基于GPS的智能公交報站系統

　　由于該GPS模塊設置信息掉電丟失，在每次系統啟動時均要對該GPS模塊進行初始化。將模塊設置成每秒鐘輸出一次GPS信息。

　　系統啟動后，模塊接收GPS信息，然后解析出GPS信息，根據解析出來的經緯度信息與數據區中存儲的站點信息比較，計算出實際距離。如果距離到達閥值時，啟動GPS報站中斷。

　　該GPS模塊接收模塊遵循NMEA.0183協議，可以輸出多種格式的數據幀，均以MYM開頭。輸出數據采用的是ASCII碼字符，內容包含了緯度、經度、速度、日期、航向及衛星狀況等信息。幀格式達10余種，該系統所使用的僅限于$GPRMC定位數據幀格式。

　　系統啟動后，通過串口對GPS模塊進行設置，由于系統對實時性要求不高，將GPS設置為每秒鐘輸出一次RMC數據。提取GPRMC語句的思路是設置一個數據緩沖區，把接收到的GPS數據都放入這個緩沖區，當緩沖區滿了的時候就在緩沖區中查找是否接受到GPRMC定位語句，如果沒有接收到則重新接收GPS數據。如果找到了GPRMC定位語句則還要判斷該語句在緩沖區中的位置離緩沖區的最大字節數是否大于62個字節（因為本程序中需要的GPRMC定位語句所包含的字節數為62），然后通過多程序提取相關經緯度、時間和速度等信息并通過數據處理線程進行相關處理。系統工作流程如圖3所示。

圖3 系統工作流程

　　2.3 GPRS無線通訊模塊

　　由于GSM模塊內嵌TCP/IP協議，可以直接調用AT命令與服務器通過TCP、UDP通訊。無線通訊分為上行數據轉換模塊和通訊模塊2個模塊。

　　上行數據轉換模塊的主要功能是把接收到的GPS數據或是相關的狀態信息轉換成約定好的數據格式以便同主信息中心的通訊。該模塊會判斷需要轉換的數據是GPS數據信息還是相關狀態信息或是二者都有，然后選擇相應的轉換程序。由上面的介紹可以知道接收到的GPS數據都是順序存放在數據緩沖區當中的，需要什么數據就到緩沖區中相應的位置提取就可以了。數據都是以字符形式存放的，所以實際要用的時候必須先轉換成整形數據。

　　下行數據轉換模塊的功能與上行數據轉化模塊的功能相反，它將主信息中心發送的命令進行識別后發送給車載終端，并通知用戶界面模塊顯示。

　　通訊模塊的主要任務是完成車載終端與監控中心的通訊，它既可以通過GPRS網絡實現與主信息中心的無線通訊。如果車載終端與上位機的距離隔的很遠可以直接通過GPRS網絡與監控中心進行連接，而且通過SIM548C模塊連接GPRS網絡與監控中心連接也非常方便，只需向GPRS模塊發送幾條AT命令就可以了，但是監控中心必須有因特網的固定IP。啟動車載終端的同時SIM548C模塊也會被啟動，這是模塊會自動連接上GPRS網絡進入命令模式。撥號成功以后就連接上了GPRS網絡了，然后對與SIM548C模塊連接的串口進行讀寫操作就可以實現與監控中心的無線通訊。

　　在測試中發現，由于無線信號存在差異，在某些網絡信號較差的地方容易與主信息中心失去網絡連接。為解決這一問題，在系統中采用多線程監視網絡連接狀態，一旦失去網絡連接，立即與主信息中心重新連接。

　　2.4 語音播放模塊

　　語音播放采用飛利浦SPI接口音頻芯片，驅動為Linux下的聲卡設備。通過S3C2410SPI控制音頻芯片，通過IIS傳送音頻數據，最終將音頻芯片驅動成系統下的標準聲卡設備。

　　在語音報站時，需要為公交車上的喇叭提供語音信號，功放電路采用MAXIM功放模塊，該功放模塊采用單端輸入的方式，輸入的負端直接接地。

　　該功放模塊為單聲道/立體聲、D類音頻功率放大器，能向8立體聲負載提供高達221W功率，或向單聲道4負載提供高達142W功率，效率高達87%。該功放模塊兼具D類放大器的效率和AB類放大器的性能，無需大體積散熱器，降低了功耗。該功放模塊采用+10~+18V單電源供電，可驅動BTL配置的負載。

　　用于播放報站、廣告和信息等語音的播放器選用基于開源的播放器，在源代碼的基礎上進行修改，形成適合播放短小音頻的播放線程，為系統體統音頻播放功能。

　　2.5 顯示按鍵模塊

　　鍵盤掃描和屏幕顯示由51單片機做數據處理。

　　鍵盤顯示板主要實現鍵盤掃描、液晶屏幕的顯示并與ARM處理器模塊進行通訊。

　　顯示按鍵模塊通過串口與數據處理模塊通訊，將掃描到按鍵發送給數據處理模塊進行處理，同時接受數據處理模塊的顯示數據命令，在相應的液晶屏幕位置顯示數據，從而實現車載報站系統的人機交互功能，實現公交車的調度管理功能。

　　基于GPS和GPRS的公交自動報站系統，具定位功能，GPRS無線通訊功能，能實現自動報站、調度、信息收發和中心通訊，具有USB接口等優點。

　　大大降低了公交員工的勞動強度，提高了公交管理的科學性。

　　3 結語

　　公交車載GPS智能報站系統采用GPS定位技術、無線通訊技術，具有體積小、播報準確等特點。

　　能實現自動報站、調度、信息收發和中心通訊等功能。通過USB接口可使系統存儲多條線路，方便公交車臨時更換運營線路；利用按鍵和廣播等作為人機交互界面，方便乘客接收相關信息；可提供廣告等增值業務。系統為建立完整的智能公交調度管理系統提供了關鍵的公交車載系統。