基于ZigBee的智能公交系統設計

　　3 系統軟件設計

　　3.1 智能公交系統下位機設計

　　智能公交系統結構總體設計如圖2所示，將帶有定位引擎功能的CC2431芯片部署到公交車輛上，這時，CC2431在整個無線定位網絡中充當終端節點的角色。將CC2430芯片部署到公交線路沿線兩旁與公交站牌和路燈等固定交通設施上，CC2430在無線定位網絡中充當參考節點的角色。網關節點部署在離調度中心里并通過RS232串口數據線與調度中心的服務器相連接。首先由參考節點自動組成一個具有自組織特性的網絡系統，并開始向終端節點發送自己的位置坐標信息及RSSI值。不斷移動的終端節點接收到離自己最近的參考節點的信息后，通過自身的定位引擎計算出自己的坐標并發送給網絡中的網關節點，網關節點接收到數據后上傳至上位機作進一步處理。如果需要對公交車輛進行調度管理，可以由調度中心發出指令指揮車輛的調度工作。

　　3.1.1 智能公交系統終端節點工作流程

　　智能公交系統中的節點包括終端節點、參考節點和網關節點。其中，終端節點是一種定位節點，它通過接收定位區域內的所有參考節點的RSSI值后，經過定位算法計算出自身坐標位置。參考節點的坐標位置是固定值，但不參與定位計算。一個定位區域通常由8個參考節點組成。將CC2431作為定位節點，CC2430和網絡擴展板組合形成網關系統，最終通過擴展板上的串口與計算機相連。終端節點根據所在定位區域內的參考節點發送來的RSSI值，利用RSSI定位算法計算出自身所在的坐標位置。圖3為終端節點工作流程圖。

　　終端節點在網絡中發送連接請求后，與離自己最近的參考節點進行通信，通過參考節點的坐標值和RSSI值并根據輸入參數(A、N)計算出自身的坐標位置。將此坐標信息發送至網關節點并最終通過RS232串口數據線傳送至調度中心的服務器上。

　　3.1.2 智能公交系統網絡層設計

　　智能公交系統網絡層主要負責組網以及路由等數據傳輸的功能，在智能公交系統的網絡中，主要存在3種數據類型：數據從公交車發往中心節點、數據從站臺節點發往中心節點、數據從中心節點發往站臺節點。

　　網絡層最主要的功能就是完成數據的轉發。網絡層數據服務實體服務訪問點完成在對等應用實體之間傳送應用協議數據單元(APDU);網絡層管理服務實體服務訪問點完成在上層和網絡層管理服務實體之間傳送命令幀。

　　3.2 系統上位機軟件的設計

　　智能公交系統上位機軟件采用Visual C++6.0平臺開發。上位機軟件分為串行通信模塊、數據接收模塊、數據處理模塊、數據顯示模塊和數據保存模塊，將數據通過RS232串口數據線傳至PC機上后上位機軟件完成對數據的顯示與處理。

　　智能公交系統由下位機與上位機兩部分組成。下位機主要包括硬件模塊CC2431與CC2430，通過無線定位網絡進行數據的傳輸，避免了布線的麻煩。上位機采用VC6.0進行開發，具有友好的界面，是一個數據監控與存儲中心。如圖4所示。

　　4 測試

　　人機界面主要用于完成與用戶的信息交互，通過界面的顯示，將串口接收到的車輛信息展示給用戶，用戶通過對信息的分析，從而有效地管理車輛的運行與調度情況。因此在本系統的開發過程中友好和便捷的人機界面設計和實現就顯得非常重要。系統的整個框架和人機界面工作的完成使得后續開發工作更加條理化。

　　圖5為智能公交系統的車輛信息查詢界面，從圖中可以看到車輛ID，目前在哪條線路，經過了幾個站臺。

　　圖6為智能公交系統的線路信息查詢界面，從圖中可以看到線路名，站臺號和站臺的名字。

　　文中對上位機軟件進行總體設計并對系統的整體功能進行劃分，針對系統中用到的通信協議、數據庫、各個模塊進行分析與討論，設計出了一種較為可行的監控系統并對系統中的關鍵技術進行說明。最后在系統實現后進行了上位機的功能測試與模擬測試。

　　5 結論

　　ZigBee是一種低速率、低成本、高可靠性的無線通信技術。文中針對當前擁堵的交通問題，并對當前公共交通系統的環境進行分析，最終設計并實現了基于ZigBee技術的智能公交系統平臺。該系統能夠將公交車輛的行車具體位置準確的傳送到調度中心并通過調度中心將數據及時發布到站臺電子顯示屏上，使乘客與調度人員能夠及時掌握公交車輛當前所在的具體位置。由調度中心進行車輛的實時監控，能夠有效完成對車輛的調度與安排。通過實驗驗證了本系統能夠穩定、高效的運行，具有一定的應用價值。