fi技术、GPS技术等。上述三种无线技术虽然在一定条件下能够完成自动报站的任务，但由于技术自身的缺陷，均不能完全满足自动报站的需要。红外技术存在通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断的缺点，而公交车辆在运行过程中，红外线收发器极易受到行道树、路灯、大型车辆等的阻挡而中断通讯，因此基于这种技术的报站系统抗干扰能力较差，目前应用较少；w1-fi技术可以满足正常自动报站的需要，但w1-fi设备一般能耗较大，因此在站台一侧的w1-fi设备终端往往需要专用线路供电，如果一座城市所有站台都安装w1-fi终端，则造成电力资源极大的消耗，并且有些站台并没有专用线路，不具有安装W1-fi设备的条件，因此自动报站系统不能覆盖全部站点，给乘客与司机造成一定的不便。目前基于GPS技术的自动报站系统影响力逐渐增大，但是也存在一定的问题，由于GPS基于卫星载波通讯，其信号通过障碍物的能力较弱，在复杂地形条件下(城市两边高楼林立的街道上、隧道里、高架桥下等地)与恶劣气象条件下(云层厚度较大、暴雨等)，容易存在或出现大量GPS盲区，公交车辆行驶在这些GPS盲区中接收不到坐标信息，从而造成自动报站系统误报、漏报问题的发生。综上所述，现有的自动报站系统均不能够廉价、方便、准确地获取行程信息，有必要开发新的自动报站系统，探索新的报站方法。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种能够方便、准确地获取行程信息并播报和显示站点名称的公交车辆自动报站方法。本发明所述问题是以下述技术方案实现的
一种公交车辆自动报站方法，所述方法在公交车辆行驶路线的每个站点设置一个站台节点子系统，在每辆公交车辆上设置一个车载节点子系统，所述站台节点子系统包括站台单片机及与之相连的站址信息存储器和站台zigbee模块，所述车载节点子系统包括车载单片机及与之相连的车载zigbee模块、车辆信息存储器、语音文件存储器和语音报站电路，
所述站台节点子系统和车载节点子系统按如下方式运作
站台节点子系统的站址信息存储器内存有本站点的地址信息，每隔一段时间，由站台单片机发出指令，通过站台zigbee模块向外发出包含本站点地址信息的信标帧；
车载节点子系统的车辆信息存储器内存有包括本公交车行驶路线所有站点的地址信息表，在车载节点子系统的语音文件存储器中预存有与各站点相对应的音频文件，公交车进入站台zigbee模块的信号覆盖范围后，车载节点子系统的车载zigbee模块侦听到站台节点子系统发出的信标帧，随之将信标帧中的站台地址信息传送至车载单片机，由车载单片机判断该地址信息是否包括在车辆信息存储器所存储的地址信息表内，如不包括，则不进行下一步操作，如包括在地址信息表内，则进行如下操作
①车载单片机发出指令给车载zigbee模块,与该站台节点子系统组建zigbee网络；
②车载单片机发出指令给语音报站电路，开始播放与当前站点地址相应的音频文件；
③将组建zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器；
公交车驶出站台zigbee模块的信号范围后,车载zigbee模块与站台zigbee模块通讯中断，随之将通讯中断信息传送给车载单片机，由车载单片机进行如下操作
①车载单片机发出指令给车载zigbee模块,断开与站台节点子系统的zigbee网络；
②车载单片机发出指令给语音报站电路，开始播放与下一站相应的音频文件；
③将断开zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器。上述公交车辆自动报站方法，所述方法还设置有调度中心控制节点子系统，所述调度中心控制节点子系统包括调度单片机以及与之相连的调度信息存储器、调度zigbee模块、调度信息显示模块和手动输入模块。所述调度中心控制节点子系统按如下方式运作
