基于SIM 300通訊模塊城市智能交通系統

古 博，黎敬斌，葉仕通

（廣東工業大學 華立學院，廣東 增城 511325）

隨著當今社會的城市化建設，在城市人口持續增長及經濟快速發展的情況下，城市交通工具與日俱增，城市交通系統面臨的壓力也日益突顯，我院教師指導學生以ITS（Intelligent Transportation Systems）智能交通系統的研究為切入點，提出了一種新型的城市公交系統[1]。該系統基于SIM300通信模塊與GPS模塊，系統由車載終端、通信網絡、乘客的移動設備（站臺終端）組成。車載終端采集車輛運行中的相關數據，進行數據融合后通過通信網絡發送至監控中心；監控中心接收、存儲并解析收到的數據，將其可視化，同時根據需要向車載終端下行相關指令信息并將車輛信息反饋給乘客[2]。本文將分析系統軟硬件構成，描述各模塊功能實現，最后給出系統測試數據。

1 系統構成

本公交智能系統可分為4個功能模塊，分別是車載終端、通信網絡、乘客移動終端（站點顯示終端）、SIM300通信監控中心。系統框架結構如圖1所示。車載終端采集公交車的站點位置及統計站臺的乘客人數。移動通信網絡采用中國移動的GPRS網絡[3]。車載終端將采集到的數據經過數據融合后按照設計的通信協議發送至監控中心接受主機。監控中心是一臺具有Internet接入能力的服務器，他接受車載終端經由GPRS-Internet發過來的數據包、解析、儲存后將接收的數據可視化至顯示屏，再將數據反饋給站臺乘客。

圖1 系統框架Fig.1 System framework

2 智能交通系統的硬件構成

此智能交通系統以STC12C5A60S2單片機作為主控芯片。STC12C5A60S2單片機具有低功耗，數據處理快的優點，可以保證大量信息輸入的時候安全穩定的處理。該設計通過GPS接收模塊（UBLOX-4T），接收GPS衛星信號，然后將數據發送給主控端，經過單片機內部進行數據處理后，在通過單片機串口1，發送給NOKIA5110顯示器，將站點的乘客人數呈現給公交車司機。整個系統的硬件部分以低功耗、構架簡單為理念而設計，具有較高的實際價值。

3 智能交通系統的軟件設計

智能交通系統的軟件部分包括了GPS模塊對GPS算法的運用從而算出公交車的經緯度，也通過編程利用單片機將乘客發送的數據進行采集和處理后反饋給公交車司機。

3.1 GPS定位算法

根據GPS模塊及相關資料，我們了解到GPS定位算法是按泰勒級數展開取至一項進行線性化，然后運行最小二乘法進行求解[4]，算法中所取的觀測站坐標的初始值應注意偏差范圍，避免影響主控端對數據的分析判斷。而以公交站點為具體觀測點，在測試中證明，對不同地點移動設備反饋的數據均能正確定位其位置。

3.2 程序流程圖

圖2 程序流程圖Fig.2 The program flow diagram

3.3 軟件數據分析

對于SIM300模塊的控制是利用AT指令的，在實際的運用中我們用到的AT指令為:

（AT+CMGF=n；AT+CMGR=n；AT+CMGD=n；）[5]

其中在調試的過程中我們可以利用AT+CMGR=n是獲取第n條短信內容，AT+CMGD是刪除第n條短信。

分析短信部分：

當我們向模塊發送AT+CMGR=1的時候就會相應讀取第一條信息如下：

AT+CMGF=0；

這條指令是直接設置短信的格式為TEXT.

AT+CMGR=1

OK

+CMGR:"RECREAD"，" +8618998406355"，，"13/06/19，08:24:06+32"

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我們就可以根據返回來的例子來寫協議分析短信內容提取有用的信息.

返回短信部分：我們利用的AT指令是 （AT+CMGF=0；AT+CSCS="UCS2"；AT+CMGS=n；）

AT+CMGF=0：信息的格式是中文模式的格式.

AT+CSCS="UCS2"：信息使用的碼是UCS2.

AT+CMGS=n：是設置短信代碼的長度.n的值取決于你短信的長度.

如果想控制SIM300發送一條中文的短信就需要向模塊發送如下代碼

AT+CMGF=0 設置中文格式

AT+CSCS="UCS2"

AT +CMGS =23 0011000D91688199486053F5000801086D4B8BD56210529F

最后還要發一個結束字符0x1a

這樣就可以向指定號碼發送一條中文信息.

