基于RFID和GPRS的公交车信息化管理系统的研制

0 引言

　　现代城市经济高速发展，城市车辆数目飞速增加。随着城市车辆的13益增加，行人、公交车、道路三者关系的协调，已成为公路交通管理部门所面临的重要问题。堵车问题是一些经济发达的城市每天都面临的问题，另外汽车尾气环境污染问题也日益突出，提倡公共交通，减少私家车，每年一度的无车日活动，都使我们不得不考虑怎样才能提高公共交通的方便性、舒适性、高效性，使人们愿意乘坐公共交通出行，所以我们将最新的RFID(射频识别技术)和GPRS通信技术结合起来研制了城市公交车信息化管理系统。

1 RFID技术简介

　　射频识别(Radio Frequency Identification，RFID)技术是一种非接触自动识别技术，利用射频信号通过空间祸合(电感或电磁祸合)实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的。RFID技术是从上世纪8O年代走向成熟的一项自动识别技术，近年来发展十分迅速。射频识别技术可以用来识别和跟踪几乎所有物理对象，并由此可以构建一个容纳和连结世界上所有物品的广泛的智能网络，RFID技术发展带来的影响将改变我们的生活，给全世界带来一场新的技术革命。

　　射频识别技术的覆盖范围广泛，许多正在应用中的自动识别技术虽然都可以归于RFID技术之内，但它们的工作原理、工作频率、技术特点、适用领域以及遵循的标准却是不同的。可以说未来射频识别技术是由一系列不同特点的自动识别技术有机组成的，这些不同的技术在应用中相互竞争的同时相互弥补。

　　通常，射频识别系统由电子标签、阅读器(又称识读器)和数据管理系统这三个主要部分组成。电子标签由天线和RFID芯片组成，每个芯片都含有唯一的识别码，用来表示电子标签所附着的物体。在本系统中，RFID芯片中唯一的识别码用来表示每一辆公交车。阅读器与车站上的信息采集与显示终端合为一体，每个公交车站设置一台。

2 城市公交车信息化管理系统的工作原理及功能

　　我们研制的城市公交车信息化管理系统是在每个公交车站点均设置一个信息采集显示终端，通过终端读取经过的公交车的RFID信息和乘客的坐车信息，然后利用GPRS通信技术将信息传送至公交车调度中心，公交车调度中心将信息进行处理后再将有关信息分别传送给所有的相关终端进行显示，乘客可以在出门前上网查阅相关车辆到达所在车站的大约时间，也可以在车站看到自己所要乘坐的公交车已经到达了哪一站，这样乘客等公交车时就会心中有数，不再焦虑；另外乘客可以在车站的信息终端通过按键告知信息终端他要乘坐的车次，信息终端将这些信息汇集到调度中心，调度中心可以依据这些数据调整各个车次发车的频度，做到更有效的利用公交车资源。

　　本系统的研制主要分为信息采集和显示终端的研制，系统后台机软件的研制，公交车跟踪的定位信息采用RFID技术，这样系统成本会比较低，性价比会更加高，另外我们采用了ARM芯片作为信息终端的处理器，大大提高了系统信息处理的速度，串行接口比较多，方便系统功能的扩充。另外我们的信息显示采用高亮度数码管，本次公交车在线路的哪一站，实时信息会显示在对应位置的数码管上，乘客看 着一目了然，而且成本也很低。信息采集与显示终端。

硬件结构如图1所示。

图1 信息采集与显示终端硬件结构图

　　整个系统的关键在于信息采集与显示终端的设计以及后台处理软件的设计，下面是终端各模块的具体电路和软件结构。

3 基于ARM芯片和GPRS芯片的信息采集与显示终端设计

　　作为主CPU的ARM处理器软硬件的设计和GPRS接口模块软硬件的处理是信息采集与显示终端设计中的关键问题，下面主要从这两方面加以介绍。

　　主CPU采用ATR711FR2处理器，其性能优越，性价比高，片内集成最高达256+16K字节的flash存储器、最高达64K字节的RAM存储器、0～16MHz的外部主晶振等。在内部Flash中运行代码时，系统运行速度可达50MHz时钟频率，并且具有完整的JTAG调试开发工具支持。GPRS模块采用GR64芯片，GR64是带有GSwGPRS全套语音和数据功能的先进无线模块，具有以下优点：(1)超小的体积——所有功能都集中在一块集成的芯片内(仅50x33x7．2mm)；(2)最简便的开发—— 内嵌TCP3P协议栈，使用户可以最大程度的缩短GPRS产品的研发周期。GR64是可以配置的，使得外部输入、输出接口提供的外部控制应用更有效。三频——900MHz，2瓦和1800&1900MHz，1瓦适应全球运用，支持3—5伏SIM卡，波特率范围为l 200-460800bit／s。

　　我们将STR71 1FR2与GR64结合使用。两个芯片联合工作时，主要注意几个控制信号的连接和使用，主要有RI、CTS、DSR、DCD、RTS、DTR这几个信号，其电路原理图如图2所示。另外，乘客信息接收接口主要是按键直接接到ARM的端口上，RFID模块通过RS一232与ARM交换信息，显示屏主要是一些高亮度LED发光二极管，直接由ARM的端口线控制。

图2 STR7llFR2与GR64连接原理图

 　　信息采集与显示终端软件主要完成信息采集、发送与接收三种功能，信息采集分为乘客信息采集和车辆信息采集两部分，乘客信息采集主要通过设置在采集终端上的触摸式按键计数采集，车辆信息由RFID模块感应后送给STR71 1FR2，然后将这些信息通过GPRS模块发送给调度中心，调度中心将各个站点发送来的数据经过后台机软件统一处理后广播出去，各站点接收后将车辆运行的信息发送到显示屏显示，乘客可以通过显示屏看到自己要乘坐的公交车已经到达哪一站，做到心中有数，不必盲目等候，另外后台终端机还可以根据各个站点发送的乘客要乘坐车次的不同，数量多少进行车辆的调度。

4 结论

　　通过公交车信息化管理系统的设计，我们将RFID技术和GPRS技术结合应用，使得系统对信息的采集尤为灵活，降低了信息化管理系统的信息采集成本，另外用ARM芯片作为主CPU大大加快了系统的运行速度，使信息的采集更加具有实时性，GPRS技术的应用使信息采集的范围不受限制，工作信息可以分布在很广阔的地域之内，感觉到将RFID技术与GPRS技术结合组成的信息采集与传输网络应用前景非常广阔，这种信息采集网络可以应用到其他地域范围广的工业生产现场的信息采集，比如电力系统的远程监控和石油生产的远程监控等。