基于ATmega128的出租車(chē)調(diào)度中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 當(dāng)前，城市智能交通系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。其中，出租車(chē)中心調(diào)度系統(tǒng)在一些大城市得到了充分的利用。通過(guò)全球定位系統(tǒng)（GPS）、公用無(wú)線傳輸系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）等進(jìn)行出租車(chē)位置和監(jiān)控的管理。
現(xiàn)階段出租車(chē)調(diào)度系統(tǒng)通常分為車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)和車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng)兩大類(lèi)。隨著GPS定位技術(shù)的發(fā)展與GIS技術(shù)的出現(xiàn)，國(guó)外開(kāi)展了以GPS定位技術(shù)為主的導(dǎo)航與定位系統(tǒng)的應(yīng)用研究,目前推出的有法國(guó)CARMINAT車(chē)輛定位與調(diào)度系統(tǒng)等。國(guó)內(nèi)外出租車(chē)調(diào)度都是適合大眾的車(chē)輛調(diào)度系統(tǒng)，而且技術(shù)也較成熟。但對(duì)于電召服務(wù)，現(xiàn)在普遍是人工電信，并不能得到很好地推廣；且國(guó)內(nèi)外對(duì)手機(jī)定位電召尚處于研究階段,手機(jī)定位技術(shù)也還不是十分成熟。本文通過(guò)將現(xiàn)有的出租車(chē)調(diào)度系統(tǒng)與手機(jī)定位技術(shù)相結(jié)合,提供一種乘客電召服務(wù)解決方案。

1 系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

出租車(chē)調(diào)度中心系統(tǒng)涉及的主要技術(shù)有移動(dòng)終端定位技術(shù)、GIS、GPS、通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)(GPRS)和C# 與Sql Server2005。

1.1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

出租車(chē)調(diào)度中心主要由四大部分組成，其系統(tǒng)框架如圖1所示。(1)調(diào)度中心是整個(gè)系統(tǒng)的核心部分，由數(shù)據(jù)服務(wù)處理器、數(shù)據(jù)庫(kù)、GIS系統(tǒng)[1]等組成。主要負(fù)責(zé)出租車(chē)的指揮、監(jiān)控與提供信息服務(wù)，電召乘客信息的統(tǒng)計(jì)與處理，并與通信運(yùn)營(yíng)商進(jìn)行乘客位置的數(shù)據(jù)交換等服務(wù)。 (2)出租車(chē)需要實(shí)時(shí)向中心提供地理位置信息與出租車(chē)狀態(tài)，因?yàn)楝F(xiàn)在大多出租車(chē)已經(jīng)安裝了GPS定位系統(tǒng)和電臺(tái)等服務(wù)[2],此外，出租車(chē)還需要有顯示與提示模塊，這樣可以實(shí)時(shí)得到乘客的位置信息。(3)電召乘客只需向中心自動(dòng)或人工服務(wù)臺(tái)提供坐車(chē)請(qǐng)求，告訴中心是否在原地等待或是給出其他上車(chē)位置，并向中心提供候車(chē)信息有效時(shí)間。 (4)出租車(chē)調(diào)度中心與通信運(yùn)營(yíng)商合作，請(qǐng)求其為電召乘客的位置進(jìn)行判斷，再將位置信息返送給中心。


1.2系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)

出租車(chē)信息處理平臺(tái)包括對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)、控制管理的微處理器，GPRS收/發(fā)模塊及GPS接收模塊[3]。對(duì)出租車(chē)狀態(tài)、監(jiān)控信息進(jìn)行整理與收集?？刂瓢粹o實(shí)現(xiàn)出租車(chē)駕駛員對(duì)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單控制，LCD顯示模塊顯示中心發(fā)來(lái)的調(diào)度信息或電召乘客信息，聲音信號(hào)主要提示重要信息(如報(bào)警、安全等)，其框架如圖2所示。

