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基于WIFI的公交站信息显示牌.pdf

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基于 WIFI 公交 信息 显示
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摘要
申请专利号:

CN201710162571.9

申请日:

2017.03.18

公开号:

CN106683472A

公开日:

2017.05.17

当前法律状态:

实审

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效IPC(主分类):G08G 1/123申请日:20170318|||公开
IPC分类号: G08G1/123; H04L12/58; H04L29/06 主分类号: G08G1/123
申请人: 福州台江区超人电子有限公司
发明人: 张金木
地址: 350004 福建省福州市台江区江边路180号
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201710162571.9

授权公告号:

|||

法律状态公告日:

2017.06.16|||2017.05.17

法律状态类型:

实质审查的生效|||公开

摘要

每个公交站均构成公交车到站信息查询系统,对公交车之间和公交站与公交车之间,采用串口WiFi模块将信息传递到前方公交站,每2至4个公交站设置经串口Wi??Fi接入Internet网通信的公交站间控制器,两个公交站间的其它公交站,通过公交车之间通信完成公交站之间信息交换。

权利要求书

1.基于WI-FI的公交站信息显示牌,其特征是利用公交车经过各站时的上下车乘客人
数不同,到站时的停留时间不同,通过红绿灯控制的十字路口时等候时间不同,行驶中路况
不同,车速不同,驾驶员使用的技巧不同造成同时出站的同线路或不同线路的公交车逐渐
拉开不同的距离形成了信息传递通道,利用行驶中公交车之间通信,将信息传递到前方公
交站;
公交车行驶里程的信号源为安装在变速器或车轮轮毂上的里程表传感器,里程表传感
器输出信号经电平转换电路、低通滤波电路抗干扰后送入微控制器端口,公交车的车载控
制器均预置各站间里程数据,以获得行驶中位置;公交车与公交站通信时,公交站控制器如
果在设定的时间间隔内没有公交车到站,之后与到站的第一辆公交车通信时,另外发送标
记信号M,公交车的车载控制器将标有M的到站实际测量里程与设定里程计算到站里程误
差,取5?#25105;?#19978;的到站里程误差值,按设定比例次数删去数次最大到站误差,其余取平均值
作为补偿值,用于纠正测量里程。所述设定的时间间隔需保证同时到站的公交车全部离开,
使下一辆到站公交车在到站位置停靠;
公交车和公交站均安装串口Wi-Fi模块,公交车的车载控制器和公交站控制器中的串
口Wi-Fi模块,均选用RN-171,它是内嵌TCP/IP协议的Wi-Fi模块,适用于电池供电的设备,
或选用其它Wi-Fi模块,各公交车的车载控制器之间和车载控制器与公交站控制器之间,通
过串口
Wi-Fi模块进行无线通信交换公交车到站信息;
每个公交站均构成公交车到站信息查询系统,各公交站控制器依据该站公交车的线路
地?#36153;?#29615;发送侦测信号,到站停车的公交车的车载控制器应答后与公交站实现信息交换,
同线路多辆公交车同时到站向信道发送应答信号时,公交站控制器将会连续收到数个错误
数据包或监听到?#26723;?#20449;号叠加后的强度超限,说明当前信道受到干扰,这时,各公交车按其
停车位置与站点位置之间距离S,按公交车行驶方向,从向前超过站点位置6米开始,自动依
每隔6米范围递增编号往后至离站点18—60米,按S值落入所述的编号范围来编号,公交站
控制器对到站公交车干扰线路?#28010;?#36848;编号顺序再发送侦测信号,如再产生干扰则对未成功
通信的公交车,减少所述每隔6米范围的值重新不重复编号,重复上述过程至不产生干扰,
其编号到下一站时失效;
公交站控制器和到站停车的公交车的车载控制器通信时,交换各线路公交车包含该站
和先前4-6站的公交车的到站信息,其到站信息由各公交站控制器产生,到站信息包含公交
站地址、各线路公交车最后到站的线路地址及其到站时间和当前时间,并按本站行驶方向
至下一站所需行驶时间平均值的0.2-0.6作为时间段,来分配站间通信信道发送侦测信号
的时间,所述时间?#25105;员?#20844;交站控制器提供的当前时钟时间为基准,所分配的时间段的时
间不重叠,其时间段具体占用时间长短,由前一时间段中经过本站至下一站的行驶车辆密
度确定,密度大的取时间段短,然后选择一辆经过本站和下一站的公交车作为主通信公交
车来分配一个所述时间段,在略早于该时间段的结束时间选择下一辆主通信公交车,按此
接续下去,公交站控制器向主通信公交车发送到站信息和车通信表,车通信表提供预置时
间间隔内经过本站至下一站的各线路公交车的线路地址、所述公交车的编号、到达本站时
间和所述时间段,该预置时间间隔由站间平均行驶时间确定,主通信公交车离开本站后,按
到达本站时间从远到近顺序对车通信表中的各公交车发送侦测信号,其应答内容包含公交
车的编号和公交车离下一站的距离,主通信公交车的车载控制器收到各公交车应答信号
后,选择离下一站最近的公交车向其发送到站信息和车通信表,该公交车的车载控制器收
到到站信息和车通信表后更新到站信息,并被接力成为主通信公交车接续所述时间段中未
用完的时间按上述方法通信,所述时间段结束,主通信公交车即转为从通信公交车;
主通信公交车为动态分配,其余作为从通信公交车,在本站与下一站间使用约定的站
间通信信道,从通信公交车在站间行驶中均处于接收状态,各公交车离下一站40米至80米
的设定距离时,该站间公交车与公交车通信结束,准备与下一公交站的通信,所述到站信息
只记录每路公交车最后到站时间,删去之前记录内容,所述站间通信信道是依其通信覆盖
范围设置相邻站的不同站间通信信道,防止发生同频干扰;
公交线?#20998;?#28857;站设置监控器并通过与其连接的计算机与Internet网相联,计算机中安
装有监控软件,乘客即可利用?#21482;鶤PP登陆该计算机的网络端口获得监控软件中各路公交
车到站信息里的数据。系统采用每2至4个公交站设置由串口Wi-Fi经路由器AP无线接入
Internet网通信的公交站间控制器,两个公交站间控制器之间的其它公交站,通过行驶中
公交车与公交车之间通信,完成到站信息传递,并在公交站控制器中进行到站信息处理,使
到站信息更准确。
2.根据权利要求1所述的基于WI-FI的公交站信息显示牌,其特征在于包含:
公交车的车载控制器(1)、公交站控制器(2)、公交站间控制器(3);其中车载控制器(1)
由串口Wi-Fi模块和里程表传感器构成,串口Wi-Fi模块采用RN-171模块,里程表传感器输
出信号经电平转换电路、低通滤波电路送入RN-171模块中微处理器的I/O端口,公交车的车
载控制器(1)用于公交车之间和公交车与公交站之间的射频通信。公交站间控制器(3)和公
交站控制器(2)均由串口Wi-Fi模块、LCD显示器构成,串口Wi-Fi模块采用RN-171模块,通信
数据保存在RN-171模块存储器中,公交站间控制器(3)通过设定信道经无线路由器AP与
Internet网(4)中服务器进行信息交换。