公交车完成运行驶入调度中心，调度中心节点子系统的调度zigbee模块与车载节点子系统的车载zigbee模块组建zigbee网络，由车载单片机发出指令，将车辆信息存储器中存储的与各站点组建zigbee网络的时间信息和断开zigbee网络的时间信息通过zigbee网络上传至调度中心节点子系统。上述公交车辆自动报站方法，所述站台节点子系统采用太阳能电源模块供电。上述公交车辆自动报站方法，所述车载节点子系统中还包括与车载单片机相连的车载显示模块，在车辆信息存储器内预存有与本公交车行驶路线所有站点相对应的多个文本文件，车载节点子系统与站台节点子系统组建zigbee网络后，车载单片机发出指令给车载显示模块，输出与当前站点地址相应的文本文件；车载节点子系统与站台节点子系统断开zigbee网络后，车载单片机发出指令给车载显示模块，输出与下一站点相应的文本文件。上述公交车辆自动报站方法，所述车载节点子系统中还包括按键输入电路，所述按键输入电路包括三个按键开关，它们输出的开关信号分别接车载单片机的P3. 3、P3. 4、P3. 5端口，驾驶员通过三个按键开关改变车载节点子系统的工作模式，实现手动报站。本发明利用ziebee技术实现各子系统之间的通信，具有功耗小、成本极低、时延短、传输距离内抗干扰能力强、不存在盲区等优点。所述方法很好地克服了传统无线报站方法的缺点，能够方便、准确地获取行程信息，避免了自动报站系统误报、漏报现象的发生。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1为系统原理不意 图2为站台节点子系统的电原理 图3为车载节点子系统的电原理 图4为调度中心控制节点子系统的电原理图。图中所用符号清单为U1、站台单片机，U2、站址信息存储器，U3、站台zigbee模块，U 4、车载单片机，U5、车辆信息存储器，U6、车载zigbee模块，U7、语音文件存储器，U8、调度单片机，U9、调度信息存储器，U10、调度zigbee模块，JP1、按键输入电路，JP2、手动输入模块，IXD1、车载显示模块，IXD2、调度信息显示模块，SD、语音报站电路。
具体实施例方式本发明是一种基于zigbee技术的公交车辆自动报站系统，主要功能为实现公交车辆的自动报站与生成准确的行程时间信息。本发明充分利用zigbee技术传输距离为70米的特点，及其低功耗、低成本、短时延等优点，开发设计了功耗低、时延短、抗干扰能力强、不存在GPS盲区、能够生成准确行程信息的车辆自动报站系统。本发明共分为三部分，分别是站台节点子系统、车载节点子系统和调度中心控制节点子系统。各站台节点、调度中心控制节点之间不组建zigbee网络,车载节点按照行驶路线与各站台节点、调度中心控制节点组建或断开zigbee网络，并触发报站、传输行程时间信息等操作。(I)站台节点子系统
主要功能站台节点主要负责发送含有站址信息的信标帧，要求功耗低、成本低、易维护。功能模块组成及运行方式站址信息存储器、站台单片机、站台zigbee模块、太阳能电源模块(图中未画出)。站址信息存储器负责存储本地站址信息，太阳能电源模块为本节点提供不间断电源，站台单片机从站址信息存储器提取本地站址信息并通过站台zigbee模块发送至已建立通信的车载节点。硬件组成站台zigbee模块的型号为DRF1605、站台单片机的型号为STC12C5410AD、太阳能电源模块由3000mAh3. 7v太阳能充电电池及稳压模块等组成。此子系统连续工作时间长，可自动实时充电。各站台节点向通信范围内与之组网的车载节点发送自身的身份认证信息，站台zigbee模块设定串口速率38400bps，无线频率2. 4GHz。(2)车载节点子系统
主要功能侦测站台节点发射的信标帧，组建zigbee网络，触发进出站报站操作，记录车辆进出站时间。功能模块组成及运行方式车载节点子系统包括语音文件存储器、车辆信息存储器、车载单片机、车载zigbee模块、车载显不模块、语音报站电路、按键输入电路。进站时车载Zigbee模块侦测站台节点发射的信标帧，若该站址信息包含在车载节点的站址信息表中，车载单片机发出指令与该站台节点组建zigbee网络，通过站址信息从语音文件存储器提取相应音频文件进行语音报站、从车辆信息存储器提取相应文本文件进行文本显示，同时将该站址信息、进站时间等存入车辆信息存储器；出站70米后，车载zigbee模块将丢失站台节点的信标帧，车载单片机得到此信息后发出指令断开zigbee网络，从语音文件存储器提取相应音频文件进行语音报下一站、从车辆信息存储器提取相应文本文件进行文本显不，同时将出站时间存入车辆信息存储器。车载zigbee模块的型号为DRF1605,车载单片机的型号为 STC12C5410AD。 车载显示模块采用YM128*64，该模块是128X64点阵型IXD，可以显示4行中英文，并自带显示字库。系统使用同步串行数据传送方式与单片机进行通信。显示控制端CSA、CSB分别与单片机的P2. 5、Ρ2· 6相连。按键输入电路的三个按键分别与车载单片机的Ρ3. 