處理器是整體車(chē)載系統(tǒng)的核心，對(duì)整體系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流和控制流進(jìn)行管理。本設(shè)計(jì)車(chē)載信息處理器選擇了VAR系統(tǒng)的ATmega128單片機(jī)，主要完成以下功能：對(duì)GPS信號(hào)分析與截取，并寫(xiě)入臨時(shí)s存儲(chǔ)單元；對(duì)GPRS模塊接收的信號(hào)進(jìn)行分析與整合，并在LCD上顯示或?qū)懭氪鎯?chǔ)器；對(duì)GPS地理位置信息、出租車(chē)狀態(tài)信息以及車(chē)載照相機(jī)照片信息進(jìn)行打包，并周期性地通過(guò)GPRS模塊發(fā)送。

GPS接收模塊采用臺(tái)灣LeadTek公司生產(chǎn)的麗臺(tái)LR 9540 GPS模塊，該模塊采用基于SiRF star III的最新導(dǎo)航芯片，并行12通道接收數(shù)據(jù)，具有-145 dBm的接收靈敏度和低功耗特性，提供標(biāo)準(zhǔn)RS232輸出，非常適合在各種導(dǎo)航定位設(shè)備及車(chē)、船等移動(dòng)目標(biāo)中使用。

GPRS在車(chē)載終端和監(jiān)控中心之間建立了數(shù)據(jù)通道，傳輸速率高達(dá)172 kb/s。車(chē)輛GPS終端所輸出NMEA-0183標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)中控單元處理后，需要通過(guò)GPRS Modem調(diào)制后才能在GPRS網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳輸[4]。
出租車(chē)司機(jī)允許對(duì)出租車(chē)系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制，但是考慮到繁鎖的控制會(huì)影響行車(chē)安全，所以系統(tǒng)中的出租車(chē)控制模塊要盡量簡(jiǎn)單，盡量實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。

通常汽車(chē)都有車(chē)載電源，但是并不能直接為單片機(jī)、液晶和各個(gè)模塊供電，需要進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換。一般來(lái)講，LM7805等穩(wěn)壓芯片就可以滿足電源模塊要求。

中心調(diào)度平臺(tái)采用分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)分為電召信息處理服務(wù)器群和出租車(chē)調(diào)度服務(wù)器群兩大服務(wù)群。
GIS平臺(tái)采用MapInfo公司的MapX控制[5],用C#語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)。電召乘客的位置信息需要實(shí)時(shí)地存入數(shù)據(jù)庫(kù)，出租車(chē)管理也需要數(shù)據(jù)庫(kù)，所以平臺(tái)應(yīng)用了SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)。平臺(tái)主要針對(duì)業(yè)務(wù)處理流程,對(duì)電召乘客的需求進(jìn)行服務(wù)處理，并對(duì)出租車(chē)基本信息進(jìn)行管理，向調(diào)度中心發(fā)送常規(guī)信息。

出租車(chē)調(diào)度服務(wù)器運(yùn)行于客戶/服務(wù)器模式(C/S)，調(diào)度客戶機(jī)(主要是GIS平臺(tái))向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器接收到請(qǐng)求后提供相應(yīng)的服務(wù)，并將操作結(jié)果返回給客戶方，在操作模式上采取主動(dòng)請(qǐng)求方式。

2系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

2.1 調(diào)度中心演示軟件整體概況

調(diào)度中心演示軟件基于C#語(yǔ)言、Mapx地圖控件和SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：(1)地圖的基本操作。(2)出租車(chē)軌跡數(shù)據(jù)模擬及電召乘客信息模擬。(3)出租車(chē)信息管理與乘客信息管理。(4)出租車(chē)常規(guī)信息發(fā)送與軌跡重放。(5)系統(tǒng)設(shè)置、管理員管理等。

2.2 調(diào)度中心乘客信息處理過(guò)程

調(diào)度中心演示軟件的最基本也是最重要的一個(gè)功能就是乘客的信息處理。通過(guò)乘客地理位置信息來(lái)找到最近的空載出租車(chē)，再將乘客信息發(fā)送給符合條件的出租車(chē)司機(jī)。