说明书

基于WI-FI的公交站信息显示牌

(一)技术领域:

每个公交站均构成公交车到站信息查询系统,对公交车之间和公交站与公交车之
间,采用串口Wi-Fi模块将信息传递到前方公交站,每2至4个公交站设置经串口Wi-Fi接入
Internet网通信的公交站间控制器,两个公交站间的其它公交站,通过公交车之间通信完
成公交站之间信息交换。

(二)背景技术:

随着公交事业的蓬勃发展,越来越多的人开始乘坐公交车出行,城市公交线路随
着公交事业的发展?#35813;?#22686;多,因?#35828;?#36335;也越来?#25509;?#25380;,乘客等候乘车的时间变得很不确定,
造成有的公交车很拥挤有的公交车乘客却很少,由于拥挤的公交车上下车人数多时间长,
每一站都需要停留更长时间,如果乘客能知道各线路公交车到站信息,避开拥堵线路就可
以在一定程度上缓解公交线路拥堵情况,同?#24065;?#26041;便乘?#32479;?#36710;。

现有基于GPS全球定位的智能公交站牌系统,通过该系统提供的扩展GPS功能,对
公交车辆进行实时卫星定位,虽然可以实时掌握公交车辆目前的位置、行驶速度、方向等信
息,但是基于GPS全球定位的系统架构复杂昂贵灵活性差,而?#39029;?#24066;多高楼大厦,一些地区
卫星信号不畅,因此影响普及,目前只有超大城市才有试用。

(三)发明内容:

由于公交车经过各站时的上下车乘客人数不同,到站时的停留时间不同,通过红
绿灯控制的十字路口时,前方排队等候通过十字路口的车辆数量不同,造成等候红绿灯变
换次数不同,等候时间不同,以及公交车行驶中路况不同、车速不同、驾驶员使用的技巧不
同、影响行驶的各?#21482;?#36935;不同,从而造成同时出站的同线路或不同线路的公交车逐渐拉开
不同的距离形成了信息传递通道,采用行驶中公交车之间通信,就可以将信息传递到前方
公交站,无需通过GPS全球定位系统获得公交车到站信息,使系统结构简单运用灵活,大大
?#26723;?#25104;本。

公交车行驶里程的信号源为安装在变速器或车轮轮毂上的里程表传感器,对里程
表传感器输出脉冲信号计数就可?#20174;?#36710;轮转数,获取车速与行驶里程信息,该里程表传感
器输出信号经电平转换电路、低通滤波电路抗干扰后使输出信号可由微处理器端口准确捕
捉识别,再送入微处理器端口。各线路公交车的车载控制器均预置各站间里程数据,以获得
行驶中位置。公交车与公交站通信时,公交站控制器如果在设定的时间间隔内没有公交车
到站,之后与到站的第一辆公交车通信时,另外发送标记信号M,公交车的车载控制器将标
有M的到站实际测量里程与设定里程计算到站里程误差,取5?#25105;?#19978;的到站里程误差值,按
设定比例次数删去数次最大到站误差,其余取平均值作为补偿值,用于纠正测量里程。所述
设定的时间间隔需保证同时到站的公交车全部离开,使下一辆到站公交车在到站位置停
靠。

无处不在的Wi-Fi连接促进了利用Wi-Fi快速发展无线基础设施,使Wi-Fi嵌入式
应用不?#26174;?#38271;性能不断提高成本不断?#26723;汀?#20844;交车和公交站均安装串口Wi-Fi模块公司,公
交车的车载控制器和公交站控制器中的串口Wi-Fi模块,是内嵌TCP/IP协议的Wi-Fi模块。
其硬件构成主要是由内嵌的一个微处理器和Wi-Fi模块构成,串口Wi-Fi模块对外提供UART
串口或者SPI接口,因而可以通过串口和单片机连接。各公交车的车载控制器之间和车载控
制器与公交站控制器之间,通过串口Wi-Fi模块进行无线通信交换公交车到站信息。

公交车的车载控制器和公交站控制器设置串口Wi-Fi模块,选用Microchip的RN-
171模块,也可以选用其它Wi-Fi模块。RN-171模块片上集成完整的TCP/IP协议栈,无需外部
驱动,RN-171模块可以进入低功耗休眠并且能自动扫描和连接AP,因此是一款高集成度超
低功耗Wi-Fi模块,适用于电池供电的设备。模块工作于2.4G频段,核心芯片集成了32位微
处理器,发射功率可通过软件调整,并支持外接天线。车载控制器的RN-171模块采用外接天
线以增加通信距离。

每个公交站均构成公交车到站信息查询系统,各公交站控制器依据该站公交车的
线路地?#36153;?#29615;发送侦测信号,到站停车的公交车的车载控制器应答后与公交站实现信息交
换,同线路多辆公交车同时到站向信道发送应答信号时,公交站控制器将会连续收到数个
错误数据包或监听到?#26723;?#20449;号叠加后的强度超限,说明当前信道受到干扰,这时,各公交车
按其停车位置与站点位置之间距离S,按公交车行驶方向,从向前超过站点位置6米开始,自
动依每隔6米范围递增编号往后至离站点18—60米,按S值落入所述的编号范围来编号,上
述设置时注意通常只有2至3辆车同时到站。公交站控制器对到站公交车干扰线路?#28010;?#36848;编
号顺序再发送侦测信号,如再产生干扰则对未成功通信的公交车,减少所述每隔6米范围的
值重新不重复编号,重复上述过程至不产生干扰,其编号到下一站时失效。当线路拥有公交
车数量较少时采用固定的?#25442;?#22833;效的预置编号。

