基于RFID和GPRS的公交車信息化管理系統(tǒng)的研制

0 引言

　　現(xiàn)代城市經(jīng)濟高速發(fā)展，城市車輛數(shù)目飛速增加。隨著城市車輛的13益增加，行人、公交車、道路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為公路交通管理部門所面臨的重要問題。堵車問題是一些經(jīng)濟發(fā)達的城市每天都面臨的問題，另外汽車尾氣環(huán)境污染問題也日益突出，提倡公共交通，減少私家車，每年一度的無車日活動，都使我們不得不考慮怎樣才能提高公共交通的方便性、舒適性、高效性，使人們愿意乘坐公共交通出行，所以我們將最新的RFID(射頻識別技術(shù))和GPRS通信技術(shù)結(jié)合起來研制了城市公交車信息化管理系統(tǒng)。

1 RFID技術(shù)簡介

　　射頻識別(Radio Frequency Identification，RFID)技術(shù)是一種非接觸自動識別技術(shù)，利用射頻信號通過空間禍合(電感或電磁禍合)實現(xiàn)無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到識別目的。RFID技術(shù)是從上世紀8O年代走向成熟的一項自動識別技術(shù)，近年來發(fā)展十分迅速。射頻識別技術(shù)可以用來識別和跟蹤幾乎所有物理對象，并由此可以構(gòu)建一個容納和連結(jié)世界上所有物品的廣泛的智能網(wǎng)絡(luò)，RFID技術(shù)發(fā)展帶來的影響將改變我們的生活，給全世界帶來一場新的技術(shù)革命。

　　射頻識別技術(shù)的覆蓋范圍廣泛，許多正在應(yīng)用中的自動識別技術(shù)雖然都可以歸于RFID技術(shù)之內(nèi)，但它們的工作原理、工作頻率、技術(shù)特點、適用領(lǐng)域以及遵循的標(biāo)準卻是不同的。可以說未來射頻識別技術(shù)是由一系列不同特點的自動識別技術(shù)有機組成的，這些不同的技術(shù)在應(yīng)用中相互競爭的同時相互彌補。

　　通常，射頻識別系統(tǒng)由電子標(biāo)簽、閱讀器(又稱識讀器)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)這三個主要部分組成。電子標(biāo)簽由天線和RFID芯片組成，每個芯片都含有唯一的識別碼，用來表示電子標(biāo)簽所附著的物體。在本系統(tǒng)中，RFID芯片中唯一的識別碼用來表示每一輛公交車。閱讀器與車站上的信息采集與顯示終端合為一體，每個公交車站設(shè)置一臺。

2 城市公交車信息化管理系統(tǒng)的工作原理及功能

　　我們研制的城市公交車信息化管理系統(tǒng)是在每個公交車站點均設(shè)置一個信息采集顯示終端，通過終端讀取經(jīng)過的公交車的RFID信息和乘客的坐車信息，然后利用GPRS通信技術(shù)將信息傳送至公交車調(diào)度中心，公交車調(diào)度中心將信息進行處理后再將有關(guān)信息分別傳送給所有的相關(guān)終端進行顯示，乘客可以在出門前上網(wǎng)查閱相關(guān)車輛到達所在車站的大約時間，也可以在車站看到自己所要乘坐的公交車已經(jīng)到達了哪一站，這樣乘客等公交車時就會心中有數(shù)，不再焦慮；另外乘客可以在車站的信息終端通過按鍵告知信息終端他要乘坐的車次，信息終端將這些信息匯集到調(diào)度中心，調(diào)度中心可以依據(jù)這些數(shù)據(jù)調(diào)整各個車次發(fā)車的頻度，做到更有效的利用公交車資源。

　　本系統(tǒng)的研制主要分為信息采集和顯示終端的研制，系統(tǒng)后臺機軟件的研制，公交車跟蹤的定位信息采用RFID技術(shù)，這樣系統(tǒng)成本會比較低，性價比會更加高，另外我們采用了ARM芯片作為信息終端的處理器，大大提高了系統(tǒng)信息處理的速度，串行接口比較多，方便系統(tǒng)功能的擴充。另外我們的信息顯示采用高亮度數(shù)碼管，本次公交車在線路的哪一站，實時信息會顯示在對應(yīng)位置的數(shù)碼管上，乘客看 著一目了然，而且成本也很低。信息采集與顯示終端。

硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 信息采集與顯示終端硬件結(jié)構(gòu)圖

　　整個系統(tǒng)的關(guān)鍵在于信息采集與顯示終端的設(shè)計以及后臺處理軟件的設(shè)計，下面是終端各模塊的具體電路和軟件結(jié)構(gòu)。

3 基于ARM芯片和GPRS芯片的信息采集與顯示終端設(shè)計

　　作為主CPU的ARM處理器軟硬件的設(shè)計和GPRS接口模塊軟硬件的處理是信息采集與顯示終端設(shè)計中的關(guān)鍵問題，下面主要從這兩方面加以介紹。

　　主CPU采用ATR711FR2處理器，其性能優(yōu)越，性價比高，片內(nèi)集成最高達256+16K字節(jié)的flash存儲器、最高達64K字節(jié)的RAM存儲器、0～16MHz的外部主晶振等。在內(nèi)部Flash中運行代碼時，系統(tǒng)運行速度可達50MHz時鐘頻率，并且具有完整的JTAG調(diào)試開發(fā)工具支持。GPRS模塊采用GR64芯片，GR64是帶有GSwGPRS全套語音和數(shù)據(jù)功能的先進無線模塊，具有以下優(yōu)點：(1)超小的體積——所有功能都集中在一塊集成的芯片內(nèi)(僅50x33x7．2mm)；(2)最簡便的開發(fā)—— 內(nèi)嵌TCP3P協(xié)議棧，使用戶可以最大程度的縮短GPRS產(chǎn)品的研發(fā)周期。GR64是可以配置的，使得外部輸入、輸出接口提供的外部控制應(yīng)用更有效。三頻——900MHz，2瓦和1800&1900MHz，1瓦適應(yīng)全球運用，支持3—5伏SIM卡，波特率范圍為l 200-460800bit／s。

　　我們將STR71 1FR2與GR64結(jié)合使用。兩個芯片聯(lián)合工作時，主要注意幾個控制信號的連接和使用，主要有RI、CTS、DSR、DCD、RTS、DTR這幾個信號，其電路原理圖如圖2所示。另外，乘客信息接收接口主要是按鍵直接接到ARM的端口上，RFID模塊通過RS一232與ARM交換信息，顯示屏主要是一些高亮度LED發(fā)光二極管，直接由ARM的端口線控制。

圖2 STR7llFR2與GR64連接原理圖

 　　信息采集與顯示終端軟件主要完成信息采集、發(fā)送與接收三種功能，信息采集分為乘客信息采集和車輛信息采集兩部分，乘客信息采集主要通過設(shè)置在采集終端上的觸摸式按鍵計數(shù)采集，車輛信息由RFID模塊感應(yīng)后送給STR71 1FR2，然后將這些信息通過GPRS模塊發(fā)送給調(diào)度中心，調(diào)度中心將各個站點發(fā)送來的數(shù)據(jù)經(jīng)過后臺機軟件統(tǒng)一處理后廣播出去，各站點接收后將車輛運行的信息發(fā)送到顯示屏顯示，乘客可以通過顯示屏看到自己要乘坐的公交車已經(jīng)到達哪一站，做到心中有數(shù)，不必盲目等候，另外后臺終端機還可以根據(jù)各個站點發(fā)送的乘客要乘坐車次的不同，數(shù)量多少進行車輛的調(diào)度。

4 結(jié)論

　　通過公交車信息化管理系統(tǒng)的設(shè)計，我們將RFID技術(shù)和GPRS技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，使得系統(tǒng)對信息的采集尤為靈活，降低了信息化管理系統(tǒng)的信息采集成本，另外用ARM芯片作為主CPU大大加快了系統(tǒng)的運行速度，使信息的采集更加具有實時性，GPRS技術(shù)的應(yīng)用使信息采集的范圍不受限制，工作信息可以分布在很廣闊的地域之內(nèi)，感覺到將RFID技術(shù)與GPRS技術(shù)結(jié)合組成的信息采集與傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用前景非常廣闊，這種信息采集網(wǎng)絡(luò)可以應(yīng)用到其他地域范圍廣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的信息采集，比如電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和石油生產(chǎn)的遠程監(jiān)控等。