文 深圳市芯威科技有限公司 向少華 劉進(jìn)慧

一、 智能公交系統(tǒng)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段智能公交系統(tǒng)通常包括了運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)、監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)、車(chē)輛定位系統(tǒng)、車(chē)載電子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)及信息傳輸系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、站臺(tái)電子系統(tǒng)、停車(chē)場(chǎng)管理、車(chē)輛管理、客服管理等系統(tǒng)。其中運(yùn)營(yíng)管理和監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)是核心系統(tǒng)，是指揮和協(xié)調(diào)其它系統(tǒng)正常運(yùn)行的中樞，各系統(tǒng)之間存在著大量的信息交互。信息由數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理，各子系統(tǒng)共享。由移動(dòng)通信技術(shù)（TD-SCDMA、WCDMA、GPRS等）完成數(shù)據(jù)傳輸，GPS完成車(chē)輛定位，讓各個(gè)單位聯(lián)系起來(lái)，方便統(tǒng)一管理。

智能公交系統(tǒng)中因?yàn)檐?chē)輛需要移動(dòng)，使得其他設(shè)備無(wú)法通過(guò)有線方式與其通信，因此無(wú)線通信在系統(tǒng)中是必須存在的，這使得系統(tǒng)成本很高，不可能做到每個(gè)城市每條公交線路都能裝備上。因此要普及智能公交系統(tǒng)就要開(kāi)闊思路，從新的方案著手，短距離無(wú)線通信在智能公交系統(tǒng)應(yīng)用也就應(yīng)運(yùn)而生。

智能公交系統(tǒng)

二、 短距離無(wú)線通信的應(yīng)用

智能公交系統(tǒng)中通信包括公交車(chē)、站臺(tái)、停車(chē)場(chǎng)、數(shù)據(jù)中心以及其他服務(wù)處理中心。為了節(jié)省成本，可以盡量用一些短距離通信替代遠(yuǎn)距離通信，甚至讓一個(gè)個(gè)站臺(tái)或者車(chē)輛也變成一個(gè)小型數(shù)據(jù)中心。短距離無(wú)線通信因?yàn)橥ㄐ啪嚯x很近，只能應(yīng)付幾百米的通信。而且站臺(tái)不像路燈那樣距離近，不可以用組網(wǎng)方式達(dá)到遠(yuǎn)距離通信效果。遠(yuǎn)距離的通信還是要通過(guò)有線或者其他通信方式完成。下面介紹一種典型的短距離無(wú)線通信應(yīng)用，公交車(chē)與站臺(tái)數(shù)據(jù)交換。

無(wú)線近距離通信與遠(yuǎn)程通信結(jié)合

首先為區(qū)分每輛車(chē)和每個(gè)站臺(tái)，每輛車(chē)上的終端設(shè)備與每個(gè)站臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備都必須有自已唯一的身份識(shí)別地址。當(dāng)公交車(chē)進(jìn)入站臺(tái)有效范圍內(nèi)停車(chē)后，在打開(kāi)車(chē)門(mén)的同時(shí)，裝載于公交車(chē)上的車(chē)載無(wú)線終端設(shè)備啟動(dòng)，自動(dòng)發(fā)送帶有自身識(shí)別地址的請(qǐng)求信號(hào)，通知安裝在站臺(tái)內(nèi)的無(wú)線中轉(zhuǎn)設(shè)備。如果此時(shí)中轉(zhuǎn)設(shè)備為空閑狀態(tài)，也會(huì)將帶有標(biāo)識(shí)站臺(tái)地址的數(shù)據(jù)做為應(yīng)答信號(hào)，發(fā)送給車(chē)載終端設(shè)備，表示站臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備已做好準(zhǔn)備，正在等待接收其數(shù)據(jù)。在收到站臺(tái)應(yīng)答信號(hào)后，車(chē)輛終端設(shè)備將會(huì)把車(chē)輛內(nèi)信息快速發(fā)送給站臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備。中轉(zhuǎn)設(shè)備在成功接收完信息后，再次回復(fù)一個(gè)收信成功的應(yīng)答信號(hào)，車(chē)輛收到此應(yīng)答信號(hào)后，確定通信成功。車(chē)載終端設(shè)備進(jìn)入休眠或低功耗工作狀態(tài)，保證不干擾其他車(chē)輛與站臺(tái)通信，等待下一次車(chē)門(mén)開(kāi)啟后進(jìn)行同樣的操作。站臺(tái)也會(huì)將此次通信的時(shí)間記錄下來(lái)。應(yīng)答機(jī)制可以保證通信成功，如果沒(méi)有收到應(yīng)答信號(hào)，可能發(fā)送方會(huì)進(jìn)行再一次通信，直到收到應(yīng)答信號(hào)確定通信完成。

站臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備收到這些數(shù)據(jù)，通過(guò)其他方式（如：移動(dòng)通信技術(shù)、專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)等）傳輸給數(shù)據(jù)中心。這樣數(shù)據(jù)中心可以掌握公交車(chē)信息，不僅收到車(chē)內(nèi)一些數(shù)據(jù)，也可根據(jù)通信記錄時(shí)間了解公交經(jīng)地過(guò)站臺(tái)時(shí)間，車(chē)輛也能記錄下與站臺(tái)間的通信時(shí)間。同時(shí)利用短距離通信范圍有限的性能，規(guī)范公交車(chē)進(jìn)站?？?，更方便調(diào)控管理公交車(chē)。同樣數(shù)據(jù)中心也可通過(guò)站臺(tái)將指令發(fā)送到站臺(tái)中轉(zhuǎn)設(shè)備再到經(jīng)過(guò)的車(chē)輛上，以后進(jìn)一步發(fā)展到車(chē)輛與車(chē)輛之間通信。