3、Ρ3. 4、Ρ3. 5端口相连，通过按键改变相应的状态，实现手动报站。手动报站与自动报站不冲突，不影响系统建立的自动报站标志。三个按键的功能手动播报下一站、翻到上一站、翻到下一站。语音模块采用ISD4004语音芯片。ISD4004-16语音芯片工作电压是3. 3V，单片录放时间16分钟，站台地址信息按顺序存储在ISD4004语音芯片中，报站时由单片机发送站台地址信息给ISD4004语音芯片，提取相应音频数据进行报站。车辆信息存储器选用AT24C64，它带有8k*8即8192个字节存储空间，能存放4096个汉字，足够本系统使用。时钟芯片选用DS1687-3，工作电压2. 7V 3. 7V，通过串行接口与车载单片机通信，可以提供形式为HH:MM:SS12/24小时/YY-MM-DD-dd的时间制式进行显示。车载节点子系统采用3. 7v 2600mAh锂电池及稳压模块供电，能连续供电26小时以上,设计为车启动后自动充电式。(3)调度中心控制节点子系统的组成
主要功能调度中心控制节点为手持式，主要负责与车载节点组建zigbee网络，提取行程信息，提供给智能公交管理系统进一步应用。功能模块组成及运行方式调度信息存储器、调度单片机、调度zigbee模块、调度信息显示模块、手动输入模块、电源模块。调度zigbee模块发出信标帧，当车辆完成运行驶入调度中心，调度中心节点与车载节点组建zigbee网络，调度单片机发出指令，提取车载节点本次运行的行程信息，并存储在调度信息存储器上。提取完成后，断开zigbee网络。运行模式 (I)车载节点与站台节点zigbee网络的工作机制。站台zigbee模块设置为RFD模式，每隔一段时间，由站台单片机发出指令，通过站台zigbee模块向外发出包含本站点地址信息的信标帧，信号覆盖范围为70m。车载zigbee模块设置为FFD模式，负责侦听站台节点发出的信标帧，一旦公交车进入到站台节点的信号覆盖范围，车载zigbee模块将侦听到站台节点的信标帧，并将信标帧中的站台地址信息传送至车载单片机进行处理。(2)公交车辆进站时报站系统的工作机制。公交车驶入站台zigbee模块的信号范围后，车载zigbee模块侦听到站台节点的信标帧，随之将信标帧中包含的地址信息传送给车载单片机。由车载单片机判断该地址信息是否在本公交车行驶路线包括的地址信息表内，如不包括，则不进行下一步操作。如包括在内，则进行如下操作车载单片机发出指令给车载zigbee模块,与该站台节点组建zigbee网络；车载单片机发出指令给ISD4004语音芯片，开始播放与当前站点地址相应的音频文件；车载单片机发出指令给车载显示模块，输出与当前站点地址相应的文本文件；将组建zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器。(3)公交车辆出站时报站系统的工作机制。公交车驶出站台zigbee模块的信号范围后，车载zigbee模块与站台zigbee模块通讯中断，随之将通讯中断信息传送给车载单片机。由车载单片机进行如下操作车载单片机发出指令给车载zigbee模块，断开与站台节点的zigbee网络；车载单片机发出指令给ISD4004语音芯片，开始播放与下一站相应的音频文件；车载单片机发出指令给车载显示模块，输出与下一站点相应的文本文件；将断开zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器。(4)公交车辆完成运行驶入调度中心时调度中心节点的工作机制。公交车完成运行驶入调度中心，调度zigbee模块与车载zigbee模块组建zigbee网络。由车载单片机将存储单元中的行程信息通过zigbee网络上传至调度中心节点。本次公交车辆运行结束，报站系统运行结束。
权利要求
1.一种公交车辆自动报站方法，其特征是，所述方法在公交车辆行驶路线的每个站点设置一个站台节点子系统，在每辆公交车辆上设置一个车载节点子系统，所述站台节点子系统包括站台单片机(Ul)及与之相连的站址信息存储器(U2 )和站台zigbee模块(U3 )，所述车载节点子系统包括车载单片机(U4)及与之相连的车载zigbee模块(U6)、车辆信息存储器(U5 )、语音文件存储器(U7 )和语音报站电路(SD )， 所述站台节点子系统和车载节点子系统按如下方式运作 站台节点子系统的站址信息存储器(U2)内存有本站点的地址信息，每隔一段时间，由站台单片机(Ul)发出指令，通过站台zigbee模块(U3)向外发出包含本站点地址信息的信标中贞; 