一種遠(yuǎn)程維護(hù)自動(dòng)公交報(bào)站器的設(shè)計(jì)

譚錦榮，余耀堂

（廣東麗普盾高新科技有限公司，廣東 佛山 528000）

一種遠(yuǎn)程維護(hù)自動(dòng)公交報(bào)站器的設(shè)計(jì)

譚錦榮，余耀堂

（廣東麗普盾高新科技有限公司，廣東 佛山 528000）

針對(duì)傳統(tǒng)報(bào)站器現(xiàn)場維護(hù)模式的弊端，設(shè)計(jì)一種完全基于遠(yuǎn)程維護(hù)的自動(dòng)報(bào)站器，采用文本轉(zhuǎn)語音模塊，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線、遠(yuǎn)程更新線路信息、遠(yuǎn)程更新站點(diǎn)信息，并給出實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題及解決辦法。

報(bào)站器；遠(yuǎn)程維護(hù)；文本轉(zhuǎn)語音；遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線；遠(yuǎn)程更新

由于私家車普及導(dǎo)致交通擁堵情況越來越嚴(yán)重，國內(nèi)各大城市均大力發(fā)展公交系統(tǒng)并倡導(dǎo)公交出行[1]。但伴隨著公交運(yùn)營的區(qū)域范圍越來越廣、線路越來越多、路面公交數(shù)量越來越龐大、臨時(shí)調(diào)班和臨時(shí)轉(zhuǎn)線的情況越來越日常化[2]，傳統(tǒng)的錄音報(bào)站、現(xiàn)場轉(zhuǎn)線、現(xiàn)場更新線路信息、現(xiàn)場更新站點(diǎn)信息的現(xiàn)場化維護(hù)模式[3-4]已經(jīng)不能滿足需求，其耗時(shí)、耗力、耗財(cái)?shù)谋锥艘呀?jīng)逐步體現(xiàn)，公交公司的維護(hù)工作往往跟不上，從而導(dǎo)致越來越多的乘客投訴，市民公交出行意愿大受影響[5]。因此，如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線、遠(yuǎn)程更新線路信息、遠(yuǎn)程更新站點(diǎn)信息成為迫切解決的關(guān)鍵問題。這里介紹一種完全基于遠(yuǎn)程維護(hù)的全自動(dòng)公交報(bào)站器。

1 報(bào)站器的硬件設(shè)計(jì)

從硬件上來說，要真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)就必須具備兩個(gè)基本功能：無線通信以及文本轉(zhuǎn)語音TTS（Text to Speech）。其中無線通訊功能保證后臺(tái)與前端報(bào)站器之間的遠(yuǎn)程通訊，是遠(yuǎn)程維護(hù)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)；TTS功能則是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的報(bào)站器主要受制于語音報(bào)站，采用錄音方式而無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程維護(hù)。硬件設(shè)計(jì)原理框圖如圖1所示。

MCU采用飛利浦公司的LPC2378[6]。該芯片是一款基于ARM的微控制器，其工作頻率高達(dá)72MHz，支持在應(yīng)用編程（IAP）功能，具備1個(gè)USB2.0全速接口、4個(gè)UART、2路CAN通道、1個(gè)SPI接口、2個(gè)同步串行端口、3個(gè)I2C接口、1個(gè)I2S接口和MiniBus接口。因此，基于該MCU開發(fā)的產(chǎn)品具有高速、擴(kuò)展能力強(qiáng)、支持遠(yuǎn)程升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)。

TTS模塊采用科大訊飛公司的XFS5051CE[7]。該芯片可實(shí)現(xiàn)中文合成、英文合成、中英文混讀，還支持粵語、四川話、湖南話等6種方言的合成；芯片支持UART、I2C、SPI三種通訊方式，指令簡單明了。

無線通信模塊采用華為公司的MG323[8]。該模塊支持 GSM4頻（GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900），外部提供1個(gè)UART接口，可以支持短消息、電話本管理、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、嵌入式TCP/IP等功能，且性能穩(wěn)定。

GPS模塊采用臺(tái)灣環(huán)天衛(wèi)星公司的ET314[9]。該導(dǎo)航模塊具有性能穩(wěn)定、搜星能力強(qiáng)、外圍電路簡單的特點(diǎn)。

存儲(chǔ)器采用大容量的Flash芯片，用于本地保存一定數(shù)量的線路站點(diǎn)信息。

人機(jī)界面主要包括LCD及按鍵，其中LCD支持當(dāng)前線路、當(dāng)前站點(diǎn)、下一站點(diǎn)、速度、方向、上下行等信息的顯示。

