基于ZigBee的智能公交系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　近年來，隨著我國的城市發(fā)展速度越來越快。城市人口數(shù)量和市民擁有的私家車數(shù)量逐年遞增，使得城市交通擁堵現(xiàn)象日益惡化，交通擁堵狀況嚴(yán)重成為我國大中型城市面臨的共同問題，而擁堵狀況造成的市民乘車難的問題困擾著每個人，同時帶來的環(huán)境污染現(xiàn)象也十分嚴(yán)重。

　　根據(jù)國內(nèi)外對車輛定位技術(shù)的研究總體水平可以得出，目前現(xiàn)有的定位技術(shù)都有自身的優(yōu)缺點(diǎn)。通過目前對車輛定位技術(shù)的研究可得知，最佳的方案是選擇多種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息融合之后根據(jù)適當(dāng)算法從而得到一定意義上的最佳解決方案。目前城市發(fā)展迅速，人們對公共交通的依賴越來越強(qiáng)，對交通服務(wù)質(zhì)量水平的要求越來越高，如果能將公交車的到站信息和車輛信息及時準(zhǔn)確的通知給候車的人們，將對緩解上下班高峰期時候車站人員擁堵的情況起著重要的作用。通過安裝在公交候車站牌上信息提示系統(tǒng)將會向候車的人們提供即將到站的車次到站時間和車上的人員情況，同時還可以知道下一班車的大概到站時間，這樣就能使要候車的乘客可以根據(jù)自己的需求提前的做好準(zhǔn)備，為乘客出行提供方便。

　　1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

　　該系統(tǒng)采用ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，及時、準(zhǔn)確的將公交車輛的具體位置反映到公交調(diào)度站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并及時發(fā)布到行車路線站點(diǎn)，使乘客與調(diào)度人員能夠?qū)Ξ?dāng)前線路上的公交車的行駛狀況和分布情況有所掌握。乘客能夠了解當(dāng)前車輛的行駛信息;調(diào)度人員能夠根據(jù)車輛的實(shí)時運(yùn)行數(shù)據(jù)合理安排和調(diào)度。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(如堵車、車輛損壞等)調(diào)度中心可以做出更加合理的調(diào)度安排，并且能夠有效的避免公交司機(jī)出現(xiàn)早退的現(xiàn)象。

　　智能公交系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的位置與車輛的平均速度估算出到達(dá)下一站的時間。公交車輛的位置信息通過ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送至公交站牌并通過電子顯示屏展示給乘客，使乘客隨時了解所要乘坐的車輛信息;同時位置信息通過ZigBee節(jié)點(diǎn)問的轉(zhuǎn)發(fā)最終傳送至調(diào)度中心，供調(diào)度人員調(diào)度與分配車輛。本系統(tǒng)中應(yīng)用車輛定位跟蹤技術(shù)，能夠了解線路上的客流分布情況，為制定行車時刻表提供依據(jù)，同時，能夠有效解決公交車輛運(yùn)營現(xiàn)狀，提高車輛管理水平。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　智能公交系統(tǒng)下位機(jī)硬件平臺由CC2430/2431芯片、網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)、無線參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)組成，并采用無線定位機(jī)制對正在行駛的車輛進(jìn)行定位并對定位數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與轉(zhuǎn)發(fā)。

　　2.1 ZigBee無線定位單片機(jī)CC2430/CC2431

　　CC2430/CC2431芯片是在CC2420芯片架構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)完成的，在芯片上整合了微控制器、內(nèi)存和ZigBee射頻前端，如圖1所示。主要由1個8位MCU(8051)、32/64/128KB可編程閃存、8KB的RAM、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、定時器(Timer)、AES128協(xié)同處理器、32 kHz晶振帶休眠模式定時器、看門狗定時器、掉電檢測電路、上電復(fù)位電路和21個可編程I/O引腳組成。

　　2.2 網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)

　　網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)包括底板和CC2430 ZigBee模塊。底板上具有圖形漢字LED液晶顯示器、ZigBee無線模塊接口、可調(diào)電阻、LED、小鍵盤、電源接口和RS-232接口。

　　2.3 無線參考節(jié)點(diǎn)和定位節(jié)點(diǎn)

　　該模塊中含有CC2430/CC2431，是一款符合IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)模塊。CC2430/CC2431模塊具有ZigBee/802.15.4的物理層和硬件層，且可通過物理層和媒體訪問控制子層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線通信。

　　2.4 ZigBee無線定位系統(tǒng)

　　ZigBee無線定位系統(tǒng)包括兩部分組成：無線定位網(wǎng)絡(luò)和上位機(jī)監(jiān)控軟件。本系統(tǒng)中無線定位網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用TI/Chipcon公司生產(chǎn)的帶有硬件定位引擎功能的CC2431芯片和帶有路由功能的CC2430芯片。無線定位網(wǎng)絡(luò)主要是由終端節(jié)點(diǎn)、參考節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)組成;