電召乘客信息模擬界面會(huì)采集到乘客的位置和身份信息，并寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行列隊(duì)，調(diào)度中心對(duì)其進(jìn)行選取，結(jié)果如圖3所示。此時(shí)可以在地圖上查看此乘客的坐標(biāo)是否位于出租車(chē)運(yùn)營(yíng)范圍內(nèi)。如果信息有效性消失,則列隊(duì)會(huì)自動(dòng)舍棄。

當(dāng)選定了乘客信息并確認(rèn)后，界面會(huì)顯示圖4所示的信息，此時(shí)乘客信息也會(huì)顯示出來(lái)，有效時(shí)間與位置信息都會(huì)整合成數(shù)據(jù)包。此時(shí)開(kāi)始查找與之距離合適的空載出租車(chē)，列表框會(huì)列出符合條件的出租車(chē)，此時(shí)也可以逐個(gè)對(duì)其進(jìn)行地圖標(biāo)定，選擇最合適的一個(gè)或多個(gè)出租車(chē)進(jìn)行乘客信息的發(fā)送。至此，完成了一位乘客信息的處理。


2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

此演示軟件中，軟件庫(kù)使用的是SQL Server 2005,主要包括出租車(chē)信息管理、乘客信息管理和管理員信息等。對(duì)于出租車(chē)軌跡信息，演示系統(tǒng)采用文本存儲(chǔ)的形式來(lái)存儲(chǔ)軌跡數(shù)據(jù)，如：
$GPRMC,073943.48,A,3207.0664,N,11854.6808,E,0.00,231.40,020709,,,A*5D
以“，”為標(biāo)記來(lái)截取數(shù)據(jù)，得到經(jīng)緯度、時(shí)間等信息，從而可以節(jié)約大量數(shù)據(jù)庫(kù)空間，對(duì)數(shù)據(jù)歸檔、查詢(xún)等都是有益的，也方便于建立數(shù)量眾多的出租車(chē)軌跡數(shù)據(jù)。

2.4 模擬演示

在演示軟件的編寫(xiě)過(guò)程中，采用軟件模擬的形式，既有出租車(chē)的位置信息，又有乘客電召時(shí)的位置信息，這樣可以保證系統(tǒng)有充分的地理數(shù)據(jù)來(lái)源。

(1)出租車(chē)GPS信號(hào)采集。GPS信號(hào)是周期性地取得地理位置信息，時(shí)間間距為1 s。為了方便數(shù)據(jù)說(shuō)明，將間距設(shè)為可調(diào)并自動(dòng)遞增。雙擊地圖某一位置產(chǎn)生數(shù)組再寫(xiě)入記事本文件生成位置信息。圖5所示為出租車(chē)GPS信號(hào)采集模擬流程圖。


(2)乘客信號(hào)模擬采集。通過(guò)乘客雙擊地圖上的點(diǎn)，并標(biāo)定下來(lái)，經(jīng)確認(rèn)后開(kāi)始填寫(xiě)發(fā)送通知，同時(shí)要填寫(xiě)信息有效時(shí)間。乘客信息模擬界面截圖如圖6所示。

本文以電召服務(wù)、出租車(chē)調(diào)度等為一體的出租車(chē)調(diào)度系統(tǒng)及運(yùn)輸車(chē)輛監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)為背景，分析了出租車(chē)調(diào)度控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)及工作原理,研究了GPS、手機(jī)定位、GPRS和GIS等技術(shù)在此系統(tǒng)中的應(yīng)用。利用C#語(yǔ)言、MapX控件、SQL Server 2005數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)了出租車(chē)調(diào)度中心演示軟件。最后通過(guò)對(duì)出租車(chē)GPS與乘客信息進(jìn)行模擬來(lái)演示整個(gè)系統(tǒng)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)處理過(guò)程，將個(gè)人定位技術(shù)成的應(yīng)用于出租車(chē)電召服務(wù)中，對(duì)現(xiàn)階段并不方便的出租車(chē)電召服務(wù)提供了一種解決方案。