摘要:針對國內(nèi)公共交通運行管理的實際情況和GPS技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了一種利用GPS技術(shù)實現(xiàn)公交電子站牌系統(tǒng)的設(shè)計方案，具體介紹了該系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。

    隨著我國城市公共交通工具的發(fā)展，建立完整和科學(xué)的公交車輛管理系統(tǒng)，將成為城市基礎(chǔ)事業(yè)建設(shè)的發(fā)展趨勢。GPS（定位系統(tǒng)）是一種高精度衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)，主要由空間部分（GPS衛(wèi)星星座）、地面控制部分（地面監(jiān)控系統(tǒng)）、用戶設(shè)備部分（GPS信號接收機）組成。目前，GPS系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的各個方面得到了廣泛應(yīng)用，因此*可以利用這一*技術(shù)對公交車輛進行管理。    
    GPS定位技術(shù)為車輛導(dǎo)航、定位提供了具體的實時定位能力。通過車載GPS接收機，駕駛員能夠隨時知道自己的具體位置，并可持續(xù)向各站臺發(fā)送車輛當(dāng)前的位置信息和車號，而站臺則將接收的信息通過電子站牌顯示出來，以便乘客隨時了解自己欲乘車輛的具體位置和所需等候的時間。本文給出了實現(xiàn)上述功能的相關(guān)軟硬件設(shè)計。 
1 硬件設(shè)計
    本系統(tǒng)由車載和站臺2個子系統(tǒng)組成，二者之間通過無線方式實現(xiàn)通信，在實際應(yīng)用中可以充分利用城市現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施，如用電臺的方式實現(xiàn)無線通信。
1.1 車載部分設(shè)計
    以GPS OEM板為基礎(chǔ)，設(shè)計車載部分的車輛位置數(shù)據(jù)接收裝置。首先，單片機AT89C51將接收的衛(wèi)星信息作相應(yīng)的處理；然后，把相關(guān)的數(shù)據(jù)通過無線的發(fā)射模塊發(fā)送給公交站牌，同時通過數(shù)碼管把一些信息直觀地顯示出來。整個子系統(tǒng)包括接收GPS信號、中心處理、數(shù)據(jù)顯示和無線發(fā)射4個模塊。    
    車載部分的主要工作流程為：駕駛員撥動撥碼開關(guān)，確定當(dāng)前公交車輛的編號（即是哪一路公交車），開機后系統(tǒng)把此編號讀入；車輛開動后GPS接收模塊接收衛(wèi)星信號（包括時間信號和坐標(biāo)信號等），并把此信號中車輛的當(dāng)前坐標(biāo)依次和程序中已存在的各站的坐標(biāo)進行比較，若二者的差值不在設(shè)定的范圍內(nèi)（未到站）剛接收下一組GPS信號，直到差值在設(shè)定的范圍內(nèi)（到站）；zui后將車路編號、當(dāng)前站臺號、車輛的運行方向，以及時間信息發(fā)送出去。車載部分有2個數(shù)碼管，這2個數(shù)碼管在接收GPS信號前顯示當(dāng)前車路編號，延時一段時間后熄滅；車輛到站時顯示當(dāng)前的站臺號，起到了自動報站的作用。    
    GPS模塊主要采用中國大恒信息技術(shù)有限公司生產(chǎn)的GPS接收機DH2000e，該產(chǎn)品能夠為用戶提供實時導(dǎo)航、定位和授時功能，可以作為用戶的GPS應(yīng)用開發(fā)平臺。    
    數(shù)據(jù)發(fā)射模塊采用聲表諧振器SAW，其頻率穩(wěn)定度*，特別適合多發(fā)一收無線遙控及數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。發(fā)射模塊中未設(shè)編碼集成電路，而是增加了1只數(shù)據(jù)調(diào)制三極管，這種結(jié)構(gòu)形式使發(fā)射模塊可方便地和其他固定編碼電路、滾動碼電路及單片機接口，而不必考慮編碼電路的工作電壓和輸出信號幅度的大小。    
    系統(tǒng)在GPS接收機部分、車輛電路部分以及車載和站臺部分都采用單工通信的方式。由于GPS接收機與單片機的通信距離很短，并且接收部分是由軟件控制接收的，因此基本不用考慮誤碼的影響。    
    顯示模塊主要采用譯碼／驅(qū)動芯片74LS48，它將BCD碼轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)據(jù)，并將其顯示在共陰極發(fā)光二極管的7段顯示器上。
1.2 站臺部分設(shè)計
    站臺部分的主要功能是接收車載設(shè)備發(fā)送的車輛編號及位置等信息，并經(jīng)處理后在站牌上進行顯示；接收模塊本身不帶解碼集成電路，因其只有用在具體電路中進行二次開發(fā)時才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，所以，這種設(shè)計有很多優(yōu)點，它可以和各種解碼電路或者單片機配合，使電路設(shè)計靈活方便。    
    整個系統(tǒng)全為數(shù)字信號，并且所選用的無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊可以實現(xiàn)數(shù)字信號的透明傳輸，因此，整個系統(tǒng)不需要復(fù)雜的濾波電路，只需對信號在發(fā)送前和從外界接收到單片機前用緩沖器或反向器進行整形即可。
2 軟件設(shè)計
    系統(tǒng)的軟件設(shè)計是建立在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上的，包括車載部分的軟件設(shè)計和站臺部分的軟件設(shè)計。    
    車載部分程序主要包括:接收GPS信號程序、判斷是否到站程序、到站處理程序、海明編碼程序、發(fā)送程序以及顯示和延時程序。
    判斷是否到站采取查表的方式，將接收到的數(shù)據(jù)逐位與程序中已存的各站臺的坐標(biāo)數(shù)據(jù)進行比較。    
    到站處理程序主要用于判別車輛的運行方向。GPS系統(tǒng)在單個點上時是無法判別方向的，只有選擇了2個點，有了坐標(biāo)的變化它才能判別出方向。若車載部分開機后是從起點或終點開始隨公交車運動，則在整個過程中方向是正確的；如果車載部分是在途中開始工作的，則公交車至少需要經(jīng)過2個站才能顯示正確的方向。    
    系統(tǒng)中采用海明編碼。海明校驗的原理就是在一組代碼中加入一定位數(shù)的校驗位，使每一位都參與幾組不同碼元的奇偶校驗。它較之于普通的奇偶校驗的優(yōu)點是：如果有一位出錯，就會引起有關(guān)的幾組奇偶校驗結(jié)果都出錯，這樣，就可以根據(jù)出錯組糾錯，并確定出錯位的位置及性質(zhì)，從而自動進行糾錯。    
    發(fā)送部分就是將已編好的存放在18H到29H中的海明碼，再加上2個字節(jié)的OAAH字頭和1個字節(jié)的OFFH字尾發(fā)送出去，這樣就可實現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
3 結(jié)束語
    該系統(tǒng)模擬實現(xiàn)了GPS公交管理系統(tǒng)的部分功能，只需作部分改進就可應(yīng)用于實際的公交系統(tǒng)中，并可基本保證數(shù)據(jù)無誤的可靠性傳輸。相信在不久的將來，基于GPS技術(shù)的公交車輛電子站牌系統(tǒng)會得到廣泛的應(yīng)用，且具有廣闊的發(fā)展前景。