基于單片機與GPS、G I S的出租車調(diào)度系統(tǒng)

胡皓瑋 葛厚磊 王國慶

(華北電力大學(xué)，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(diào)度模式。最初的方式只是純粹的人工操作。隨著無線通信領(lǐng)域日漸發(fā)達，GPS定位系統(tǒng)逐漸被廣泛應(yīng)用。目前越來越多的車輛已經(jīng)安裝有GPS導(dǎo)航儀，可以實時定位車輛的準確地理位置。但是這些行業(yè)仍存在著許多弊端，如司機接到請求后如何反饋，系統(tǒng)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(qū)仍以街頭招手等車為主，如何規(guī)劃一個具有普遍適用性的出租車調(diào)度系統(tǒng)仍是一個現(xiàn)實難題。

1 系統(tǒng)開發(fā)概述

1.1 系統(tǒng)綜述

1）有效、高效地利用GPS、GIS定位技術(shù)，將用戶地理位置準確發(fā)送，并輔之以數(shù)字解調(diào)技術(shù)減少錯誤，使接收端數(shù)據(jù)更具實效性與準確性；

2）通過最短路徑的計算實現(xiàn)了污染物排放的減少，同時節(jié)約了乘客浪費在路上的時間，符合倡導(dǎo)的節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)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(shù)據(jù)庫的合理調(diào)用保障了系統(tǒng)的高效性和準確性，mapGis的引入也大大增強了系統(tǒng)的可視性。

1.2 系統(tǒng)功能介紹

整個系統(tǒng)由乘客手機客戶端、調(diào)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(tǒng)及串口通信技術(shù)組成。用戶通過短信發(fā)送叫車請求，經(jīng)由GPS定位系統(tǒng)對所接受的短信發(fā)源處進行定位，并將用戶端所處位置發(fā)送給控制中心，等待控制中心進一步地分析和處理。

2）調(diào)度中心

調(diào)度中心由叫車信號接收設(shè)備、中心處理器及無線通訊設(shè)備等組成。信號接收設(shè)備將信息發(fā)送給中心處理器，中心處理器通過調(diào)用調(diào)度方法內(nèi)置程序計算最短路徑，隨后把接收到的叫車業(yè)務(wù)分析發(fā)送給最佳路徑所對應(yīng)的車載終端。

3）車載終端

由不同的路徑分析結(jié)果，可以將不同區(qū)域劃分為不同的出租車聯(lián)盟，只有當(dāng)接收到控制中心傳來的信號時相應(yīng)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(dāng)計算出最佳路徑后結(jié)果會自動顯示。

2 涉及的相關(guān)技術(shù)

2.1 GPS定位技術(shù)

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(fā)出至到達用戶接收機所經(jīng)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(wèi)星作為一系列的動態(tài)已知點，它們發(fā)播的星歷信號為用戶提供衛(wèi)星的空間坐標(biāo)、軌道參數(shù)、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(wèi)星的距離，然后根據(jù)所測得距離求出觀測者的坐標(biāo)參數(shù)。

2.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

GSM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是1992年歐洲標(biāo)準化委員會統(tǒng)一推出的標(biāo)準，采用數(shù)字通信技術(shù)使通信質(zhì)量得以保證，并可以開發(fā)出更多的新業(yè)務(wù)供用戶使用。它具有資源豐富、通話清晰、穩(wěn)定性強、信息靈敏等特點。從技術(shù)上看，還具有高頻譜效率、高容量、高話音質(zhì)量等特點。

GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分組交換技術(shù)。在應(yīng)用上，GPRS收費標(biāo)準低廉、登錄快捷、數(shù)據(jù)傳輸快、組網(wǎng)靈活、通信可靠；在技術(shù)上，GPRS資源利用率高、傳輸速率高、接入時間短。

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計

3.1 主系統(tǒng)開發(fā)板

本系統(tǒng)選用的是AT91SAM7X.EK開發(fā)板,該開發(fā)板是針對ATMEL公司的AT91SAM7×256微處理器而設(shè)計開發(fā)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(jīng)緯度位置信息。GPS-R25的靈敏度可達到-153dBm，內(nèi)建被動式天線及RS-232C傳輸介面，可直接作為汽車監(jiān)控、導(dǎo)航、行車記錄，以及個人PC、PDA定位系統(tǒng)等相關(guān)應(yīng)用。

3.3 數(shù)字調(diào)制解調(diào)電路

MSM7512B是一種價格低廉、功耗低、性能良好的調(diào)制解調(diào)芯片，滿足ITU.T V.23協(xié)議標(biāo)準，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，可用于內(nèi)置式Modem、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等場合。該芯片成本低、外圍電路簡單、解調(diào)靈敏度高，可適用于多種遠程監(jiān)控及數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)葢?yīng)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(qū)動控制器為T6963C，電源+5V，占空比1／128，模塊內(nèi)自帶一15V電壓用于LCD驅(qū)動。

4 軟件部分

4.1 系統(tǒng)總體設(shè)計

基于GIS的出租車調(diào)度系統(tǒng) （ITDS）是以中地數(shù)碼集團開發(fā)的MapGIS K9為基礎(chǔ)平臺，運行在.NET平臺上的地理信息系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)訪問層中microsoft sql server數(shù)據(jù)庫用于存儲訂車業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為整個系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)支持；業(yè)務(wù)層分為兩部分，訂車業(yè)務(wù)位于ITDS業(yè)務(wù)組件中，用于訂單的錄入，處理和發(fā)送，以及與出租車終端的交互；MapGIS K9則用于處理定位、監(jiān)控業(yè)務(wù)，以及調(diào)度路徑的查找；用戶界面層負責(zé)顯示業(yè)務(wù)信息，地理信息，并負責(zé)與用戶進行交互。

4.2 功能模塊設(shè)計

功能模塊子系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)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(tǒng)主要負責(zé)處理訂單的錄入、修改和撤銷工作。當(dāng)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(lián)系方式、乘車地、目的地等數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)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(wèi)星發(fā)送的定位信息，并通過通信模塊發(fā)送給指揮中心。

3）調(diào)度子系統(tǒng)需要調(diào)度出租車信息和道路信息完成調(diào)度計算。調(diào)度的建立應(yīng)用了數(shù)學(xué)建模的思想，在一定范圍內(nèi)可解出最短距離。

4）監(jiān)控中心負責(zé)訂單信息、出租車信息以及出租車報警信息的監(jiān)控，以顯示訂單的詳細信息以及調(diào)度情況、查看出租車的定位信息及當(dāng)前的運行狀態(tài)。

4.3 表面層設(shè)計（UI）

出租車調(diào)度系統(tǒng)（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(fā)。

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

5 總結(jié)

本項目的提出來源于對現(xiàn)實問題的實地考量，通過對單片機、GPSGIS硬件模塊的規(guī)劃設(shè)計，加之以.NET平臺的使用及對數(shù)據(jù)庫的管理，我們基本實現(xiàn)了對GPS、GIS定位技術(shù)的高效利用、避免人工服務(wù)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(wù)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[D].大連：大連理工大學(xué)，2007.

［2］張慶全.基于GPS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2007.

［3］羅明剛.基于GPS的出租車無線調(diào)度信令控制終端設(shè)計[D].大連：大連理工大學(xué)，2009.

［4］鄭文.基于GPS和GSM的車輛定位監(jiān)控終端軟硬件設(shè)計[D].浙江：浙江工業(yè)大學(xué)，2010.