公交優(yōu)先無(wú)線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要:設(shè)計(jì)并制作出一款集MC13213控制、射頻通信、信號(hào)處理等為一體的智能公交嵌入式系統(tǒng)。完全模擬了實(shí)際交通中公交進(jìn)入十字路口、等待交通燈、離開(kāi)十字路口等過(guò)程。系統(tǒng)在平均等待交通燈調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)并設(shè)計(jì)了一種公交優(yōu)先算法。將在綠燈時(shí)間上給予公交車輛以優(yōu)先權(quán)，解決了公交出行緩慢的問(wèn)題。體現(xiàn)了路權(quán)的分配公平性。

關(guān)鍵詞:公交優(yōu)先;無(wú)線傳輸;MC13213

中圖分類號(hào):TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-3044(2009)15-3896-01

Bus Priority Wireless Transmission System Design

ZHU He

(IC College， Southeast University， Nanjing 210096， China)

Abstract: To design and produce a MC13213 control， radio communications， signal processing intelligent embedded system. Fully simulate the actual traffic. The bus enters the intersection， waits for traffic lights， and lefts at the crossroads. System based on the average wait for traffic lights of the scheduling algorithm improves and designs a bus priority algorithm. It will be given more time of the green light for bus， in order to solve the problem that bus travel slowly. This reflects the distribution of equity.

Key words:Bus priority; wireless transmission;MC13213

“公交優(yōu)先”最早是由法國(guó)在60年代末提出的。公交優(yōu)先是指大城市的市內(nèi)客運(yùn)交通以大容量、快速度的大公交系統(tǒng)為主，以其他交通工具為輔。如今，巴黎設(shè)置了480多條全天或部分時(shí)間禁止其他車輛使用的公共汽車專用道。其他如美國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家也經(jīng)歷了此種教訓(xùn)。北京從1997年開(kāi)始年年不斷新辟公交專用道，并嚴(yán)格禁止其他車輛入內(nèi)行駛，而且還實(shí)行了路口優(yōu)先通過(guò)、進(jìn)出站不受干擾、加強(qiáng)建設(shè)好公交停車場(chǎng)等措施.

1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)

本文提出一種公交車優(yōu)先無(wú)線傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)公交車通過(guò)自動(dòng)控制紅綠燈，來(lái)達(dá)到優(yōu)先通行的目的。它在綠燈時(shí)間上給予公交車輛以優(yōu)先通行權(quán)，方便了公交車的出行。

無(wú)線通信的實(shí)體共有三類:

A類:公交車車載模塊

B類:路邊轉(zhuǎn)發(fā)模塊

C類:信號(hào)機(jī)模塊

每個(gè)路口的B類和C類模塊組成一個(gè)路口局域網(wǎng)，如圖1所示。B類模塊接收A類模塊的廣播ID信息，并經(jīng)過(guò)初步處理向C類模塊發(fā)送車輛的進(jìn)入和離開(kāi)作用區(qū)域的通知消息，C類模塊接收B類模塊的通知消息由后臺(tái)處理單元對(duì)通過(guò)公交車進(jìn)行優(yōu)先控制。實(shí)現(xiàn)公交車在通過(guò)十字路口時(shí)具有綠燈時(shí)間上的優(yōu)先權(quán)。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

基于單元化思想設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件由數(shù)據(jù)處理單元、射頻收發(fā)單元、匹配電路與天線以及電源管理模塊組成，如圖2所示。

主芯片MC13213是freescale公司推出的一款SOC芯片，它主要由微處理器和射頻模塊兩部分組成。微處理器采用8位的HCS08內(nèi)核，其中集成了1個(gè)SPI(Serial Peripheral Interface)接口、1個(gè)8路的8/10位的A/D、2個(gè)TPM(Timer/PWM)模塊、2個(gè)SCI(Serial Communications)接口、2個(gè)IIC(Inter Intergrated Circuit)和一個(gè)8路的KBI(Keyboard Interrupt)接口。射頻模塊的工作頻段是2.4GHz，通過(guò)SPI總線與處理器通信。

3 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念是基于公平等待原理，遵循在道路資源有限的情況下保證大多數(shù)人的暢通。體現(xiàn)了路權(quán)是最大的公平。路權(quán)的分配是按照出行人數(shù)而不是出行車輛進(jìn)行分配。舉例來(lái)說(shuō)，一輛公交車上的60人等一個(gè)紅燈和一輛車等一個(gè)紅燈顯然不公平。為了體現(xiàn)交通系統(tǒng)中以人為本、公平公正的原則，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前路口的信號(hào)放行狀態(tài)和流量情況，延長(zhǎng)公交車通行時(shí)間，達(dá)到優(yōu)先放行目的。

3.1 通信方式

系統(tǒng)采無(wú)線通信方式，工作頻率為2.4GHz的工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)，對(duì)全球2.4GHz頻段均免許可使用。射頻接收靈敏度<-92dBm;

發(fā)送功率-28.7 ～+3.4dBm可調(diào);擁有0～15共16個(gè)可選工作信道;采用直接序列擴(kuò)頻(Direct Sequence Spread Spectrum)的二進(jìn)制編

碼方式;增強(qiáng)了抗干擾能力;采用O-QPSK數(shù)字相移鍵控調(diào)制技術(shù)，大大降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率。A模塊定時(shí)發(fā)生公交車ID信息，B、C模塊采用中斷工作方式，接收A模塊信息。

3.2 公交優(yōu)先算法

為體現(xiàn)了路權(quán)的分配公平性，需要按照公交優(yōu)先的原則，來(lái)解決公共交通問(wèn)題。系統(tǒng)在平均等待交通燈調(diào)度算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)并設(shè)計(jì)了一種公交優(yōu)先算法。其基本步驟如下:

①獲得公交車進(jìn)入十字路口信號(hào)。

②根據(jù)事先保持的公交車線路，確定公交車行駛的方向并啟動(dòng)優(yōu)先機(jī)制。

③若此路線交通燈為紅燈且等待時(shí)間超過(guò)10秒，立即跳為10秒。

④若此路線交通燈為綠燈，則延長(zhǎng)時(shí)間10秒。

⑤當(dāng)獲得公交車離開(kāi)十字路口信號(hào)，系統(tǒng)返回繼續(xù)執(zhí)行平均等待機(jī)制。

3.3 無(wú)線通信程序設(shè)計(jì)

無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的一般工作流程如圖3所示。在進(jìn)行相關(guān)初始化之后就進(jìn)入主循環(huán)，對(duì)射頻模塊中斷進(jìn)行查詢，當(dāng)射頻模塊接收到數(shù)據(jù)包進(jìn)行相關(guān)處理后送入射頻模塊發(fā)送出去。這樣以中斷的實(shí)現(xiàn)，實(shí)時(shí)性好，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較方便。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)了由MC13213及其外圍電路構(gòu)成的公交優(yōu)先無(wú)線通信系統(tǒng)。以高性能的32位HCS08為中央處理器，以價(jià)格低廉、功耗低搭建起來(lái)的公交優(yōu)先通信系統(tǒng)。 解決了公交出行緩慢的問(wèn)題，體現(xiàn)了路權(quán)的分配公平性。

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