基于GPS和3G的智能公交終端設(shè)計方案

　　摘要：針對城市公交普遍存在行車安全和乘客乘車難問題，提出了一種基于GPS/3G技術(shù)的公交車遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計方案。本方案采用ARM微處理器和嵌入式Linux探作系統(tǒng)，利用數(shù)字圖像處理和GPS定位技術(shù)，實現(xiàn)了對公交車車內(nèi)視頻監(jiān)控、行車狀態(tài)統(tǒng)計管理、定位信息采集等功能，同時以3G無線通信為傳輸手段，實現(xiàn)監(jiān)控終端與控制中心通信，提高公交運(yùn)行安全及服務(wù)質(zhì)量，使市民能更好地來坐公交，享受生活。

　　隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市公交事業(yè)有了迅猛的發(fā)展，主要表現(xiàn)在：車輛變靚，站點增加，營運(yùn)時間延長，線路增多，市民出行時已感到這種可喜的變化。但隨著生活節(jié)奏的加快，對生活品質(zhì)要求的提高，乘客們早已不能滿足于現(xiàn)有的服務(wù)質(zhì)量。乘客的服務(wù)要求不僅體現(xiàn)在乘車過程中，還體現(xiàn)在乘車前后；不僅需要有車乘，而且需要乘好車、好乘車。這些多層次、多元化的需求都是傳統(tǒng)運(yùn)營模式、調(diào)度方式所無法做到的，只有智能公交系統(tǒng)的實施才能夠從根本上解決這些問題。智能公交系統(tǒng)的實施，不僅可以給乘客帶來巨大的利益，提升城市形象，還以為公交企業(yè)節(jié)約大量經(jīng)營成本，提高科學(xué)管理水平。因此智能公交系統(tǒng)的建設(shè)著重大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

　　智能公交系統(tǒng)由以下幾部分組成：

　　1）車載設(shè)備子系統(tǒng)，簡稱“車載終端”;

　　2）車站智能電子站牌子系統(tǒng)；

　　3）公交管理系統(tǒng)。

　　文中主要以車載設(shè)備子系統(tǒng)--車載終端為研究對象展開論述。

　　1 系統(tǒng)整體方案設(shè)計

　　文中研究的是一種基于GPS和3G的智能公交終端，簡而言之就是研究車體部分車載終端設(shè)備。本文的研究主要分3大部分：視頻監(jiān)控部分；GPS定位部分；通過現(xiàn)有3G網(wǎng)絡(luò)傳輸部分。

　　視頻監(jiān)控部分，主要是在車廂外部設(shè)置2個攝像頭，車廂內(nèi)部設(shè)置4個攝像頭。車廂外部在車的前后各設(shè)置一個攝像頭，用來監(jiān)控車體的前后車況，為交通意外發(fā)生后的責(zé)任判定提供有力證據(jù)。車廂內(nèi)部在司機(jī)處設(shè)置1個攝像頭，用來監(jiān)控司機(jī)是否有打電話，閑聊等違規(guī)操作；在票箱處設(shè)置1個攝像頭，用來監(jiān)控偷票漏票現(xiàn)象；在車體中間設(shè)置1個攝像頭，用來防止乘客碰瓷索賠，車內(nèi)偷盜等，減少公交車上的犯罪率。下客門設(shè)置1個攝像頭，用來觀看乘客下車情況，乘客是否全都下車，是否有乘客從后門上車等逃票現(xiàn)象。

　　GPS定位部分，實現(xiàn)完善的導(dǎo)航功能。通過GPS全球定位系統(tǒng)確定公交車所在位置信息，把公交車所在的位置，路況信息可以實時的傳送到PC機(jī)監(jiān)控端，這樣對車輛的調(diào)度起到關(guān)鍵的作用。

　　3G網(wǎng)絡(luò)傳輸部分，近年來我國的3G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)很成熟了，可以高效的傳輸視頻信息，本系統(tǒng)就是通過3C網(wǎng)絡(luò)將公交車上采集到的視頻信息和CPS信息傳輸?shù)娇刂贫耍瑢崿F(xiàn)公交車運(yùn)行時的全程監(jiān)控。系統(tǒng)整體設(shè)計方案如圖1所示。

