摘要電子站牌用于動(dòng)態(tài)顯示公交車輛的相關(guān)信息，介紹了電子站牌的基本工作原理，設(shè)計(jì)了電子站牌內(nèi)部的主要硬件部份，研究并優(yōu)化了電子站牌報(bào)站的算法，同時(shí)提供了數(shù)據(jù)丟失時(shí)的補(bǔ)償方案．

關(guān)鍵詞電子站牌；顯示；預(yù)報(bào)；經(jīng)驗(yàn)速度

中圖分類號(hào)TP3914 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)10002537（2012）05004205

智能公交系統(tǒng)是在公交終端通過(guò)GPS（GlobalPositioningSystem）定位，公交終端定時(shí)向調(diào)度中心發(fā)送定位信息，調(diào)度中心接收到相關(guān)信息再分發(fā)給電子站牌，電子站牌收到信息之后及時(shí)更新顯示，顯示經(jīng)過(guò)本站臺(tái)各路車輛離站的距離，及時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)等服務(wù)，因此電子站牌的服務(wù)是面向外出市民候車的一個(gè)重要環(huán)節(jié)．

現(xiàn)在電子站牌并沒有普及到每個(gè)城市，即使有的城市已經(jīng)運(yùn)行，試行的結(jié)果并不很理想［1］，電子站牌的服務(wù)沒有全面考慮到市民乘車的各項(xiàng)需求，存在設(shè)計(jì)不合理，顯示內(nèi)容不正常，錯(cuò)誤顯示或者干脆不顯示等問(wèn)題，由于通信中斷、數(shù)據(jù)丟失或電源切斷等原因?qū)е码娮诱九茻o(wú)法正確更新［2］．

本文設(shè)計(jì)除采納正常的硬件設(shè)施外，還采用了低成本且有效的手段來(lái)保障電子站牌的正常工作，如增加藍(lán)牙模塊等硬件補(bǔ)償；研究并優(yōu)化了電子站牌報(bào)站的算法；當(dāng)信息包丟失時(shí)會(huì)致使電子站牌顯示異常，提供了有效的補(bǔ)償方案，從而達(dá)到電子站牌較為完善的服務(wù)．

1電子站牌概述

公交監(jiān)控調(diào)度中心或線路調(diào)度中心（以下總稱為調(diào)度中心）收到公交車載的定位等信息，然后進(jìn)行有效的采集、處理，處理后的數(shù)據(jù)包括公共信息（廣告，交通順暢擁塞狀態(tài)等），調(diào)度信息，控制信息，線路信息（車輛定位信息）等，以無(wú)線通信方式發(fā)送到電子站牌，電子站牌進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理和動(dòng)態(tài)發(fā)布車輛離站到站情況．

電子站牌收到信息向調(diào)度中心返回確認(rèn)信息，并向調(diào)度中心匯報(bào)自己的工作狀態(tài)和自檢文件，用于調(diào)度中心及時(shí)進(jìn)行設(shè)備監(jiān)控．

文雄軍等：智能公交系統(tǒng)電子站牌的研究與設(shè)計(jì)根據(jù)日常需要，電子站牌分總站電子站牌和中途站電子站牌2類，中途站電子站牌也即平時(shí)公交途經(jīng)的各站，最主要的功能是動(dòng)態(tài)顯示信息，同一路線車有很多車，在所有路線中預(yù)報(bào)離本站最近的公交車的車距，即預(yù)報(bào)距離和時(shí)間，例如“902路車離本站800米，預(yù)計(jì)4分鐘到達(dá)”，在總站電子站牌主要顯示收發(fā)車信息，它需要語(yǔ)音提示［3］．

2電子站牌的設(shè)計(jì)構(gòu)成

常見的電子站牌主要由通信模塊、顯示模塊、主單元處理器MCU、外圍設(shè)備控制（供電、語(yǔ)音播放接口、傳感器、散熱）組成［4］，由單片微處理器MCU統(tǒng)一協(xié)調(diào)各部分工作，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示．

通信模塊由GPRS、單片機(jī)系統(tǒng)和外部接口組成，負(fù)責(zé)無(wú)線通信．通信方式設(shè)置為CDMA1X/GSM（支持GPRS）；通信天線接口設(shè)置SMA/SMB；通信天線阻抗設(shè)置50Ω；外部擴(kuò)展接口設(shè)置為EIARS232/485［3］，通信模塊可以采用SIMCOM公司的SIM100．

當(dāng)電子站牌與調(diào)度中心通信中斷時(shí)，原有的自動(dòng)預(yù)報(bào)功能失效，在設(shè)計(jì)通信部份添加藍(lán)牙模塊，電子站牌可以通過(guò)藍(lán)牙功能與附近公交車輛傳送信息包，還有相鄰的電子站牌也可以進(jìn)行相互的信息發(fā)送，只需要各電子站牌及公交終端開放藍(lán)牙功能，成本低故可采納．

2.2主單元MCU

主單元MCU（MainControlUnit）采用高檔耐用快速的單片機(jī)微處理器，接收通信模塊發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，根據(jù)事先設(shè)置好的站牌ID號(hào)判斷有效信息，保留本站相關(guān)信息，然后進(jìn)行處理，將顯示數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的顯示器，對(duì)站牌的工作進(jìn)行統(tǒng)一控制．

