基于无线射频技术的公交车车载与站台的定位与播报系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明使用无线射频通信技术替代GPS定位技术和移动通信技术进行公交车的 定位，并实现车载与站台的显示与播报。该系统由车载部分和站台部分两部分组成，车载部 分和站台部分都以单片机技术为核心，以无线收发模块nRF401作为通信载体，实现车辆与 站台之间的信息传递，在车内或站台利用语音合成技术和液晶显示技术，进行语音播报和 显示。同时，通过相邻站台之间的相继传递信息，达到车辆距离本站还有几站的车辆定位目 的。 2、
【背景技术】
[0002] 公交车辆系统从最初的专人售票到无人售票，从人工报站到半自动语音报站，发 展到今天的智能公交系统。智能公交系统是将先进的传感器技术，通信技术，计算机网络技 术，自动控制技术等有机地结合并运用在公共交通管理系统而建立起的一种实时的，准确 的，高效的公交运输管理和控制系统，大大地提高了公交信息服务水平，改善了公交系统运 营效率。
[0003]目前大中城市公交车报站方式主要有以下几种：
[0004] ①手动电子报站：车辆每到一个站点，司机需要按下相应的按钮来启动语音报站 系统。这种报站方式需要靠驾驶员控制，不仅增加了驾驶员的操作，还存在一定的安全隐 患。
[0005] ②利用GPS定位系统报站：该报站方式是全自动报站，根据GPS的定位数据（经炜 度信息）计算出车辆所处的确定位置，报站准确，但是其生产及运行成本昂贵，且需要专业 人员进行维护。
[0006] ③利用车辆行驶特征进行自动报站：该报站方法根据起步后的行驶距离、开关门 信号和进站打转向灯的方式综合起来判断车辆是否到站。这种方法要求驾驶员一定要按规 范驾驶，如果驾驶员操作不规范或者遇到特殊情况，例如中途停车等，就有可能引起报站错 误。
[0007]目前的智能公交系统，一般以计算机网路为核心，以GPS定位技术和移动通信技 术为定位于通信载体，实现公交车辆的定位以及车载与站台之间的通信与信息显示与播 报。系统规模庞大、建设和运行维护成本高。
[0008] 无线射频nRF401是一个单片的UHF无线收发芯片，工作在433MHZISM频段，最高 工作速率可达到20K。发射功率也可以调整，最大的发射功率是10dBm。采用FSK调制解调 技术，抗干扰能力强。采用PLL频率合成技术，频率稳定性好。灵敏度高达-105dBm，无需许 可证，具有2个信道。仅需外接少量元件，即可构成一个完整的射频收发器，适用距离lkm 的场合。天线接口可以设计为差分天线，这样可以方便使用低成本的PCB天线，nRF401还 有待机模式的一大特点，可以达到低功耗设计。
[0009] 本发明以单片机技术为基础，运用无线收发模块、语音播报模块、液晶显示模块来 完成整个的公交车定位、显示及语音播报。 3、
【发明内容】
[0010] -种基于无线射频技术的公交车车载与站台的定位与播报系统，本系统分为两大 部分：车载和站台部分.这两部分都是以单片机为核心，以nRF401无线模块为载体，通过语 音播报模块和液晶显示模块来完成功能实现的.所不同的是，车载部分需要按键电路来完 成语音芯片的录、放工作，而站台部分是由单片机进行直接控制的。车载部分和站台部分 的结构原理图如图1所示。每个部分有主控模块、无线收发模块、语音播报模块以及液晶显 示模块等组成.主控模块是整个系统的核心，其他的子模块依附其进行正常工作；无线模 块是通信的载体，公交车的定位是由其实现的；语音播报模块通过单片机对它的控制进行 播报；而液晶显示模块则是通过显示的形式将语音播报的内容显示出来。其中主控模块使 用是AT89S52单片机，语音报站模块使用ISD25120芯片，通过模式选择及按键电路，可以事 先将所需的语音信息录入，再通过控制A8、A9相连的按钮来选择手动播报或自动播报。显 示模块使用IXD12864芯片显示站台信息。
[0011] 本系统的通信方式是，车载部分的无线模块HRF401开始时处于接收模式，当其接 收到站台无线模块发送来的站台信息时，由nRF401的DIN端发送到单片机的TXD/P3. 1端， 单片机接收到数据帧后，控制语音模块语音播报及液晶显示模块显示相应信息，与此同时， 单片机的T0/P3. 4端发送0给nRF401的TXEN端，使nRF401改变模式，由接收状态转变为 发射状态，将公交车的车次等信息发送给站台的无线模块，站台部分在接收到该信号后再 发送命令让站台的语音模块的LCD显示模块进行工作，站台并将本次车辆信息发放给相邻 的站台.