報(bào)站LED包括車內(nèi)報(bào)站LED及前后路牌LED。

2 報(bào)站器的工作流程及算法

2.1 自動(dòng)報(bào)站器的工作流程

自動(dòng)報(bào)站器的工作流程如圖2所示。報(bào)站器支持本地保存一定數(shù)量的線路站點(diǎn)信息。線路站點(diǎn)信息數(shù)據(jù)格式均為文本，不涉及人工錄音等音頻文件；線路站點(diǎn)信息可以隨時(shí)通過無線方式由后臺(tái)修改，報(bào)站器的當(dāng)前報(bào)站線路也可以通過后臺(tái)遠(yuǎn)程設(shè)置。

當(dāng)報(bào)站器選定當(dāng)前線路后便進(jìn)入到自動(dòng)報(bào)站工作狀態(tài)。報(bào)站器每秒鐘獲取一次GPS經(jīng)緯度坐標(biāo)并進(jìn)行以下相關(guān)判斷：上下行判斷、進(jìn)站判斷、出站判斷、超速/飛站/越站等警情判斷。當(dāng)上下行狀態(tài)發(fā)生改變時(shí)，報(bào)站器便更新路牌LED；當(dāng)車輛進(jìn)站時(shí)，報(bào)站器控制車載喇叭、車內(nèi)LED播報(bào)當(dāng)前站信息；當(dāng)車輛出站時(shí)，報(bào)站器則進(jìn)行預(yù)報(bào)下一站信息；當(dāng)有警情觸發(fā)時(shí)，報(bào)站器會(huì)實(shí)時(shí)上報(bào)警情，并對(duì)相關(guān)警情信息進(jìn)行本地保存。

2.2 進(jìn)/出站判斷算法

車輛進(jìn)/出站判斷原理如圖3所示。假設(shè)點(diǎn)S為站點(diǎn)的中心，以S為中心作一矩形，此矩形即為站點(diǎn)的進(jìn)站區(qū)域，報(bào)站器保存每一個(gè)站點(diǎn)的序號(hào)、中心點(diǎn)S經(jīng)緯度坐標(biāo)、矩形長A、矩形寬B、LED報(bào)站名稱、國語報(bào)站名稱、粵語報(bào)站名稱，以上站點(diǎn)的基本信息均可以通過遠(yuǎn)程方式隨時(shí)修改，以便對(duì)報(bào)站作校正及優(yōu)化。

當(dāng)報(bào)站器檢測到車輛進(jìn)入矩形區(qū)域，則報(bào)站器觸發(fā)一條播報(bào)當(dāng)前站的指令，并緩存記錄當(dāng)前站點(diǎn)的進(jìn)出站狀態(tài)；當(dāng)報(bào)站器檢測到車輛離開矩形區(qū)域，則觸發(fā)一條預(yù)報(bào)站指令，并更新進(jìn)出站狀態(tài)。

本判斷方法只需將車輛當(dāng)前坐標(biāo)與矩形區(qū)域坐標(biāo)作簡單的加減運(yùn)算，可以大大減輕報(bào)站器的運(yùn)算負(fù)擔(dān)，避免了采用圓形區(qū)域或多邊形區(qū)域時(shí)出現(xiàn)的二次乘方、二次開方、遞推等運(yùn)算[10]。

2.3 上下行判斷算法

報(bào)站器本地存儲(chǔ)的線路信息包括以下內(nèi)容：線路名稱、上行站點(diǎn)總數(shù)、下行站點(diǎn)總數(shù)、各站點(diǎn)基本信息（站點(diǎn)基本信息可詳看2.2節(jié)介紹）。上下行判斷的原理如圖4所示。假設(shè)上行站點(diǎn)總數(shù)為Up站，其站點(diǎn)序號(hào)由0至Up-1；下行站點(diǎn)總數(shù)為Dn站，其站點(diǎn)序號(hào)由Up至Up+Dn-1。當(dāng)報(bào)站器觸發(fā)進(jìn)站時(shí)，當(dāng)前站點(diǎn)的序號(hào)n是可以通過站點(diǎn)基本信息獲取得到的，此時(shí)只需對(duì)n的值作如下判斷，即可知道當(dāng)前車輛的上下行狀態(tài)。當(dāng)0≤n≤Up-1時(shí)，車輛處于上行狀態(tài)；當(dāng)Up≤n≤Up+Dn-1時(shí)，車輛處于下行狀態(tài)。

該判斷方法簡單直觀，只需報(bào)站器觸發(fā)一次進(jìn)站即可獲得上下行狀態(tài)。而傳統(tǒng)的上下行判斷則通過比較當(dāng)前站點(diǎn)序號(hào)與上一站點(diǎn)序號(hào)的大小來判斷，或者通過車輛與站臺(tái)的方位角[11]來判斷，第一種判斷辦法需要報(bào)站器觸發(fā)兩次以上的報(bào)站才能獲取到上下行狀態(tài)；第二種判斷辦法則需要大量的計(jì)算且算法復(fù)雜，因此，傳統(tǒng)的判斷辦法均具有判斷滯后的弊端。

