发布时间 : 星期六 文章基于GPS的公交车自动报站系统[1](精)更新完毕开始阅读
基于 GPS 的公交车自动报站系统 许连华,李学庆
(山东大学计算机科学与技术学院,济南 250061
摘 要:介绍了由 GPS 接收器、工控机和音频输出设备组成的公交车自动报站系统的功能、组成原理和关键技术, 阐述了系统主要的硬件 和软件设计方法。
关键词:GPS ;工控机;自动报站
GPS Based Bus-stop Auto-announce System XU Lianhua, LI Xueqing
(Department of Computer Science & Technology, Shandong University, Jinan 250061
【 Abstract 】 The thesis analyses the function, the principles of composing and the key technology of GPS based buses’auto-announce system, alsothe hardware design and the software design are presented.
【 Key words】 Global positioning system (GPS; Industrial Computer; Bus-stop announcer
计 算 机 工 程 Computer Engineering第 31卷 第 23期 Vol.31 № 23 2005年 12月 December 2005
?工程应用技术与实现? 文章编号:1000— 3428(200523— 0191— 02 文献标识码:A
中图分类号:TP223 1 概述
GPS 系统是由美国国防部开发的高精度卫星导航系统。 用户通过用户设备接收 GPS 卫星信号, 经信号处理而获得用 户位置、速度等信息,最终实现利用 GPS 进行导航和定位的 目的。
2000年以前, 民用 GPS 接收器的价格、 实时定位精度都 不能满足汽车导航定位的要求。 2000年 5月 1日,美国政府 发布政府文告,正式结束实行了 10年之久的人为降低 GPS 精度的 SA (Selective Availability政策 , 利用 C/A码进行单 点定位的精度由 100m 提高到 10~20m,这促进了微型民用 GPS 接收机的迅猛发展。 现在民用微型 GPS 接收器的价格和 实时接收精度已经完全满足车辆导航定位的需要,为公交车 自动报站系统的设计提供了条件。
GPS 语音自动报站系统,采用先进的卫星定位技彻底改 变了传统公交车语音报站器必须由司机操控才能工作的落后 方式,进站、出站自动播报站名及服务用语,准确、及时、 完全不需要人工介入, 是公交车语音报站器的一项技术革命, 它将为公交车的管理人员和乘客带来福音,实现了公交车报 站器的完全智能化。
目前,国内 GPS 语音自动报站系统处于试验阶段,仅有 广州、 青岛等几个城市有几条试验线路采用 GPS 语音自动报 站技术。
2 系统体系结构和实现的关键技术
基于 GPS 的公交车自动报站系统利用 GPS ,通过 GPS 接收单元接收卫星发送的信号确认车辆的动态位置 (经度、 纬 度 、 时间、 状态等信息 , 与公交线路信息库中存储的车站的位 置进行比较,根据预先设定的距离和规则向乘客通报车站和 线路的语音信息;并且能把车辆运行的详细情况记录下来, 对公共汽车的运营状况进行全程监控并记录。
系统的组成模块见图 1。按照功能可以划分为 3部分, 一是主控模块, 由一台工业计算机, 运行自动报站管理系统, 负责整个系统的控制和管理;二是 GPS 信息接收模块,用微
型 GPS 接收机接收 GPS 信号获得车辆的位置、速度等即时 信息;三是信息输出模块,包括运营信息存储模块用来存储 运营信息、音频功放模块用来输出声音信息以及可选的信息 显示模块,在必要的情况下进行信息的视频输出。
图 1 系统组成
2.1 GPS信息的接收与处理
GPS 选用微型 12通道 GPS 接收器, 可以同时接收 12颗 卫星信号(只要能观测到 4颗卫星,就能得到观测点的三维 坐标。美国取消 SA 政策以后,一般微型 GPS 接收机的即
时定位精度在 10~20m 之间,
完全满足自动报站系统的需要。 目前市场上的大部分 GPS 接收模块都是通过 RS232串口 或者 USB 端口进行数据传输的。这些数据包括经度、纬度、 海拔高度、时间、卫星使用情况等基本信息。依据这些基本 数据,进行数据处理来取得当前车辆的坐标。 2.1.1 GPS通信的 NMEA0183协议
目前 GPS 厂商遵循 NMEA0183协议提供串行通信接口, 串行通信参数为 波特律 =4 800,数据位 =8位,停止位 =1位,无奇偶校验。
GPS 与电脑通信时, 一般通过串口每秒钟发送 1组数据。 实际导航应用读取 GPS
的空间定位数据时, 可以根据需要每 隔几秒钟更新一次经纬度和时间数据。 NMEA 0183协议的信 息定义比较复杂,编程时不需要了解 NMEA 0183通信协议 的全部信息,仅需要从中挑选出需要的那部分定位数据。其
作者简介:许连华(1972— ,男,硕士生,主研方向:人机交互与 虚拟现实;李学庆,教授、博导
收稿日期:2004-12-06 E-mail :xulh100@sina.com 余的信息可以忽略掉。
如果此时和卫星的通信正常的话,可以接收到的数据格 式样如下: $GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W, 001.9,336.9,170698,013.6,E*6E 数据说明如下:
$GPRMC:代表 GPS 推荐的最短数据;
204700: UTC_TIME 24h 制的标准时间,按照 h/min/s的格式; A :A 或者 V , A 表示数据 \表示一个警告;
3403.868: LAT 纬度值,精确到小数点前 4位,后 3位; N : LAT_DIR N 表示北纬, S 表示南纬;
11709.432: LON 经度值,精确到小数点前 5位,后 3位; W : LON_DIR W 表示西经, E 表示东经;
如果当前没有和卫星取得联系,那么字符串的格式为 $GPRMC,UTC_TIME,V,... 下面是一个接收不到卫星信号的例子: $GPRMC,204149,V,,,,,,,170698,*3A