基于GPS定位和WIFI通信的智能公交實時調度系統

吳小蝶　焦亞泰

摘? ?要：系統主要用于公交車調度中心的工作人員通過查看監控系統采集的各公交站臺的客流量情況和各輛公交車的實時運行情況，實時對車輛的排班以及車輛行車計劃做出合理的調整措施。系統的物理結構分為四個層次，包括前端設備層，網絡傳輸層，中心服務層和業務應用層。通過車輛和站臺（前端設備層）的信息采集設備和控制設備獲取實時數據，將獲取的數據通過網絡傳輸層與中心服務器實現數據交互，中心服務器將獲取的信息轉發至公交車調度中心（業務應用層），調度中心調整了行車計劃以后通過中心服務器和網絡傳輸層將指令下達至終端（站臺和車輛）。

關鍵詞：公交車調度? 中心服務器? 行車計劃

中圖分類號：U491.1+7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）03（b）-0029-02

該系統主要用于公交車調度中心的工作人員通過查看監控系統（圖像處理模塊和GPS模塊）采集的各公交站臺的客流量情況和各輛公交車的實時運行情況，實時對車輛的排班以及車輛行車計劃做出合理的調整措施。通過智能化的實時調度策略，主要有兩個優勢，第一可以對偏離行車計劃的車輛及時調整，第二可以對各種突發事件進行準確快速的響應，這樣既能保證公交系統的正常運營，又能提高服務質量。實時調度系統包含兩個模塊，分別是正常發車調度和特殊調度。 其中特殊調度主要用于解決公交車行車過程中的不正常的不可預知的情況。對這些問題進行統一分類，分為以下 7類問題：（1）車輛臨時事故;（2）客流量突變;（3）車輛突發故障;（4）車輛之間大間隔;（5）車輛晚點;（6）服務糾紛;（7）線路嚴重堵塞。

1? 工作原理

智能公交實時調度系統的物理結構分為四個層次，包括前端設備層，網絡傳輸層，中心服務層和業務應用層。通過車輛和站臺（前端設備層）的信息采集設備和控制設備獲取實時數據，將獲取的數據通過網絡傳輸層與中心服務器實現數據交互，中心服務器將獲取的信息轉發至公交車調度中心（業務應用層），調度中心調整了行車計劃以后通過中心服務器和網絡傳輸層將指令下達至終端（站臺和車輛）。

2? 系統整體框圖

系統整體框圖如圖1所示。

3? 硬件設計

3.1 主控芯片

所用主控芯片為STM32F0系列芯片，該芯片基于超低功耗的 ARM Cortex-M0 處理器內核，整合增強的技術和功能，瞄準超低成本預算的應用。該系列微控制器縮短了采用 8 位和 16 位微控制器的設備與采用32位微控制器的設備之間的性能差距，能夠在經濟型用戶終端產品上實現先進且復雜的功能。圖2為STM32F0最小系統外觀圖。

3.2 WIFI模塊

ATK-ESP8266是正點原子團隊推出的一款高性能的UART-WiFi（串口-無線）模塊，ATK-ESP8266板載了正點原子團隊自主開發的ATK-ESP-01模塊，該模塊通過FCC、CE認證，可直接出口歐美地區。

ATK-ESP8266模塊采用串口（LVTTL）與MCU（或其他串口設備）通信，內置TCP/IP協議棧，能夠實現串口與WIFI之間的轉換。

通過ATK-ESP8266模塊，傳統的串口設備只是需要簡單的串口配置，即可通過網絡（WIFI）傳輸自己的數據。

圖3為ATK-ESP8266模塊外觀圖。

3.3 GPS模塊

NE0-7M GPS模塊，具有高靈敏度、低功耗、小型化、其極高追蹤靈敏度大大擴大了其定位的覆蓋面，在普通GPS接收模塊不能定位的地方，如狹窄都市天空下、密集的叢林環境，NE0-7M都能高精度定位。模塊的高靈敏度、小靜態漂移、低功耗及輕巧的體積，適用于車載、手持設備如PDA，車輛監控、手機、攝像機及其他移動定位系統的應用，是GPS產品應用的最佳選擇。圖4為NE0-7M GPS模塊的正面圖。

3.4 圖像處理模塊

所用圖像傳感器體積小、工作電壓低，有單片VGA和影像處理器的功能。通過SCCB總線控制，可以輸出整幀、子采樣、取窗口等方式的各種分辨率8位影響數據。該產品VGA圖像高達到30幀/s。用戶可以完全控制圖像質量、數據格式和傳輸方式。所有圖像處理功能過程包括伽瑪曲線、白平衡、飽和度、色度等都可以通過SCCB接口編程。圖5為圖像模塊的正面圖。

4? 程序流程圖

系統程序流程圖如圖6所示。

5? 結語

該系統實現實時性的智能調度，從根本上節約人力和物力，大大降低了公交車運營管理成本和提高運營管理水平。高效且實時的運營數據傳輸，大大提高了公交服務的準時性，提高了公交車運營的服務質量，從而使整個城市的整體服務水平得到改善，推進了公共交通信息化建設。

參考文獻

[1] 李志廷.基于粒子群與蟻群混合算法的公交調度研究[D].大連理工大學，2013.

[2] 李浩東.基于RFID的智能公交調度與優先控制技術研究[D].吉林大學，2011.