基于單片機與GPS、G I S的出租車調度系統

胡皓瑋 葛厚磊 王國慶

(華北電力大學，河北 保定 071000)

0 引言

我國從上個世紀以來一直著力于改善出租車調度模式。最初的方式只是純粹的人工操作。隨著無線通信領域日漸發達，GPS定位系統逐漸被廣泛應用。目前越來越多的車輛已經安裝有GPS導航儀，可以實時定位車輛的準確地理位置。但是這些行業仍存在著許多弊端，如司機接到請求后如何反饋，系統高峰期的運行效率如何提高，尾氣排放如何減小等。此外，由于目前這些軟件只適用于大城市，更多的地區仍以街頭招手等車為主，如何規劃一個具有普遍適用性的出租車調度系統仍是一個現實難題。

1 系統開發概述

1.1 系統綜述

1）有效、高效地利用GPS、GIS定位技術，將用戶地理位置準確發送，并輔之以數字解調技術減少錯誤，使接收端數據更具實效性與準確性；

2）通過最短路徑的計算實現了污染物排放的減少，同時節約了乘客浪費在路上的時間，符合倡導的節能減排、可持續發展等政策方針；

3）引用Dxperience控件使得交互界面顯得更為美觀，對數據庫的合理調用保障了系統的高效性和準確性，mapGis的引入也大大增強了系統的可視性。

1.2 系統功能介紹

整個系統由乘客手機客戶端、調度中心、車載終端三大部分組成。

1）乘客手機客戶端

用戶端由單片機，GPS定位系統及串口通信技術組成。用戶通過短信發送叫車請求，經由GPS定位系統對所接受的短信發源處進行定位，并將用戶端所處位置發送給控制中心，等待控制中心進一步地分析和處理。

2）調度中心

調度中心由叫車信號接收設備、中心處理器及無線通訊設備等組成。信號接收設備將信息發送給中心處理器，中心處理器通過調用調度方法內置程序計算最短路徑，隨后把接收到的叫車業務分析發送給最佳路徑所對應的車載終端。

3）車載終端

由不同的路徑分析結果，可以將不同區域劃分為不同的出租車聯盟，只有當接收到控制中心傳來的信號時相應車輛才會按順序前往用戶所在地，以此減少因空載而損耗的能源。同時車載終端安裝有GPS顯示屏，當計算出最佳路徑后結果會自動顯示。

2 涉及的相關技術

2.1 GPS定位技術

GPS利用單向到達時間測距的原理以確定用戶的位置。這需要測量信號從位置己知的輻射源發出至到達用戶接收機所經歷的時間，后乘以信號的速度得到從輻射源到接收機的距離。接收機通過測量從多個位置已知的輻射源所廣播的信號傳播時間，便能確定自己的位置。所有在軌運行的GPS衛星作為一系列的動態已知點，它們發播的星歷信號為用戶提供衛星的空間坐標、軌道參數、時間等一系列信息。GPS接收機接收這些星歷信號，測量觀測者距所選衛星的距離，然后根據所測得距離求出觀測者的坐標參數。

2.2 網絡技術

GSM網絡技術是1992年歐洲標準化委員會統一推出的標準，采用數字通信技術使通信質量得以保證，并可以開發出更多的新業務供用戶使用。它具有資源豐富、通話清晰、穩定性強、信息靈敏等特點。從技術上看，還具有高頻譜效率、高容量、高話音質量等特點。

GPRS網絡技術是一種基于GSM系統的無線分組交換技術。在應用上，GPRS收費標準低廉、登錄快捷、數據傳輸快、組網靈活、通信可靠；在技術上，GPRS資源利用率高、傳輸速率高、接入時間短。

3 系統硬件設計

3.1 主系統開發板

本系統選用的是AT91SAM7X.EK開發板,該開發板是針對ATMEL公司的AT91SAM7×256微處理器而設計開發板的。

3.2GPS模塊——GPS-R25

GPS模塊的作用是向微控制器MCU提供車輛的實時經緯度位置信息。GPS-R25的靈敏度可達到-153dBm，內建被動式天線及RS-232C傳輸介面，可直接作為汽車監控、導航、行車記錄，以及個人PC、PDA定位系統等相關應用。

3.3 數字調制解調電路

MSM7512B是一種價格低廉、功耗低、性能良好的調制解調芯片，滿足ITU.T V.23協議標準，采用FSK調制解調方式，可用于內置式Modem、數據傳輸系統等場合。該芯片成本低、外圍電路簡單、解調靈敏度高，可適用于多種遠程監控及數據遠程傳輸等應用。

3.4 人機界面電路

考慮到價位以及功能的要求，本車載終端采用單色160×128圖形點陣模塊，驅動控制器為T6963C，電源+5V，占空比1／128，模塊內自帶一15V電壓用于LCD驅動。

4 軟件部分

4.1 系統總體設計

基于GIS的出租車調度系統 （ITDS）是以中地數碼集團開發的MapGIS K9為基礎平臺，運行在.NET平臺上的地理信息系統。

數據訪問層中microsoft sql server數據庫用于存儲訂車業務數據，為整個系統提供了數據支持；業務層分為兩部分，訂車業務位于ITDS業務組件中，用于訂單的錄入，處理和發送，以及與出租車終端的交互；MapGIS K9則用于處理定位、監控業務，以及調度路徑的查找；用戶界面層負責顯示業務信息，地理信息，并負責與用戶進行交互。

4.2 功能模塊設計

功能模塊子系統包括：數據管理、文檔管理、圖層管理、圖層編輯、圖元編輯、地圖漫游、查詢操作、空間分析。

1）訂車子系統主要負責處理訂單的錄入、修改和撤銷工作。當客戶通過電話向訂車中心下單時，訂車中心的工作人員將獲得的客戶姓名、聯系方式、乘車地、目的地等數據錄入數據庫。

2）車載終端由GPS模塊和通信模塊和交互模塊組成，主要用來接收GPS衛星發送的定位信息，并通過通信模塊發送給指揮中心。

3）調度子系統需要調度出租車信息和道路信息完成調度計算。調度的建立應用了數學建模的思想，在一定范圍內可解出最短距離。

4）監控中心負責訂單信息、出租車信息以及出租車報警信息的監控，以顯示訂單的詳細信息以及調度情況、查看出租車的定位信息及當前的運行狀態。

4.3 表面層設計（UI）

出租車調度系統（ITDS）基于.NET平臺。為了使界面更加美觀大方，我們使用Dexpress公司的Dxperience控件進行開發。

其中，ITDS車載系統使用微軟界面第二代技術WPF開發，手寫XAML使界面更加靈活。

5 總結

本項目的提出來源于對現實問題的實地考量，通過對單片機、GPSGIS硬件模塊的規劃設計，加之以.NET平臺的使用及對數據庫的管理，我們基本實現了對GPS、GIS定位技術的高效利用、避免人工服務帶來的不便及錯誤，并保證了在PC上的流暢運行。

［1］金玉蘭.出租車綜合信息服務平臺的設計與實現[D].大連：大連理工大學，2007.

［2］張慶全.基于GPS/GIS車輛監控系統的設計與實現[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學，2007.

［3］羅明剛.基于GPS的出租車無線調度信令控制終端設計[D].大連：大連理工大學，2009.

［4］鄭文.基于GPS和GSM的車輛定位監控終端軟硬件設計[D].浙江：浙江工業大學，2010.