公交車載收費研究論文

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摘要

提出一種新型公交車載收費系統(tǒng)，介紹其體系構(gòu)成、運作原理、實現(xiàn)收費、定位、數(shù)據(jù)傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。系統(tǒng)主要由中心控制平臺與車載終端構(gòu)成。車載終端由IC讀寫器、GPRS收發(fā)模塊、GPS收發(fā)模塊構(gòu)成，通過讀寫乘客所持IC卡，修改其電子錢包的內(nèi)容，通過GPS收發(fā)模塊確定乘客上下車站點，從而計算乘客應付費用，通過GPRS收發(fā)模塊將相應營業(yè)信息、車況、路況等數(shù)據(jù)發(fā)送給車輛監(jiān)控中心。中心控制平臺連接在INTERNET網(wǎng)絡上具有固定IP，負責接收、處理、顯示所轄車輛上傳的各種信息，為調(diào)度人員提供詳細、準確的參考數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)綜合利用電子貨幣、計算機結(jié)算、衛(wèi)星定位、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)认冗M技術(shù)，提供一個全面、智能的數(shù)據(jù)化信息平臺。

關(guān)鍵詞射頻讀寫器GPRSPPP協(xié)議數(shù)據(jù)存儲

1引言

公交系統(tǒng)作為城市交通不可缺少的重要組成部分，是一種短距離、大客流量、分布范圍廣大、靈活性較差的交通形式，提高現(xiàn)有系統(tǒng)性能效率的突破點在于實現(xiàn)各種操作的電子化、地理位置信息化、運營狀況透明化。

目前公交系統(tǒng)使用的收費體制絕大部分依賴人工操作，工作人員負擔繁重、成本高、非客觀因素影響大。并且，所屬公交車在運行的絕大部分時間內(nèi)與中心脫離聯(lián)系，基本失去控制，中心無法及時準確地獲得車況路況信息，很難做到宏觀把握與靈活調(diào)度。現(xiàn)有的一些電子收費系統(tǒng)由于缺乏定位信息，只能使用單一票價的簡單收費方法。穿梭于城市與郊區(qū)的長途公交車，其行駛距離長、按里程收費，故無法使用上述系統(tǒng)。針對現(xiàn)有狀況，本文提出一種新型系統(tǒng)，它使用電子貨幣、計算機結(jié)算、衛(wèi)星定位、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)认冗M技術(shù)，基本解決公交系統(tǒng)的上述問題。

本系統(tǒng)分為中心控制平臺與車載終端兩大部分。中心通過INTERNET或GPRS網(wǎng)絡與移動車載終端交互各種信息，利用mapinfo控件可實時的在電子地圖上顯示所轄車輛的準確位置和客流信息。車載終端使用單片機完成對系統(tǒng)控制，各功能模塊分別為IC卡讀寫器，GPRS模塊、GPS模塊，其中射頻IC卡讀寫器模塊提供友好的用戶界面，完成對乘客所持IC卡真?zhèn)涡澡b別與快速收費；利用GPS接收機提供信息實現(xiàn)按里程記價與車輛定位；GPRS收發(fā)模塊完成數(shù)據(jù)上傳與接收監(jiān)控中心下發(fā)的信息。系統(tǒng)的設計思想為充分使用現(xiàn)有的電信無線網(wǎng)絡、GPS衛(wèi)星體系，同時完成收費、定位、通信、監(jiān)管各項功能。

由于公交車運行在比較惡劣的環(huán)境中，供電不穩(wěn)定、溫差起伏大、電磁干擾強、顛簸振動頻繁發(fā)生，設計硬件時綜合考慮各種因素并采取相應抗干擾的措施，以提高設備的可靠性與穩(wěn)定性。

2車載收費系統(tǒng)總體設計

系統(tǒng)可劃分成中心部分和車載部分，中心可利用連接在網(wǎng)絡上的微機完成數(shù)據(jù)接收、分析、存儲、顯示，主要側(cè)重于軟件設計以保障數(shù)據(jù)的安全、信息流量的控制、網(wǎng)絡通信的暢通，軟件框圖如圖1。

車載部分是一個獨立的移動終端，系統(tǒng)硬件框圖如圖2。其中，射頻讀寫器是我們具有自主知識產(chǎn)權(quán)的研究成果，5V電源供電，能兼容TYPEA、B、MIFARE等類型IC卡，讀寫距離6厘米，一次讀寫時間600ms。用戶界面提供人機交流的接口，包括液晶顯示屏、16位鍵盤、指示燈，可以交互一定信息。GPRS與GPS模塊使用市場上提供的相應產(chǎn)品。微處理器采用高速CygnalC8051F200型號。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及解決方案

3.1射頻讀寫器的設計

根據(jù)卡片類型是typeA或typeB，完成對發(fā)送信號的Miller、NZR編碼，接收信號的Manchester、NRZ解碼，對typeA的射頻信號進行100%的ASK調(diào)制，對typeB的射頻信號進行10%的ASK調(diào)制，對接收到的射頻信號進行ASK或BPSK解調(diào)。放大電路采用差模放大的方式，能有效抑制零點漂移與噪聲干擾。

在對一張卡片的認證、處理完成之后，主控單片機將獲取的數(shù)據(jù)進行提取并按表1的格式保存在存儲介質(zhì)中，為以后的數(shù)據(jù)傳輸做好準備。

由于射頻讀寫器是通過輻射產(chǎn)生電磁場來完成通信，消耗較大電流，并對電源供電的穩(wěn)定性有較高要求，受周圍電磁環(huán)境影響嚴重，所以在電源的設計上，注重穩(wěn)壓和紋波抑制，電源輸出之后進行專門的掉電保護，以確保穩(wěn)定性。對射頻場通過程序做到使用時才打開，讀卡結(jié)束后盡快關(guān)閉，以控制電流消耗與芯片過熱。

3.2GPRS部分的功能介紹與實現(xiàn)

GPRS（無線分組傳輸業(yè)務）是基于GSM（全球通）數(shù)字移動通信網(wǎng)的數(shù)據(jù)包傳輸業(yè)務，允許在移動中瞬間達到171.2Kb/s的分組傳送數(shù)率，實現(xiàn)永遠在線但按流量計費的功能，利用移動IP和CDPD(CellDigitalPacketData)技術(shù)。GPRS網(wǎng)絡在提供服務時，為移動終端分配一個C類動態(tài)IP地址，其數(shù)據(jù)傳輸流程如圖3，下行是上行的逆過程。