车载节点子系统的车辆信息存储器(U5)内存有包括本公交车行驶路线所有站点的地址信息表，在车载节点子系统的语音文件存储器(U7)中预存有与各站点相对应的音频文件，公交车进入站台zigbee模块(U3)的信号覆盖范围后,车载节点子系统的车载zigbee模块(U6)侦听到站台节点子系统发出的信标帧，随之将信标帧中的站台地址信息传送至车载单片机(U4)，由车载单片机(U4)判断该地址信息是否包括在车辆信息存储器(U5)所存储的地址信息表内，如不包括，则不进行下一步操作，如包括在地址信息表内，则进行如下操作 ①车载单片机(U4)发出指令给车载zigbee模块(U6),与该站台节点子系统组建zigbee 网络； ②车载单片机(U4)发出指令给语音报站电路(SD)，开始播放与当前站点地址相应的首频文件； ③将组建zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器(U5)； 公交车驶出站台zigbee模块(U3)的信号范围后,车载zigbee模块(U6)与站台zigbee模块通讯中断，随之将通讯中断信息传送给车载单片机(U4)，由车载单片机(U4)进行如下操作 ①车载单片机(U4)发出指令给车载zigbee模块(U6),断开与站台节点子系统的zigbee 网络； ②车载单片机(U4)发出指令给语音报站电路(SD)，开始播放与下一站相应的音频文件； ③将断开zigbee网络的时间信息记入车辆信息存储器(U5)。
2.根据权利要求1所述的一种公交车辆自动报站方法，其特征是，所述方法还设置有调度中心控制节点子系统，所述调度中心控制节点子系统包括调度单片机(U8)以及与之相连的调度信息存储器(U9)、调度zigbee模块(U10)、调度信息显示模块(IXD2)和手动输入模块(JP2)， 所述调度中心控制节点子系统按如下方式运作 公交车完成运行驶入调度中心，调度中心节点子系统的调度zigbee模块(UlO)与车载节点子系统的车载zigbee模块(U6)组建zigbee网络，由车载单片机(U4)发出指令，将车辆信息存储器(U5)中存储的与各站点组建zigbee网络的时间信息和断开zigbee网络的时间信息通过zigbee网络上传至调度中心节点子系统。
3.根据权利要求1或2所述的一种公交车辆自动报站方法，其特征是，所述站台节点子系统采用太阳能电源模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种公交车辆自动报站方法，其特征是，所述车载节点子系统中还包括与车载单片机(U4)相连的车载显示模块(IXD1)，在车辆信息存储器(U5)内预存有与本公交车行驶路线所有站点相对应的多个文本文件，车载节点子系统与站台节点子系统组建z igbee网络后，车载单片机(U4 )发出指令给车载显示模块(IXDI )，输出与当前站点地址相应的文本文件；车载节点子系统与站台节点子系统断开zigbee网络后，车载单片机(U4)发出指令给车载显示模块(LCD1)，输出与下一站点相应的文本文件。
5.根据权利要求4所述的一种公交车辆自动报站方法，其特征是，所述车载节点子系统中还包括按键输入电路(JPl)，所述按键输入电路(JPl)包括三个按键开关，它们输出的开关信号分别接车载单片机(U4)的P3. 3、P3. 4、P3. 5端口，驾驶员通过三个按键开关改变车载节点子系统的工作模式，实现手动报站。
全文摘要
一种公交车辆自动报站方法，所述方法在公交车辆行驶路线的每个站点设置一个站台节点子系统，在每辆公交车辆上设置一个车载节点子系统，所述站台节点子系统包括站台单片机及与之相连的站址信息存储器和站台zigbee模块，所述车载节点子系统包括车载单片机及与之相连的车载zigbee模块、车辆信息存储器、语音文件存储器和语音报站电路。本发明利用ziebee技术实现各子系统之间的通信，具有功耗小、成本低、时延短、传输距离内抗干扰能力强、不存在盲区等优点。所述方法很好地克服了传统无线报站方法的缺点，能够方便、准确地获取行程信息，避免了自动报站系统误报、漏报现象的发生。
文档编号G08G1/133GK103065493SQ20121055787
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者王鹏, 连翠玲, 何谓, 朱麟, 韩放, 刘寒, 赵旭, 王帅 申请人:河北省自动化研究所