公交車(chē)移動(dòng)但終究會(huì)在站臺(tái)?？?，這種借助站臺(tái)中轉(zhuǎn)收集或者向公交車(chē)發(fā)送數(shù)據(jù)的方式，同樣的應(yīng)用可以引用到停車(chē)場(chǎng)等更多場(chǎng)合中。

上面這個(gè)通信過(guò)程是極其普通的，很多通信都是這樣完成的。但對(duì)于短距離通信而言，不同于藍(lán)牙、WIFI、ZIGBEE等通信方式，因?yàn)闆](méi)有協(xié)議支持，在上面這種應(yīng)用過(guò)程中，必須解決以下兩個(gè)問(wèn)題：

1、 如果同時(shí)很多輛公交車(chē)同時(shí)進(jìn)入站臺(tái)有效范圍內(nèi)，打開(kāi)車(chē)門(mén)無(wú)線終端設(shè)備啟動(dòng)，這么多同頻信號(hào)在發(fā)送，在沒(méi)有協(xié)議的約束下，站臺(tái)中轉(zhuǎn)終端設(shè)備會(huì)與其中哪一個(gè)通信呢。這就需要這些無(wú)線設(shè)備間一定默契，當(dāng)隨機(jī)一臺(tái)在發(fā)射信號(hào)時(shí)，其他設(shè)備就不能發(fā)射，干擾前者工作，造成接收端無(wú)法正常接收。

2、 公交車(chē)進(jìn)出站的時(shí)間很短，完成這一系列通信，有時(shí)還需等待其他車(chē)輛先通信，就必須在快速有序的完成通信。保證車(chē)載終端設(shè)備不因?yàn)闆](méi)時(shí)間通信，錯(cuò)過(guò)其中一個(gè)站臺(tái)，使得數(shù)據(jù)中心采集的數(shù)據(jù)不真實(shí)。對(duì)于很繁忙的站臺(tái)，可以考慮通過(guò)增加中轉(zhuǎn)設(shè)備來(lái)緩解。

三、 低成本短距離無(wú)線通信方案

在無(wú)線通信方案百家爭(zhēng)鳴的今天，VT-CC1101-433、VT-CC1110PA模塊在眾多方案中顯現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，高度集成半雙工無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊?；诘轮輧x器(TI)高性能CC1101、CC1110設(shè)計(jì)，工業(yè)級(jí)高性能射頻收發(fā)器集成在一個(gè)芯片內(nèi)，體積小，工作穩(wěn)定。支持315/433MHz頻率，避開(kāi)藍(lán)牙、WIFI等2.4GHz及GSM信號(hào)的干擾。支持傳輸前自動(dòng)清理信道訪問(wèn)CCA（即載波偵聽(tīng)系統(tǒng)），避免了多個(gè)設(shè)備同時(shí)通信造成通信混亂的局面。編程控制的傳輸數(shù)據(jù)率最高可達(dá)500Kbps，以及快速的啟動(dòng)時(shí)間，保證了收發(fā)數(shù)據(jù)快速完成。小體積低電壓工作（3V），更方便使用。VT-CC1110PA模塊更是一顆低成本SoC方案，除了具備以上無(wú)線性能，還帶有一顆增強(qiáng)型8051MCU，并帶最大為32K FLASH，4K RAM，可獨(dú)立完成一些簡(jiǎn)單控制。

帶EEPROM，可存放重要數(shù)據(jù)，方便系統(tǒng)升級(jí)

四、 結(jié)語(yǔ)

所謂尺有所短、寸有所長(zhǎng)。TD-SCDMA、WCDMA、EVDO、GPRS等通信方式，在遠(yuǎn)距離移動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)方面有優(yōu)勢(shì)，但成本高，以及對(duì)周邊如基站等依賴(lài)很大，一旦遇到非常時(shí)期政府管制時(shí)，可能無(wú)法保證正常運(yùn)行。而這些低成本短距離通信自帶一些實(shí)用性能，使用時(shí)很靈活。但通信距離和速率較前者來(lái)說(shuō)還是很低，只能傳輸一些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)、指令，對(duì)于音頻、視頻信號(hào)就顯得力不從心。在智能公交這種不計(jì)較功耗的應(yīng)用中，唯有低成本是其最大優(yōu)勢(shì)。要遠(yuǎn)距離與數(shù)據(jù)中心通信，還是得依靠前者那些遠(yuǎn)距離移動(dòng)通信技術(shù)。在智能公交系統(tǒng)中，無(wú)線短距離通信與TD-SCDMA、WCDMA、EVDO、GPRS這些遠(yuǎn)距離通信方式，如果兩者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，一定能達(dá)到成本、性能最佳。

當(dāng)前公交車(chē)系統(tǒng)智能化程度普遍不高，所謂高級(jí)應(yīng)用也只能傳輸公交車(chē)內(nèi)圖像、聲音信號(hào)以及把GPS定位搬上公交車(chē)，數(shù)據(jù)中心能了解的信息不多，對(duì)應(yīng)的處理服務(wù)就更少了。對(duì)于車(chē)內(nèi)人員信息，乘客起、終點(diǎn)站信息，站臺(tái)候車(chē)信息，無(wú)人售票系統(tǒng)等都無(wú)法管理。隨著更多智能化產(chǎn)品在公交車(chē)應(yīng)用，相信這種短距離無(wú)線通信在智能公交系統(tǒng)中發(fā)揮作用更大，數(shù)據(jù)中心的干預(yù)調(diào)控能力更強(qiáng)。