基于EasyARM1138的城市公交路线智能查询机 第2页
1绪论
1.1引言
根据国务院研究中心资料显示，在未来八至十年中，由于大批人口涌入城市，预计中国的城市人口将达到总人口的60%至70%。城市化正成为人类文明进程的基本标志。早在2004年，我国城市数量已经达到666个，特大城市32个，大城市43个，中等城市192个，小城市400多个，城市化水平已经达到30%。在接下来的十年内，将有1.5亿至两亿农村人口转移城市，城市人口将上升到6.3亿，城市化水平将接近50%。
随着我国国民经济飞速发展，城市建设日新月异，随之而来交通问题也是日益严重。我们提到城市交通所存在的问题，首先引起大家共鸣可能就是塞车，尤其是在一些大城市，大家一出行首先会把塞车状况考虑到第一个问题当中。包括交通拥挤、秩序混乱、资源浪费以及服务水平低，都是现在城市交通存在的一系列问题。影响城市交通主要的因素之一，又是城市中的公交车辆，公交车辆也是直接反映着城市形象问题。我们看一下在公交车的调度管理方面还存在哪些问题？包括信息反馈不及时，从而导致调度措施的滞后，运营成本现在也是很高的，也有一些资源浪费的现象，管理方面都是手工操作，缺乏科学性等。由于这一系列问题的存在，很多大中城市政府部门，每年都要投入大量的人力、物力改善和解决交通的问题，国家对于这个问题也是非常重视的。早在十五期间，我们就已经将智能交通建设问题列入科技规划重点支持。
我们知道，城市化进程的加快必将造成城市居民出行量的逐年递增，2004年城市居民的交通总量已达2500亿人次，而现在日居民出行总量超过1000万的城市已经有很多。在乘车出行人当中小汽车和公交车比例大概是占到20%、80%，公交车更具有一些普遍性，对于载客容量来讲，公交车是小汽车的30倍，但是当载客量相同的时候，占道面积小汽车却相当于公交车的15倍，相应的耗油量以及尾气排放量小汽车占到公交车的10倍左右，从以上两组数据可以很明显很直观看得到，公交车相对小汽车来讲有一定的优势，包括客运量大、资源高，相对投资少，耗能少以及污染少等，同时也可以明显缓解交通压力。所以，我们可以说，发展公共交通是改善城市交通的战略选择，发展公共交通体现构建和谐社会、关爱市民的思路，公交优先也就是市民优先。我们看到了现在城市交通中存在的问题，也意识到发展城市公交的必要性和重要性，包括公交智能系统在内的智能交通成为解决公共交通问题的主角。
从已实施了公交智能系统后的一些城市交通状况，我们可以得出几个结论：公交智能系统可以显著提高公共交通服务水平，吸引更多乘客采用公交和合伙乘车的出行模式，从而带来了减少交通拥挤，空气污染和能源消耗等一系列社会效益；公交智能系统通过掌握运行情况以及乘客数据实现精确平稳的公共交通运营服务，它将运营中的公共汽车和控制室之间建立信息交换，并利用诱导和双向通讯的方法，将服务信息提供给公共汽车运营人员和驾驶人员，同时这些信息也通过进站汽车指示系统和公交与地铁接驳信息系统提供给乘客；公交智能系统科学灵活的调度车辆，采取应急措施，使车辆运行间隔保持均匀；使正点率、趟次率大幅度提高；同时乘客可根据电子地图方便快捷的选择出行线路，提高公交车辆运行速度和公交服务质量以吸引公众乘坐公交车出行，从而有效地缓解了城市交通压力，解决了城市交通问题。另外，缩小到微观层面，实施智能公交对于客运企业将是一个脱胎换骨的改变。因为公交智能化将大大改变了公交人的工作方式，提高企业整体素质，提高管理水平、服务水平和工作效率。公交智能系统的使用改变了传统的手工信息传递。使企业信息传递及时、准确、规范、统一，为公交企业的快速发展奠定良好的技术基础。正是基于此，我们开展了基于uC/OS II的城市公交智能查询机终端的研究。