3 應(yīng)用中的問題及解決辦法

3.1 應(yīng)用中的問題

本報(bào)站器在推廣應(yīng)用中遇到過以下問題：

1）如何保證轉(zhuǎn)線后前端當(dāng)前線路與后臺(tái)當(dāng)前線路同步。本報(bào)站器支持本地轉(zhuǎn)線、遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線功能，但由于轉(zhuǎn)線后前端當(dāng)前線路與后臺(tái)當(dāng)前線路不同步，導(dǎo)致運(yùn)營報(bào)表出現(xiàn)混亂。

2）如何保證站點(diǎn)的非標(biāo)準(zhǔn)字庫文字的發(fā)音準(zhǔn)確和LED報(bào)站準(zhǔn)確。本報(bào)站器由于支持TTS功能，從而實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程更新線路站點(diǎn)信息，但當(dāng)站點(diǎn)名稱中出現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)字庫文字時(shí)，語音無法正常播報(bào)此非標(biāo)字，LED也無法正常顯示此非標(biāo)字。

3.2 解決辦法

1）本地轉(zhuǎn)線時(shí)。本地轉(zhuǎn)線即通過車載報(bào)站器的人機(jī)界面進(jìn)行轉(zhuǎn)線操作。當(dāng)出現(xiàn)本地轉(zhuǎn)線時(shí)，報(bào)站器要上報(bào)轉(zhuǎn)線信息通知后臺(tái)，轉(zhuǎn)線消息包含以下內(nèi)容：車牌號(hào)、當(dāng)前線路號(hào)、轉(zhuǎn)線時(shí)間。轉(zhuǎn)線信息必須要得到后臺(tái)的接收確認(rèn)，否則車載報(bào)站器將定時(shí)上報(bào)轉(zhuǎn)線信息直到得到確認(rèn)為止。

2）遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線時(shí)。當(dāng)出現(xiàn)遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)線操作時(shí)，后臺(tái)下發(fā)轉(zhuǎn)線信息到車載報(bào)站器，轉(zhuǎn)線信息必須要得到車載報(bào)站器的接收確認(rèn)，否則后臺(tái)將定時(shí)下發(fā)轉(zhuǎn)線信息直到得到確認(rèn)為止。

3）站點(diǎn)名稱中含有非標(biāo)準(zhǔn)字時(shí)。①替換語音發(fā)音源碼。每一個(gè)文字A的發(fā)音總能在標(biāo)準(zhǔn)字庫里找到一個(gè)發(fā)音完全相同或相近的文字B。當(dāng)A是屬于非標(biāo)準(zhǔn)字庫文字時(shí)，就可以采用B來替換A，從而實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)字的語音報(bào)站。②LED增加非標(biāo)準(zhǔn)文字的顯示，同時(shí)采用替換文本ASCII源碼。出現(xiàn)該種情況時(shí)，LED屏字庫里必須增加該非標(biāo)準(zhǔn)文字，同時(shí)賦予其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)ASCII源碼，可以選用標(biāo)準(zhǔn)字庫中較少采用文字的ASCII源碼。譬如：石石肯（讀“梗”）中的“石肯”為非標(biāo)準(zhǔn)字，其可以采用“啃”字的ASCII碼，因此在報(bào)站中，當(dāng)LED屏收到“石啃”時(shí)，便顯示“石石肯”。

4 結(jié)束語

本文給出了一種完全能基于遠(yuǎn)程維護(hù)的全自動(dòng)報(bào)站器的設(shè)計(jì)方案。該款報(bào)站器具有性能穩(wěn)定、報(bào)站準(zhǔn)確率高、維護(hù)成本低的優(yōu)點(diǎn)，且已經(jīng)成功在廣東省佛山市推廣應(yīng)用，其出色的表現(xiàn)獲得了市民、公交公司、智能交通主管部門的認(rèn)可。

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[9]環(huán)天衛(wèi)星科技股份有限公司.GPSEngine Board ET-314[EB/OL].（2007-06-22）[2012-09-09].http://wenku.baidu.com/view/e002f24dfe4733687e21aa1a.htm l.

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修改稿日期：2012-12-05

Design of Auto Control Station Reporter Based on Remote Maintenance

Tan Jinrong,Yu Yaotang
（Neptune High Tech.Co.,Ltd，F(xiàn)oshan 528000,China）

Due to the disadvantages of local maintenance for traditional station reporter, an auto control station reporterbased on remote maintenance is presented. This station reporter adopts the technique of text-to-speech, andimplements remote shunting, remote updating line information, remote updating station information. Moreover, theproblems occurred during its real application and their solutions are shown..

station reporter;remote maintenance;text-to-speech;remote shunting;remote updating

T P212

B

1006-3331（2013）02-0034-03

譚錦榮（1982-），男，碩士研究生；從事汽車行駛記錄儀開發(fā)工作。