MCU要支持LCD模塊，LED模塊和控制臺(tái)的連接［1］，故電路板上需要5～6個(gè)以上串口，應(yīng)采用帶雙串口的支持MCS51指令集的80C52封裝系列單片機(jī)．主要完成配置信息的輸入和儲(chǔ)存、LCD/LED模塊的顯示控制、系統(tǒng)控制和可選的語(yǔ)音報(bào)站功能，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)站牌各功能模塊正常工作．在此建議采用華邦的W77IE58P控制芯片，電路圖及參數(shù)略．

2.3顯示部分

電子站牌最主要也是乘客直觀感覺到的任務(wù)是顯示，常見的“閃爍”模式用來(lái)突出顯示車輛正在本站中，公交車線路在某站時(shí)表示燈閃爍［5］，經(jīng)過(guò)的站表示灰色，前向的站顯示其他色如原來(lái)的黑色．

2.4電源及其外圍設(shè)備

內(nèi)部供電模塊包含一塊開關(guān)電源模塊，將正常用電轉(zhuǎn)換為站牌各部分需要的不同電壓．

現(xiàn)有電子照牌存在有顯示字體及明度不合理，導(dǎo)致市民看不清楚．因此這里設(shè)計(jì)了傳感器，一方面用來(lái)采集站內(nèi)的照度，根據(jù)照明度分不同情況調(diào)節(jié)顯示的照明度，如白天晚上不同，另一方面采集溫度，MCU根據(jù)采集到的溫度用以調(diào)節(jié)散熱風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速及開關(guān)［6］．

站牌內(nèi)應(yīng)該安裝防雷模塊，有效防止雷電對(duì)電子站牌的影響．為了防止意外斷電，站牌結(jié)構(gòu)內(nèi)部要設(shè)置備用電源．

2.5語(yǔ)音播放接口

一般情況可只在總站電子站牌設(shè)語(yǔ)音播放，它可用于在發(fā)車前提醒乘客上車和駕駛員按時(shí)到位；采用的ISD4004芯片是錄音回放型．

以上實(shí)現(xiàn)了電子站牌主要硬件部份的設(shè)計(jì)，考慮了常見硬件的便利性、擴(kuò)展性，還有出現(xiàn)故障情況采用全方位的設(shè)計(jì)，如電源要備用，通信部份增加藍(lán)牙模塊，外圍增加傳感器，以更好的服務(wù)市民出發(fā)提出了最優(yōu)的設(shè)計(jì)，電子站牌外部屏體的設(shè)計(jì)在此不作說(shuō)明．

3電子站牌預(yù)報(bào)站的優(yōu)化設(shè)計(jì)

電子站牌的服務(wù)直接面向廣大市民，其正確性和準(zhǔn)確性直接影響到城市服務(wù)水平，為市民出行方便也是極為重要的，因此它的預(yù)報(bào)服務(wù)尤為重要．中途站電子站牌上方滾動(dòng)字幕顯示最近一班車到本站的距離，下面顯示其他車輛到站的距離及預(yù)計(jì)到站的時(shí)間，也即后面所說(shuō)的時(shí)間預(yù)報(bào)和距離預(yù)報(bào)．電子站牌距離預(yù)報(bào)獲取距離流程圖傳統(tǒng)的算法沿線路的軌跡根據(jù)車輛和車站的經(jīng)緯度的差，計(jì)算出車輛距離站牌的距離［7］，計(jì)算結(jié)果少于預(yù)報(bào)距離開始進(jìn)行預(yù)報(bào)，其中的報(bào)站功能與以往研究過(guò)的車輛自動(dòng)報(bào)站器有些類似，在此不再重復(fù)設(shè)計(jì)．如果電子站牌的報(bào)站與車輛終端的報(bào)站名不同，也可以通過(guò)藍(lán)牙模塊與車載終端聯(lián)系予以糾正．

在此種傳統(tǒng)距離預(yù)報(bào)中，電子站牌收到車輛信息不停的與現(xiàn)有的站臺(tái)位置計(jì)算距離，不停的反復(fù)計(jì)算造成其他工作的滯后，也是沒有必要的，為避免系統(tǒng)在每次收到車載終端的數(shù)據(jù)后均要做同樣重復(fù)的計(jì)算，系統(tǒng)預(yù)先對(duì)線路沿線雙方向進(jìn)行密集采樣，如例如近距離每隔30米取1點(diǎn)，距離站牌愈遠(yuǎn)愈可以拉大采樣距離，離站較遠(yuǎn)的預(yù)報(bào)允許存在的誤差可比離站臺(tái)近的車誤差大，預(yù)先計(jì)算好距離存儲(chǔ)，儲(chǔ)存數(shù)據(jù)包括計(jì)算該點(diǎn)至線路起點(diǎn)的距離、前方最近車站ID、以及到前方最近車站的距離．每次收到車載終端的數(shù)據(jù)，只要判斷車輛當(dāng)前位置與哪個(gè)采樣點(diǎn)最接近，然后直接利用該采樣點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)即可．采樣點(diǎn)與站臺(tái)的距離已經(jīng)存儲(chǔ)，所以無(wú)須重復(fù)計(jì)算，減少了電子站牌的負(fù)擔(dān)．

實(shí)際也證明了，用采樣點(diǎn)的方法大大加快了電子站牌的工作效率，也是合理有效的一種算法.車輛是否處在營(yíng)運(yùn)狀態(tài)，是上行還是下行方向、普車還是快車等對(duì)計(jì)算結(jié)果均取決定性作用，因?yàn)榭燔囈黾硬蓸狱c(diǎn)，慢車可以相對(duì)小一些，圖2為處理的流程圖．

4數(shù)據(jù)丟失時(shí)的預(yù)報(bào)補(bǔ)償設(shè)計(jì)

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