[发明专利]基于ZigBee和WIFI的公交站智能站牌

摘要

基于ZigBee和WIFI的公交站智能站牌，其每个公交站均构成公交车到站信息查询系统，对行驶中公交车之间和公交站与公交车之间，采用CC2530射频通信模块将信息传递到前方公交站。当两个公交站之间距离较远时，其公交站设置公交站网关，它通过路由器AP无线接入Internet网，在服务器监控软件控制下完成公交站之间信息交换。

主权项

基于ZigBee和WIFI的公交站智能站牌,其特征是利用公交车经过各站时的上下车乘客人数不同,到站时的停留时间不同,通过红绿灯控制的十字路口时等候时间不同,行驶中路况不同,车速不同,驾驶员使用的技巧不同造成同时出站的同线路或不同线路的公交车逐渐拉开不同的距离形成了信息传递通道,利用行驶中公交车之间通信,将信息传递到前方公交站；公交车行驶里程的信号源为安装在变速器或车轮轮毂上的里程表传感器,里程表传感器输出信号经电平转换电路、低通滤波电路抗干扰后送入微控制器端口,公交车的车载控制器均预置各站间里程数据,以获得行驶中位置；公交车与公交站通信时,如果在设定的时间间隔内没有公交车到站,之后与到站的第一辆公交车通信时,发送标记信号M,公交车的车载控制器将标有M的到站时实际测量到站里程与设定到站里程计算到站里程误差,取5次以上的到站里程误差值,按设定比例次数删去数次最大到站误差,其余取平均值作为补偿值用于纠正测量里程,所述设定的时间间隔需保证同时到站的公交车全部离开,使下一辆到站公交车在到站位置停靠；公交车之间及公交车与公交站之间采用射频通信,射频通信采用CC2530模块,或采用其它微处理器的Zigbee模块；并采用TI公司设计的2.4GHz倒F型天线以增加通信距离；在Zigbee网络拓扑结构中,本系统设计成公交车与公交车通信、公交车与公交站通信形成网状拓扑结构,公交站控制器配置为协调器,进入本站至下一站间的公交车的车载控制器配置为路由器,公交车进入公交站完成通信即入网,构成公交站局域网；车载控制器由CC2530模块构成,公交车里程输出信号接于CC2530模块中8051微处理器的I/O口,由8051微处理器直接读取后保存在CC2530模块芯片内的闪存中,车载控制器的通信数据也按闪存中数据的区块更新方式,保存在其CC2530芯片的闪存中；每个公交站均构成公交车到站信息查询系统,各公交站控制器依据该站公交车的线路地址循环发送侦测信号,到站停车的公交车的车载控制器应答后与公交站实现信息交换,各线路公交车均预置有唯一的编号,同线路多辆公交车同时到站向信道发送应答信号时,公交站控制器将会连续收到数个错误数据包或监听到频道信号叠加后的强度超限,说明当前信道受到干扰,这时,公交站控制器对干扰线路依所述编号顺序重新发送侦测信号；公交站控制器和到站停车的公交车的车载控制器通信时,交换各线路公交车包含该站和先前4‑6站的公交车的到站信息,其到站信息由各公交站控制器产生,到站信息包含公交站地址、各线路公交车最后到站的线路地址及其到站时间和当前时间,并按本站行驶方向至下一站所需行驶时间平均值的0.2‑0.6作为时间段，来分配站间通信信道发送侦测信号的时间，所述时间段以本公交站控制器提供的当前时钟时间为基准，所分配的时间段的时间不重叠，其时间段具体占用时间长短，由前一时间段中经过本站至下一站的行驶车辆密度确定，密度大的取时间段短，然后选择一辆经过本站和下一站的公交车作为主通信公交车来分配一个所述时间段,在略早于该时间段的结束时间选择下一辆主通信公交车，按此接续下去，公交站控制器向主通信公交车发送到站信息和车通信表,车通信表提供预置时间间隔内经过本站至下一站的各线路公交车的线路地址、所述公交车的编号、到达本站时间和所述时间段,该预置时间间隔由站间平均行驶时间确定，主通信公交车离开本站后,按到达本站时间从远到近顺序对车通信表中的各公交车发送侦测信号,其应答内容包含公交车的编号和公交车离下一站的距离,主通信公交车的车载控制器收到各公交车应答信号后,选择离下一站最近的公交车向其发送到站信息和车通信表,该公交车的车载控制器收到到站信息和车通信表后更新到站信息,并被接力成为主通信公交车接续所述时间段中未用完的时间按上述方法通信,所述时间段结束，主通信公交车即转为从通信公交车；主通信公交车为动态分配,其余作为从通信公交车,在本站与下一站间使用约定的站间通信信道,从通信公交车在站间行驶中均处于接收状态,各公交车离下一站40米至80米的设定距离时,该站间公交车与公交车通信结束,准备与下一公交站的通信,所述到站信息只记录每路公交车最后到站时间,删去之前记录内容,所述站间通信信道是依其通信覆盖范围设置相邻站的不同站间通信信道,防止发生同频干扰；当两个公交站之间距离超过700米,或行驶的公交车较少无法实现公交车之间通信时,采用Wi‑Fi方式通信,公交站设置公交站网关,它通过路由器AP无线接入Internet网,在服务器监控软件控制下完成公交站之间信息交换；在公交车行驶方向,位于后方的公交站定时将公交到站信息经Internet网传递给前方公交站；公交站网关由单片机、Wi‑fi模块、非易失存储器、LCD显示器和键盘构成,装在封闭的盒子中,由手机Wi‑fi与之直接无线连接经密码打开；其中单片机选用C8051F341芯片,非易失存储器选用AT24C64,其具体型号仅用于举例说明；LCD显示器和键盘用于人机交流；公交站控制器中Zigbee模块通过UART连接C8051F341芯片,Wi‑fi模块也通过UART连接C8051F341芯片,这样Zigbee模块发来的到站信息,通过公交站网关发送给其中wi‑fi模块,wi‑fi模块再将到站信息发送给无线路由器AP经Internet网至上位机电脑；计时时间的误差纠正采用标准计时模块传递计时时间,供各公交站和各公交车纠正计时时间,它由指定公交车携带标准计时模块沿途与各公交站通信时,使各公交站和各公交车获得计时基准。