公交站控制器和到站停车的公交车的车载控制器通信时,交换各线路公交车包含
该站和先前4-6站的公交车的到站信息,其到站信息由各公交站控制器产生,到站信息包含
公交站地址、各线路公交车最后到站的线路地址及其到站时间和当前时间,并按本站行驶
方向至下一站所需行驶时间平均值的0.2-0.6作为时间段,来分配站间通信信道发送侦测
信号的时间,所述时间?#25105;员?#20844;交站控制器提供的当前时钟时间为基准,所分配的时间段
的时间不重叠,其时间段具体占用时间长短,由前一时间段中经过本站至下一站的行驶车
辆密度确定,密度大的取时间段短,然后选择一辆经过本站和下一站的公交车作为主通信
公交车来分配一个所述时间段,在略早于该时间段的结束时间选择下一辆主通信公交车,
按此接续下去,公交站控制器向主通信公交车发送到站信息和车通信表,车通信表提供预
置时间间隔内经过本站至下一站的各线路公交车的线路地址、所述公交车的编号、到达本
站时间和所述时间段,该预置时间间隔由站间平均行驶时间确定,主通信公交车离开本站
后,按到达本站时间从远到近顺序对车通信表中的各公交车发送侦测信号,其应答内容包
含公交车的编号和公交车离下一站的距离,主通信公交车的车载控制器收到各公交车应答
信号后,选择离下一站最近的公交车向其发送到站信息和车通信表,该公交车的车载控制
器收到到站信息和车通信表后更新到站信息,并被接力成为主通信公交车接续所述时间段
中未用完的时间按上述方法通信,所述时间段结束,主通信公交车即转为从通信公交车。

主通信公交车为动态分配,其余作为从通信公交车,在本站与下一站间使用约定
的站间通信信道,从通信公交车在站间行驶中均处于接收状态,各公交车离下一站40米至
80米的设定距离时,该站间公交车与公交车通信结束,准备与下一公交站的通信。所述到站
信息只记录每路公交车最后到站时间,删去之前记录内容,所述站间通信信道是依其通信
覆盖范围设置相邻站的不同站间通信信道,但经2站至3站后重复循环使用,站与公交车通
信也采用相邻站的不同通信信道循环设置,上行线路与下行线路同名站点通信信道错开使
用,防止发生同频干扰。公交车到达终点站后自动改变通信信道设置和站点顺序设置,公交
站控制器将到站信息处理后送显示器显示,便于乘客查?#30784;?br />

公交线?#20998;?#28857;站设置监控器并通过与其连接的计算机与Internet网相联,计算机
中安装有监控软件,乘客即可利用?#21482;鶤PP登陆该计算机的网络端口获得监控软件中各路
公交车到站信息里的数据。系统采用每2至4个公交站设置由串口Wi-Fi经路由器AP无线接
入Internet网通信的公交站间控制器,两个公交站间控制器之间的其它公交站,通过行驶
中公交车与公交车之间通信,完成到站信息传递,并在公交站控制器中进行到站信息处理,
使到站信息更准确。

由于Wi-Fi模块是笔记本、平板电脑和智能?#21482;?#30340;标准配置,因此基于Wi-Fi技术
的智能产品得到了推广和应用,Wi-Fi智能节点可以直接连接无线路由器,从而接入
Internet网,节点还可以?#25105;?#25193;充。公交站间控制器中串口Wi-Fi模块选用Microchip的RN-
171,也可以选用其它Wi-Fi模块。RN-171模块片上集成完整的TCP/IP协议栈,无需外部驱
动,RN-171模块可以进入低功耗休眠并且能自动扫描和连接AP,因此是一款高集成度超低
功耗Wi-Fi模块,适用于电池供电的设备。模块工作于2.4G频段,核心芯片集成了32位微处
理器,发射功率可通过软件调整,并支持外接天线。

(四)附图说明:

图1是基于WI-FI的公交站信息显示牌的电?#26041;?#26500;方框图。

(五)具体实施方式:

基于WI-FI的公交站信息显示牌的电?#26041;?#26500;方框图如图1所示,包含:

公交车的车载控制器(1)、公交站控制器(2)、公交站间控制器(3);其中车载控制
器(1)由串口Wi-Fi模块和里程表传感器构成,串口Wi-Fi模块采用RN-171模块,里程表传感
器输出信号经电平转换电路、低通滤波电路送入RN-171模块中微处理器的I/O端口,公交车
的车载控制器(1)用于公交车之间和公交车与公交站之间的射频通信。公交站间控制器(3)
和公交站控制器(2)均由串口Wi-Fi模块、LCD显示器构成,串口Wi-Fi模块采用RN-171模块,
通信数据保存在RN-171模块存储器中,公交站间控制器(3)通过设定信道经无线路由器AP
与Internet网(4)中服务器进行信息交换。

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