　　圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計框圖

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

　　硬件設(shè)計上，本系統(tǒng)采用ARM微處理器S3C2440芯片作為主控芯片，系統(tǒng)為存儲擴(kuò)展了128MB的NANDFLASH和64MB的SDBAM，這樣可以更好的儲存視頻信息。系統(tǒng)的外圍擴(kuò)展模塊包括通用USB攝像頭、GPS模塊、3G模塊和LCD顯示屏。系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示。

　　圖2 硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖

　　2.1 主控芯片的選擇

　　本系統(tǒng)設(shè)計的監(jiān)控終端要求多路傳輸，實時性強(qiáng)，低功耗等特點。因此本系統(tǒng)的主控芯片選擇了內(nèi)核為ARM920T的ARM9處理器。由于S3C2440芯片應(yīng)用比較廣泛，片內(nèi)資源豐富，資料齊全，價格適中，所以選擇它作為系統(tǒng)的微處理器。該處理器是一款基于RISC的32位微處理器，工作頻率為400 MHz，最高可達(dá)533 MHz，滿足了舉系統(tǒng)對處理速度的要求，同時該處理器還集成了豐富的通信接口和控制器，有效地降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度，為系統(tǒng)開發(fā)提供了良好的硬件平臺。

　　2.2 攝像頭模塊的選型與連接

　　文中采用的是動態(tài)視頻形式的監(jiān)控方式。選用的是網(wǎng)眼V2000攝像頭，其圖像傳感器和數(shù)字信號處理芯片為Omnivision公司的OV7620和OV511它的成像速度快、圖片質(zhì)量高、成本低，具有良好的通用性。其采用USB接口，不需要視頻卡，可即插即用，使用方使，圖像精晰連貫，馬賽克比率低。為視頻的良好錄制提供了可靠的硬件基礎(chǔ)。網(wǎng)眼V2000攝像頭通過其USB接口直接與CPU上集成的USBHost接口相連。

　　OV7620是一款高集成度、高分辨率的彩色圖像傳感器。其分辨率為640x480，傳輸速率可達(dá)30幀/秒。OV7620的控制采用SCCB（Serial Camera Control Bus）協(xié)議，可利用其SCCB（Serial Camera Control Bus）接口完成對它的有關(guān)設(shè)置和讀取圖像數(shù)據(jù)。

　　ov511是攝像頭的主控芯片，其片內(nèi)的高性能壓縮引擎可使圖像的壓縮比達(dá)到7:1，保證了從圖像傳感器到主控制器的快速圖像傳輸。

　　2.3 GPS模塊的選型與連接

　　本系統(tǒng)的GPS模塊采用的是HOLUX的GB-87模塊。該模塊支持NMEA0183協(xié)議，支持V3.3-V5.5電壓輸入，TTL接口電平，波特率可置。在本系統(tǒng)中，GR-87模塊通過6PIN排線與主板相連，1腳為電源輸入腳，接5 V電源，2、3腳為GPS模塊的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，5腳接地。工作時，GPS模塊串口2與主控制器S3C2440進(jìn)行通信，通過設(shè)置模塊定時輸出GPS定位數(shù)據(jù)，由主控制器對GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，提取出經(jīng)緯度，時間等有用信息，為自動報站及正點考核提供可靠數(shù)據(jù)，保證報站及正點考核功能的實現(xiàn)。

　　2.4 3G模塊的選型與連接

　　根據(jù)無線接口技術(shù)的不同，現(xiàn)有3G技術(shù)可以分為聯(lián)通的WCDMA技術(shù)，電信的CDMA2000技術(shù)和移動的TD-SCDMA技術(shù)。考慮到傳輸帶寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、實用性等因素，本系統(tǒng)采用電信CDMA2000作為無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，采用中興公司的MC8630模塊作為視頻數(shù)據(jù)傳輸模塊。MC8630模塊具有語音、短信、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和GPS等功能，工作頻段為800MHz，通過雙天線接收分集技術(shù)和均衡技術(shù)，上行速率最高可達(dá)3.1 Mbit/s下行速率最高可達(dá)3.1 Mbit/s.可以通過USB接口將MC8630模塊連接到MIN2440（S3C2440為主芯片的開發(fā)板）處理器上，實現(xiàn)封裝后的視頻數(shù)據(jù)傳輸。