【正文】 ..........................33 總結 ..............................................................................................................................33 展望 .............................................................................................................................33濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）iii參考文獻 ............................................................................................................................34謝辭 ....................................................................................................................................35 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）1第一章 緒論 智能交通系統(tǒng)中無線通信技術的發(fā)展趨勢 智能交通系統(tǒng)概念隨著我國城市化進程的加快，城市的人口和車輛的數(shù)量逐年遞增，但是城市道路的發(fā)展遠遠低于車輛數(shù)量的增長，由于城市空間和資源的限制，交通管理效率低下，城市道路擁擠，道路建設就顯得越發(fā)重要，特別是智能交通的規(guī)劃和建設。智能交通系統(tǒng)建立在先進的無線通信技術上，車輛、行人都移動之中的，所以無線移動通信技術已經(jīng)成為智能交通系統(tǒng)的重要組成。 (2)面向司機們的信息。 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）2這些信息系統(tǒng)之間的通信須依靠快速、穩(wěn)定、高效的通信鏈路實現(xiàn)，依靠傳統(tǒng)的交通尋呼臺方式、數(shù)字集群通信方式和蜂窩數(shù)字分組傳輸方式是不能夠實現(xiàn)的。本課題在現(xiàn)有無線通信技術發(fā)展現(xiàn)狀的情況下，結合我國移動通信網(wǎng)絡的基礎，提出了以 GPS、3G、CDMA 等通信技術為基礎的城市智能公交管理系統(tǒng)。本公交管理系統(tǒng)欲達到的效果：一是站點自動報站，利用 GPS 定位技術和 3G 通信技術，實現(xiàn)車輛經(jīng)緯度的采集實現(xiàn)自動報站，并且把信息發(fā)送給車輛監(jiān)控中心。另一方面，可以提高公交部門的服務質(zhì)量和企業(yè)形象，實現(xiàn)公交運營管理、調(diào)度的智能化和現(xiàn)代化。軟件設計主要包括嵌入式系統(tǒng)的選擇、TCP 套接字的設計。 本章小結 本章主要對研究課題的發(fā)展狀況和背景進行概括總結，并對課題研究的必要性進行了說明。 GPS 組成及其定位原理 GPS 組成及其定位原理 GPS 的空間部分是由 24 顆衛(wèi)星組成（21 顆工作衛(wèi)星；3 顆備用衛(wèi)星） ，它位于距地表兩萬多千米的上空，運行周期為 12h。 (2)用戶設備部分：如車載終端。如圖所示： 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）5如果 T 時刻放置 GPS 接收機在地面待測點，可以測定信號傳播到接收機的時間△t，可以確定四個方程式：上述四個方程式中測試點的坐標 x、 y、 z 和 Vto 為未知參數(shù)，其中di=c*△ ti (i=4)。 （等于光速）四個方程中各個參數(shù)意義如下： x，y，z：待測點的坐標。 由以上四個方程式即可以計算出接收機的鐘差 Vto 和測試點的坐標x，y，z。DGPS 一般可分為單基站 DGPS、多基準站區(qū)域 DGPS、廣域DGPS 和全球 DGPS，全球 DGPS 正在醞釀中。不同的是，改正數(shù)的內(nèi)容變了，定位的精度也不相同。由于存在著時鐘誤差、軌道誤差、大氣影響、SA 影響、多徑效應等其它誤差，解算出的坐標與基準站的已知坐標是有偏差的。 X=X2+△X；Y=Y 2+△Y：Z=Z 2+△Z ；其中 X，Y，Z：修正之后車輛所在位置的經(jīng)緯度坐標。位置差分定位技術適用范圍是用戶與基準站間的距離在 100km 以內(nèi)。這種差分，能得到米級定位精度，如沿海廣泛使用的“信標差分” [6] 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）7 載波相位差分技術又稱 RTK（Real Time Kinematic）技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。 [7] 3G 技術 3G 概述第三代移動通信技術（3rdgeneration ，3G） ，指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿油ㄐ偶夹g。為了提供這種服務，無線網(wǎng)絡必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少 2Mbps（兆比特/每秒） 、384kbps（千比特/每秒）以及 144kbps 的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境會發(fā)生變化） 。第二階段：3G 發(fā)展中期，2G、3G 共用核心網(wǎng)，升級 2G 的部分 MSC 為 濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）8MSC Server，GPRS SGSN 為 3G SGSN，支持 3G 用戶的接入；同時可以通過3G 設備的 A 接口和 Gb 接口將部分 2G BSS 接入 3G 核心網(wǎng)。 [8] 基于 3G 的通信結構、協(xié)議及數(shù)據(jù)流程 根據(jù)無線接口技術的不同，現(xiàn)有 3G 技術可以分為聯(lián)通的 WCDMA 技術，電信的 CDMA2022 技術和移動的 TDSCDMA 技術。 CDMA2022 網(wǎng)絡結構組成cdma20221X 網(wǎng)絡主要有 BTS、BSC 和 PCF、PDSN 等節(jié)點組成。 BSC 可對對個 BTS 進行控制； Abis 接口用于 BTS 和 BSC 之間連接； A1 接口用于傳輸 MSC 與 BSC 之間的信令信息； A2 接口用于傳輸 MSB 與 BSC 之間的話音信息； A3 接口用于傳輸 BSC 與 SDU(交換數(shù)據(jù)單元模塊)之間的用戶話務( 包括語音和數(shù)據(jù))和信令； A7 接口用于傳輸 BSC 之間的信令，支持 BSC 之間的軟切換。 PDSN 節(jié)點為 cdma20221X 接入 Inter 的接口模塊。監(jiān)控中心須接入互聯(lián)網(wǎng)且具有固定和真實的 IP。監(jiān)控中心和終端設備的各種數(shù)據(jù)和類型都要經(jīng)過 3G 模塊、SGSN、GGSN 和 Inter。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）12第三章 智能公交監(jiān)控系統(tǒng)的總體設計方案經(jīng)過調(diào)查問卷，了解到人們?nèi)粘３鲂袑卉嚨男枨?，結合實際無線通信技術的水平，本章對智能公交系統(tǒng)設計的總體目標進行了概括，提出了硬件和軟件的具體解決方案?？梢酝ㄟ^ GPS 模塊來采集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進而傳輸經(jīng)緯度、到站時刻等數(shù)據(jù)，但是需要一個具有很強數(shù)據(jù)處理能力和可以控制的接口的微處理器。硬件系統(tǒng)為了解決運算和 I/O 控制問題，可以采用嵌入式系統(tǒng)，通過在嵌入式平臺上構建支持網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的嵌入式系統(tǒng)，可以很好的解決網(wǎng)絡協(xié)議棧的很多內(nèi)容。這樣就可以實現(xiàn)對公交車位置和車上情況進行監(jiān)控，及時了解車輛位置和車上狀況，并在需要時對公交車輛進行實時的調(diào)度和控制。 各部分的組成和作用 (1)車載端：系統(tǒng)車載端是由控制單元、GPS 模塊、 3G 模塊組成。移動設備需要將受到的信息準確及時的發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。實現(xiàn)監(jiān)控人員對運行公交車的實時監(jiān)控和管理。(3)車輛當前位置數(shù)據(jù)的發(fā)送：將經(jīng)緯度信息通過 3G 模塊發(fā)送到移動網(wǎng)絡，進而實現(xiàn)和監(jiān)控中心的聯(lián)系。(2)車輛運行線路站點信息的設置：錄入公交車運行線路途中站點的經(jīng)緯度信息，作為車載端的數(shù)據(jù)文件。圖 軟件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程圖數(shù)據(jù)的傳輸過程：車載端軟件從 GPS 模塊采集到車輛經(jīng)緯度信息，然后進行系統(tǒng)定義事件的判定，當有到站事件發(fā)生時，播報到站站點信息。 [13] 本章小結 本章從設計需求角度出發(fā)，分析了智能公交報站系統(tǒng)的硬件組成，并提出了系統(tǒng)軟件解決方案，是本系統(tǒng)的總體設計章節(jié)，在章節(jié)安排上起到承上啟下的作用，是理論向實際設計章節(jié)的過度，同時對下幾章節(jié)具體軟硬件模板的選取起到指導作用。 車載端硬件系統(tǒng)的總體結構 智能公交監(jiān)控系統(tǒng)車載端的硬件平臺主要由三部分組成： (1)能車載終端主控單元。