基于SIM300通讯模块城市智能交通系统

 随着当今社会的城市化建设，在城市人口持续增长及经济快速发展的情况下，城市交通工具与日俱增，城市交通系统面临的压力也日益突显，我院教师指导学生以ITS(Intelligent Transportation Systems)智能交通系统的研究为切入点，提出了一种新型的城市公交系统。该系统基于SIM300通信模块与GPS模块，系统由车载终端、通信网络、乘客的移动设备(站台终端)组成。车载终端采集车辆运行中的相关数据，进行数据融合后通过通信网络发送至监控中心;监控中心接收、存储并解析收到的数据，将其可视化，同时根据需要向车载终端下行相关指令信息并将车辆信息反馈给乘客。本文将分析系统软硬件构成，描述各模块功能实现，最后给出系统测试数据。

1 系统构成

本公交智能系统可分为4个功能模块，分别是车载终端、通信网络、乘客移动终端(站点显示终端)、SIM300通信监控中心。系统框架结构如图1所示。车载终端采集公交车的站点位置及统计站台的乘客人数。移动通信网络采用中国移动的GPRS网络。车载终端将采集到的数据经过数据融合后按照设计的通信协议发送至监控中心接受主机。监控中心是一台具有Internet接入能力的服务器，他接受车载终端经由GPRS—Internet发过来的数据包、解析、储存后将接收的数据可视化至显示屏，再将数据反馈给站台乘客。

2 智能交通系统的硬件构成

此智能交通系统以STC12C5A60S2单片机作为主控芯片。STC12C5A60S2单片机具有低功耗，数据处理快的优点，可以保证大量信息输入的时候安全稳定的处理。该设计通过GPS接收模块(UBLOX-4T)，接收GPS卫星信号，然后将数据发送给主控端，经过单片机内部进行数据处理后，在通过单片机串口1，发送给NOKIA5110显示器，将站点的乘客人数呈现给公交车司机。整个系统的硬件部分以低功耗、构架简单为理念而设计，具有较高的实际价值。

3 智能交通系统的软件设计

智能交通系统的软件部分包括了GPS模块对GPS算法的运用从而算出公交车的经纬度，也通过编程利用单片机将乘客发送的数据进行采集和处理后反馈给公交车司机。

3.1 GPS定位算法

根据GPS模块及相关资料，我们了解到GPS定位算法是按泰勒级数展开取至一项进行线性化，然后运行最小二乘法进行求解，算法中所取的观测站坐标的初始值应注意偏差范围，避免影响主控端对数据的分析判断。而以公交站点为具体观测点，在测试中证明，对不同地点移动设备反馈的数据均能正确定位其位置。

3.2 程序流程图

3.3 软件数据分析

对于SIM300模块的控制是利用AT指令的，在实际的运用中我们用到的AT指令为：

(AT+CMGF=n;AT+CMGR=n;AT+CMGD=n;)

其中在调试的过程中我们可以利用AT+CMGR=n是获取第n条短信内容，AT+CMGD是删除第n条短信。

分析短信部分：

当我们向模块发送AT+CMGR=1的时候就会相应读取第一条信息如下：

AT+CMGF=0;

这条指令是直接设置短信的格式为TEXT.

AT+CMGR=1

OK

+CMGR：“RECREAD”，“+8618998406355”，“13/06/19，08：24：06+32”

456

我们就可以根据返回来的例子来写协议分析短信内容提取有用的信息，

返回短信部分：我们利用的AT指令是(AT+CMGF=0;AT+CSCS=“UCS2”;AT+CMGS=n;)

AT+CMGF=0：信息的格式是中文模式的格式.

AT+CSCS=“UCS2”：信息使用的码是UCS2.

AT+CMGS=n：是设置短信代码的长度.n的值取决于你短信的长度.

如果想控制SIM300发送一条中文的短信就需要向模块发送如下代码

AT+CMGF=0 设置中文格式

AT+CSCS=“UCS2”

AT+CMGS=23

0011000D91688199486053F5000801086D4B8BD56210529F

最后还要发一个结束字符0x1a

这样就可以向指定号码发送一条中文信息.删除信息部分：

我们直接可以用AT+CMGD=n来对第n条信息进行删除.返回OK就是正常删除.

GPS软件调试：

通过调试软件我们可以得到如下信息

$GPRMC，121252.000，A，3958.3032，N，11629.6046，E，15.15，359.95，070306…A*54这一条.

GPRMC数据详解：

$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh

其中我们只需要分析前六位数据

<1>UTC时间，hhmmss(时分秒)格式

<2>定位状态，A=有效定位，V=无效定位

<3>纬度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)

<4>纬度半球N(北半球)或S(南半球)

<5>经度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也将被传输)

<6>经度半球E(东经)或W(西经)

这样我们就可以参照来写协议过滤不要的信息提取定位的信息，

4 系统实际操作展示

下面以实际操作展示本设计实现的功能。当基于SIM300通讯模块城市智能交通系统启动后，会自动进行初始化，操作以3个站点为例，初始化后监控中心显示的3个站点A区、B区、C区，分别显示0人。当A区有人发送短信“1”给智能公交通系统后，车载智能公交系统会更改A区人数。同时，智能交通系统会回复公交车所在位置。公交车到站后按按钮，该站点人数清0，重新统计。

5 结论

随着经济和城市化进程的发展，各地路网结构正日趋完善，各大城市均在对城市智能化交通系统进行探讨实践并完善。智能化交通系统的未来发展必将会借助通信技术、传感识别技术、空间等科学技术的改革更新，并与物联网、云计算等先进技术相结合，更好地增强道路安全，提高交通系统的运行效率，以有序、流畅的交通系统降低环境影响。本设计在智能化交通系统方面实现了乘客与公交车之间的信息互通，给乘客与公交车之间提供了更好的信息交互服务。

通过此智能交通系统系统，乘客可以利用移动终端通过GPS网络将自己的站点位置发送给智能交通系统，系统统计好各个站台的人数显示给公交车司机，从而帮助司机清楚每个站点候车的乘客人数并且也节省了无乘客候车站点的停靠时间，与过去的公交系统相比较有较强的实际意义和创新性。另外该公交系统还会将公交车的地理信息反馈给乘客，这样乘客清楚公交车的动态可以更方便的把握自己的时间，

在当今经济高速发展的社会，具有较强的现实意义。

后期的开发，我们可以在公交站点上设置按钮或感应服务装置，乘客可以通过此装置来实现发放GPS信息站点的人数统计信息并且可以在装置上显示出公交车的实时动态，更加方便市民出行，从而使城市更加智能化。