刪除信息部分：

我們直接可以用AT+CMGD=n來對第n條信息進行刪除.返回OK就是正常刪除.

GPS軟件調試：

圖3 GPS軟件調試Fig.3 GPSsoftware debugging

通過調試軟件我們可以得到如下信息

$GPRMC，121252.000，A，3958.3032，N，11629.6046，E，15.15，359.95，070306，，，A*54 這一條.

GPRMC數據詳解：

$GPRMC，＜1>，＜2>，＜3>，＜4>，＜5>，＜6>，＜7>，＜8>，＜9>，＜10>，＜11>，＜12>*hh

其中我們只需要分析前六位數據

＜1>UTC 時間，hhmmss（時分秒）格式

＜2>定位狀態，A=有效定位，V=無效定位

＜3>緯度 ddmm.mmmm（度分）格式（前面的 0也將被傳輸）

＜4>緯度半球N（北半球）或S（南半球）

＜5>經度 dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也將被傳輸）

＜6>經度半球E（東經）或W（西經）

這樣我們就可以參照來寫協議過濾不要的信息提取定位的信息.

4 系統實際操作展示

下面以實際操作展示本設計實現的功能。當基于SIM300通訊模塊城市智能交通系統啟動后，會自動進行初始化，操作以3個站點為例，初始化后監控中心顯示的3個站點A區、B區、C區，分別顯示0人。當A區有人發送短信“1”給智能公交通系統后，車載智能公交系統會更改A區人數。同時，智能交通系統會回復公交車所在位置。公交車到站后按按鈕，該站點人數清0，重新統計。

圖4 操作展示Fig.4 Operation display

5 結 論

隨著經濟和城市化進程的發展，各地路網結構正日趨完善，各大城市均在對城市智能化交通系統進行探討實踐并完善。智能化交通系統的未來發展必將會借助通信技術、傳感識別技術、空間等科學技術的改革更新，并與物聯網、云計算等先進技術相結合，更好地增強道路安全，提高交通系統的運行效率，以有序、流暢的交通系統降低環境影響[6]。本設計在智能化交通系統方面實現了乘客與公交車之間的信息互通，給乘客與公交車之間提供了更好的信息交互服務。

通過此智能交通系統系統，乘客可以利用移動終端通過GPS網絡將自己的站點位置發送給智能交通系統，系統統計好各個站臺的人數顯示給公交車司機，從而幫助司機清楚每個站點候車的乘客人數并且也節省了無乘客候車站點的停靠時間，與過去的公交系統相比較有較強的實際意義和創新性。另外該公交系統還會將公交車的地理信息反饋給乘客，這樣乘客清楚公交車的動態可以更方便的把握自己的時間，在當今經濟高速發展的社會，具有較強的現實意義

后期的開發，我們可以在公交站點上設置按鈕或感應服務裝置，乘客可以通過此裝置來實現發放GPS信息站點的人數統計信息并且可以在裝置上顯示出公交車的實時動態，更加方便市民出行，從而使城市更加智能化。

[1]王向華，陳特放.智能體技術在公交調度系統中的應用[J].中南大學學報，2013，44（8）:3540－3541.WANG Xiang-hua，CHEN Te-fang.Application of intelligent public transportation dispatch system based on agent[J].Journal of Central South University，2013，44（8）:3540－3541.

[2]田紅彬，吉煒寰.基于GPS的公交車智能調度與位置發布系統[J].電視技術，2013，37（11）:188－190.TIAN Hong-bin，JI Wei-huan.Bus intelligence scheduling and location release system based on GPS [J].Video Engineering，2013，37（11）:188－190.

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[5]居金娟，姚弘.基于ARM9和SIM300的汽車監控系統設計[J].南通職業大學學報，2010，24（1）:83－84.JU Jin-juan，YAO Hong.Design of auto control system based on ARM9and SIM300[J].Jounalof Nantong Vocational Collece，2010，24（1）:83－84.

[6]王國鋒，宋鵬飛，張蘊靈.智能交通系統發展與展望[J].公路，2012（5）:217－222.WANG Guo-feng，SONG Peng-fei，ZHANG Yun-ling.Development and prospect of intelligent transportation system[J].Highway，2012（5）:217－222.