[0012] -般来说，城市公交车站间的距离为500~1000m。常用的无线数据传模块（如nRF401)都能满足这个传输距离。在每个车站都安装这种无线数据传输模块，这样每个车站 都能实现和相邻车站间的无线数据传输。当车到站后，公交车会发送信息给车站。该车站 把此信息打包转发给下一个车站，下一个车站再次转发，以此类推直到调度室收到此信息。
[0013] 始发站Sa定时（1S)会向S1发送一个报表。S1再转发给S2,依次接力传输下去， 直到调度室收到这个报表（此通信链路用工作频率Π= 433. 92MHz)。当有公交车到某站 时（如公交车A到S2站），会向车站S2发送到站信息（此通信链路用RF401工作频率f2 =434. 33MHz)。此信息包括车牌号和行驶方向，车站S2收到此信息后，将信息放人寄存器 内。当报表从S1传递到S2站时，把车辆A到站的信息编入报表（即加入站号S2和车牌号 A)，然后再把报表接力向下传递.最后，包含了所有车站和公交车信息的报表被最终传输 至最后的节点Sb，即调度室。经过分析处理，一方面在调度室管理中心的大屏幕上显示各车 此刻所处位置，另一方面将实时数据发给各个电子站牌。
[0014] 采用如下方式解决数据重复采集的问题当某一站牌收到前一站牌传来的令牌和 数据之后，首先记录前面站牌已经采集过的公交车的车牌号，然后发出广播消息，呼叫其通 信范围以内的公交车，进行数据传输的同步，各个公交车收到同步信号后采用分时方式上 传本车数据，站牌分别接收。接收之前要做两个判断：第一，该车的车牌号是否已经存在于 前一站牌传来的数据中；第二，该车上传的数据帧中的里程值是否小于站牌的绝对距离。如 果同时满足这两个条件，则确定接收该车数据，保存到相应的数据寄存器中，等待收集完所 有车数据一起转发给下一站牌。否则，如果两个条件当中有一个不满足，则不与该车进行通 信。利用这种方式，不仅解决了公交车数据重复采集的问题，同时还便于调度室分析处理数 据，可以直接获得在某站牌车行方向上距离该站牌最近的公交车数据，在按照公交车的平 均车速即可算出到达某站牌的运行时间。 4、【附图说明】
[0015] 图1是车载部分和站台部分的结构原理图；图2是车载部分硬件接线图；图3是站 台部分硬件接线图。
[0016]
[0017] 5、【具体实施方式】
[0018] (1)语音芯片ISD25120与单片机的连接
[0019] Al/Ml、A2/M2、A3/M3、A4/M4、A5/M5以及A7/M7六个端口接地，选择连续放音工作 方式。
[0020] ANA0UT端连接功放电路。
[0021] Α0/Μ0为地址/模式选择，Α0/Μ0端与单片机AT89S52的P0. 0端口相连。
[0022] A6/M、A8、A9与单片机AT89S52的P0. 1端口相连的.当A8，A9端为高电平时，A0~ A6这七个端口为工作模式选择端，本发明选A6端，在此种情况下，开关S1、S2、S3可以进行 工作选择，其功能分别是"启动/暂停" "停止/复位""录/放音"。将地址端中的A6、A8、 A9接高电平，其余地址线接低电平，即可实现多段的连续顺序录放。录音时置P/R端（S3) 为低，按一下CE端的启动/暂停键（S1)，即开始录音第一段，再按一下CE端的启动/暂停 键（S1)即停止，一段录音结束.反复按CE端的按键可以接着录后面的段，直到芯片录满， 或按一下端的复位键（S2)系统复位。放音时置P/R端（S3)为高，按一下CE端的启动 /暂停键（S1)，即开始放