主控單元模塊對外提供三個通用的 UART 接口(UART0UART2)，設計采用將 UART2 控制GPS 模塊，UARTl 控制 3G 模塊，而 UART0 用于保留做其它設備的接口。 GPS 模塊的硬件電路設計 對于 GPS 模塊的選擇，通常從支持的通信協(xié)議，技術參數(shù)，控制接口和成本等幾個方面考慮。在本系統(tǒng)中，GR87 模塊通過 6PIN 排線與主板相連， 1 腳為電源輸入腳，接 5 V 電源，3 腳為 GPS 模塊的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送，5 腳接地。此外外，該模塊還可以將衛(wèi)星上次定位位置、時間及日期、軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)保存在靜態(tài)存儲器中，接收機內(nèi)部有備用電池為存儲器供電。該處理器是一款基于 RISC 的 32 位微處理器，工作頻率為 400 MHz，最高可達 533 MHz，滿足了舉系統(tǒng)對處理速度的要求，同時該處理器還集成了豐富的通信接口和控制器，有效地降低了系統(tǒng)的復雜度，為系統(tǒng)開發(fā)提供了良好的硬件平臺。S3C2440 接口電路如圖 所示。MC8630 的總體結構框架圖如圖 所示。UIM 卡電路 PCB 布線盡可能靠近模塊，防止其他干擾源干擾 UIM 卡的讀寫操作。監(jiān)控中心服務器硬件設備需要普通的 PC 機和具有實現(xiàn)網(wǎng)絡連接的網(wǎng)絡設備即可實現(xiàn)，為了實現(xiàn)對車載設備的監(jiān)控，需要向 ISP 申請具有固定接口地址的服務。我們從常用通用性、互操作性、可開發(fā)定制、應用領域及實時性等幾個方面進行比較。（3）系統(tǒng)調(diào)用/捕獲函數(shù)：處理異步事件，為系統(tǒng)調(diào)用做準備。對于內(nèi)核移植來說，主要是從一種硬件平臺轉移到另一種硬件平臺上運行。 網(wǎng)絡層的 TCP/UDP 套接字程序設計 TCP/UDP 協(xié)議對比在 TCP/IP 協(xié)議簇中，有很多協(xié)議，如圖 所示濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）29圖 TCP/IP 協(xié)議簇不同分層中的協(xié)議TCP 向應用層提供可靠的面相對象的數(shù)據(jù)流傳輸服務，實現(xiàn)了從一個應用程序到另一個應用程序的數(shù)據(jù)傳遞。由于 TCP 協(xié)議鏈路的建立是通過流套接字方式，面向連接，無差錯，發(fā)送順序一致，包的長度不限和非重復的網(wǎng)絡信息包的傳輸。Socket 是一種常用的進程之間的通信機制，通過它不僅能實現(xiàn)本地機器上的進程之間的通信，而且通過網(wǎng)絡能夠在不同機器上的進程之間進行通信。SOCKSTREAM 提供可靠的、面向連接的通信流；它使用 TCP,從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院晚樞蛐?。?）原始套接字。Bind（）：用于將 sockaddr 結構的地址信息與套接字相綁定，主要用于 TCP連接，在 UDP 的連接中則務必要。Connect（）：通過一個未命名套接字和服務器監(jiān)聽套接字之間建立連接的方法連接到服務器。 TCP 客戶端程序設計TCP 的連接通過流式套接字實現(xiàn)，設計采用 TCP 方式實現(xiàn)與網(wǎng)絡層的連接，車濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）34載系統(tǒng)建立連接后，得到服務器的響應，收到動態(tài)分配的 IP 地址，車載端只需要進行客戶端的程序設計，車載系統(tǒng)與控制中心的連接程序流程如圖 所示。由 GPS 模塊采集公交車實時位置經(jīng)緯度信息，車載攝像頭采集車內(nèi)實時狀況，把經(jīng)緯度信息和錄像信息通過主控芯片傳輸?shù)?3G 模塊，由 3G 模塊發(fā)送到移動網(wǎng)絡，由移動網(wǎng)絡發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)控中心通過監(jiān)聽端口，從 Inter獲得車載終端發(fā)送的實時數(shù)據(jù)，根據(jù)收到的數(shù)據(jù)對車輛進行實時監(jiān)控。濱州學院本科畢業(yè)設計（論文）36參考文獻[1]王志軍,智能化高速道路交通管制系統(tǒng)研究[D].天津: 中國民用航空學院,2022.[2]范泳文, 基于3G網(wǎng)絡的智能交通視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[D]. 上海:東華大學,2022.[3]舒俊, Android 手機低功耗GPS導航軟件設計與實現(xiàn)[J].電子設計工程,2022,第5期:106109.[4]蒙琳, GPS 原理與應用 [J].大學教育,2022,第4期:2528.[5] 林霽, DGPS差分信息傳輸協(xié)議研究[D].大連: 大連海事大學,2022.[6]羅鵬, 基于