本系统的一个新的理念就是提出了二级架构的设计思想。公交汽车总站设立控制中心，作为控制总台；公交司机控制台采用uC/OS II操作系统负责接收来自总站发来的各种信息，GPS的信息等，公交站点和主要公共场所放置终端平台，提供人机界面方便出行人查询城市交通信息。由此可见，人机终端平台是整个系统的核心，我们的设计也由此展开。
1.2发展前景
有一个关于智能公交市场的预测：预计十年内，100万人以上的城市都陆续全部或部分完成对公路交通智能管理系统的应用。未来十年，智能公交系统国内市场按100个100万人以上城市计，保守估计，为每个城市市场规模设一平均值，即每一城市三个公交公司，平均每个公交公司五个车场，平均每个车场200辆车，总计每个城市3000辆车，十五个车场，三个公交公司，按一辆车载设备市场价7000元、一个终端机设备10000元、一套车场软件30万元、一套智能公交总公司软件50万元计，平均一个城市全面实施智能公交系统市场规模为3000万元，100个城市总市场规模为30亿元。这个数据，就目前看来其保守之处或许正在于我国地域发展的不平衡，取3000辆车为均值，稍显保守。以上海为例，其公交车辆早已超过了10000，北京、武汉、深圳、广州的公交车远超过了3000辆，所以，我们可以肯定的说，实际的市场总规模将远超过上面的预测数字，至于到底有多少，或者只有尝到了甜头的城市和企业才知道。
国内正在展开智能公交建设的城市有北京、武汉、上海、海口、广州、深圳、青岛、合肥、苏州、郑州、株洲等等，当然还有一批前几年就开始建造，但是后来运营效果不理想而重新再次改造的城市也不少。这一个又一个展开的智能公交改造项目宣起了一股城市公交智能化的风潮。相信会有越来越多的城市会加入到这股风潮当中，我国城市公交智能化的水平也越来越高。
2 系统设计
2.1可行性分析
本系统在硬件上需要一个带触摸屏的LCD显示器，需要一个非接触式IC卡读写模块和无线收发模块。这些模块通过EasyARM1138上丰富的GPIO口实现连接，再通过1138上内嵌的U-LINK仿真器进行下载和在线调试。根据以上分析可以判定硬件部分是可行的。
周立功公司提供了IAR Embedded Workbench for ARM 5.11软件开发工具和EasyARM1138内嵌的U-LINK在线仿真器，这样就解决了软件的调试，程序下载问题。我们采用的操作系统是开源而实时的μCOS-II ，技术资料里也提供了基于群星Cortex-M3的μCOS-II移植的模板。在软件上，我们觉得最大的难度是对寄存器和外围模块的配置与初始化，幸好周立功那边提供了一套实验教程，里面详细的介绍如何初始化寄存器和外围模块等等，这样大大提高了我们的工作效率。
2.2系统分析
系统总体方案如图2-1所示：
数据信息采集处理
网上查询
图2-1 系统设计框图
总调度控制台位于各公交公司总控制台，它负责调度所有的公交车并对公交车控制台的内容进行更新。公交路线智能查询系统终端提供人机界面方面出行人查询城市交通信息，实时新闻、交通信息、广告、天气预报、生活贴士等滚动播出。
本系统的重点是智能公交路线信息查询机，下面给出该模块的框图，如图2-2所示。
图2-2触摸屏终端模块框图
2.3终端模块设计
终端模块的设计主要有显示模块、触摸模块、IC卡模块和ZigBee的报站模块。如图2-3所示，各功能特点如下：
1.显示模块：提供与用户交互的界面。外接LCD液晶模块，显示查询的信息和实时交通信息、新闻、广告等。
2.触摸模块：提供用户选择数据。用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏，系统根据手指触摸的图标或菜单位置来定位选择信息输入和显示。
3.ZigBee报站模块：提供公交车到站信息。方便乘车人合理处理等车时间，和公交运行效率。
图2-3终端模块功能图
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