引言

    隨著我國繹濟的發展，城市的交通堵塞日趨嚴重，調查發現，交通矛盾突出的一個重要原因是交通管理水平較低，管理手段落后，對城市交通缺乏有效的動態監控管理手段。因此，人們需要一個能夠滿足各種管理要求并穩定運行的公交智能管理系統。本文首先對整個智能公交系統作概要介紹，然后從定位技術、硬件和軟件三個方面對車載終端子系統的功能與實現進行綜合討論。
公交智能管理系統概述
    公交智能管理系統主要包括車速傳感器、車載數據分析處理器、移動通信終端、分組數據網絡以及公交系統計算中心和GIS電子地圖等，系統結構如圖1所示。安裝在車上的傳感器采集到信息，將信息傳送到車載數據分析處理器，冉通過分組無線業務GPRS經互聯網傳送到調控中心，以實現交通信息的匯集、應急處理、調度等。

車載終端子系統

    車載終端是公交智能管理系統的核心部件，其主要的功能包括多個方面：其一是使用GPS-OPS聯合定位的方式，獲取運營車輛當前的實時位置；二是采集車輛的動態運行狀念，包括車速、里程、經緯度、到站站點等，實現超速告警、賴站告警、語音自動報站等，完成對運營車輛的動態監控管理；三是在長途客運和物流車輛管理中，車載終端會自動提示駕駛員休息；四是智能車載，終端配備有應急事件處理裝置，可構成“道路交通安全預警及救援系統”。在車輛出現超速、疲勞駕駛時，車載終端會自動向駕駛人員發出安全預警提示信息。如遇應急事件，駕乘人員或乘客按下智能終端對應的告警按鍵，車載終端自動發送122、119、120等求救信息到中心，中心將顯示求救車輛的線路號、車號、發生事故路段、時間等內容，并能及時進行抓拍。

車載終端系統框圖如圖2所示。

OPS技術
     罩程表定位技術OPS(OdometerPosition System)是一種針對公交車輛定線行駛特點的車輛定位與導航技術，能有效地克服GPS在建筑物密集地區使用時常出現衛星信號被遮擋的問題，同時也克服了DR(航位推算)過于復雜的弱點。OPS的關鍵技術之一是如何將里程數與電子地圖上的經緯度相聯系起來，另一關鍵技術是測量車輛里程。OPS定位方案貼近公交系統的實際特點，能很好的滿足公交智能管理的要求，并且在成本和運行穩定性上具有優勢。但這種定位方式也有不足之處，因為運營車輛的進出站點等額外動作會增加實際的行駛里程，造成定位精度漂移。車載終端子系統中采用GPS-OPS聯合定位方式能很好地彌補這兩種定位方式各自的不足之處，實現實時精確定位。

車載終端硬件設計

    車載終端硬件由數據分析處理器和輸入／輸出終端兩部分組成，它們通過串口進行數據交互通信。

    數據分析處理器包含智能里程表、報站器、GPS與GPRS模塊等。這里，智能里程表將車速傳感器采集的脈沖信號進行變換，轉換成車輛行駛里程和速度，形成對車輛進行動態監控的各類數據。報站器則是按公交系統報站規范實現自動報站。GPRS模塊實現數據雙向傳輸及通話。GPS模塊獲取車輛實時位置信息并結合智能里程表完成GPS-OPS聯合定位。

    考慮到產品成本，這里選用LPC2100系列32位ARM處理器作控制器，以8位單片機的價格獲取32位處理器的強大性能，并留有足夠的資源以實現擴展需求。圖3是車載終端數據分析處理與輸入／輸出終端兩部分的電路連接示意圖。

車載終端軟件設計

    車載終端的軟件采用模塊化結構設計，由主函數、底層驅動函數、功能模塊函數以及中斷服務函數組成。全部程序在ADS1.2集成開發環境里編譯，并通過JTAG口下載到目標板里凋試通過。以下僅對關鍵代碼和算法進行介紹。

車速傳感器脈沖計數

    處理器計數器每接收8個脈沖(車輪轉一圈)產生一次中斷，里程數全局變量加一，并按車輛特征系數(測試車輛車輪一圈為1.5873米)轉換為實際里程值。

速度的計算

    這里的速度計算并非使用路程除以時間的平均速度公式導出。在車載終端工作時，為保證實時運算速度、簡便取值起見，使用經多次測量取得的經驗數據作為計算參照。在實測中每5.7秒的車輪圈數與公交車的即時速度存在明顯對應關系，且誤差在合理區間內，即可換算為速度，參考速度計算對照表如表1所不。

GPRS數據幀
    車輛行駛時產生的各種實時數據填充到數據幀中的指定位置，并與校驗和以及幀頭、幀尾一起形成20字節的待發數據幀。狀態字段是包含告警信息在內的所有車輛當前狀態，如表2所示。

GPS-OPS聯合定位

    由于GPS存在定位盲點以及OPS的里程漂移，它們都會造成定位精度或實時性的要求不達標。OPS與GPS結合，能發揮互補優勢，融合車載終端自身的功能而形成的GPS-OPS聯合定位方式，保證車輛定位的連續性和高精度性。因此，本文的終端設計使用了GPS-OPS聯合定位方式。在實際的安裝測試中，這種定位方式能很好的應用于公交定線車輛的實時動態監控中。流程圖如圖4所示。

結語
    本文設計的車載終端子系統從公交車定線行駛的特點出發，具有低成本和高實用性的優點。該終端與公交智能管理系統中其它子系統進行的聯合測試達到要求。今后亦可進行更多功能的擴展，如增加駕駛員身份識別功能等。