新型公交车载收费系统研究

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资料介绍


摘要
   提出一种新型公交车载收费系统,介绍其体系构成、运作原理、实现收费、定位、数据传输的关键技术。系统主要由中心控制平台与车载终端构成。车载终端由IC读写器、GPRS收发模块、GPS收发模块构成,通过读写乘客所持IC卡,修改其电子钱包的内容,通过GPS收发模块确定乘客上下车站点,从而计算乘客应付费用,通过GPRS收发模块将相应营业信息、车况、路况等数据发送给车辆监控中心。中心控制平台连接在INTERNET网络上具有固定IP,负责接收、处理、显示所辖车辆上传的各种信息,为调度人员提供详细、准确的参考数据。该系统综合利用电子货币、计算机结算、卫星定位、无线数据传输等先进技术,提供一个全面、智能的数据化信息平台。
关键词  射频读写器 GPRS PPP协议  数据存储
  
1 引言
     公交系统作为城市交通不可缺少的重要组成部分,是一种短距离、大客流量、分布范围广大、灵活性较差的交通形式,提高现有系统性能效率的突破点在于实现各种操作的电子化、地理位置信息化、运营状况透明化。
     目前公交系统使用的收费体制绝大部分依赖人工操作,工作人员负担繁重、成本高、非客观因素影响大。并且,所属公交车在运行的绝大部分时间内与中心脱离联系,基本失去控制,中心无法及时准确地获得车况路况信息,很难做到宏观把握与灵活调度。现有的一些电子收费系统由于缺乏定位信息,只能使用单一票价的简单收费方法。穿梭于城市与郊区的长途公交车,其行驶距离长、按里程收费,故无法使用上述系统。针对现有状况,本文提出一种新型系统,它使用电子货币、计算机结算、卫星定位、无线数据传输等先进技术,基本解决公交系统的上述问题。
     本系统分为中心控制平台与车载终端两大部分。中心通过INTERNET或GPRS网络与移动车载终端交互各种信息,利用mapinfo控件可实时的在电子地图上显示所辖车辆的准确位置和客流信息。车载终端使用单片机完成对系统控制,各功能模块分别为IC卡读写器,GPRS模块、GPS模块,其中射频IC卡读写器模块提供友好的用户界面,完成对乘客所持IC卡真伪性鉴别与快速收费;利用GPS接收机提供信息实现按里程记价与车辆定位;GPRS收发模块完成数据上传与接收监控中心下发的信息。系统的设计思想为充分使用现有的电信无线网络、GPS卫星体系,同时完成收费、定位、通信、监管各项功能。
     由于公交车运行在比较恶劣的环境中,供电不稳定、温差起伏大、电磁干扰强、颠簸振动频繁发生,设计硬件时综合考虑各种因素并采取相应抗干扰的措施,以提高设备的可靠性与稳定性。
                                                                                                                                 
2 车载收费系统总体设计
   系统可划分成中心部分和车载部分,中心可利用连接在网络上的微机完成数据接收、分析、存储、显示,主要侧重于软件设计以保障数据的安全、信息流量的控制、网络通信的畅通,软件框图如图1。
  车载部分是一个独立的移动终端,系统硬件框图如图2。其中,射频读写器是我们具有自主知识产权的研究成果,5V电源供电,能兼容TYPE A、B、MIFARE等类型IC卡,读写距离6厘米,一次读写时间600ms。用户界面提供人机交流的接口,包括液晶显示屏、16位键盘、指示灯,可以交互一定信息。GPRS与GPS模块使用市场上提供的相应产品。微处理器采用高速Cygnal C8051F200型号。
  
3 系统关键技术及解决方案
3.1  射频读写器的设计
  根据卡片类型是type A或type B,完成对发送信号的Miller、NZR编码,接收信号的Manchester、NRZ解码,对type A的射频信号进行100%的ASK调制,对type B的射频信号进行10%的ASK调制,对接收到的射频信号进行ASK或BPSK解调。放大电路采用差模放大的方式,能有效抑制零点漂移与噪声干扰。
  在对一张卡片的认证、处理完成之后,主控单片机将获取的数据进行提取并按表1的格式保存在存储介质中,为以后的数据传输做好准备。
   由于射频读写器是通过辐射产生电磁场来完成通信,消耗较大电流,并对电源供电的稳定性有较高要求,受周围电磁环境影响严重,所以在电源的设计上,注重稳压和纹波抑制,电源输出之后进行专门的掉电保护,以确保稳定性。对射频场通过程序做到使用时才打开,读卡结束后尽快关闭,以控制电流消耗与芯片过热。
3.2  GPRS部分的功能介绍与实现
    GPRS(无线分组传输业务)是基于GSM(全球通)数字移动通信网的数据包传输业务,允许在移动中瞬间达到171.2Kb/s的分组传送数率,实现永远在线但按流量计费的功能,利用移动IP和CDPD(Cell Digital Packet Data)技术。GPRS网络在提供服务时,为移动终端分配一个C类动态IP地址,其数据传输流程如图3,下行是上行的逆过程。