基于GPS-OPS联合定位的公交车载终端

1、基于 GPS-OPS 联合定位的公交车载终端摘要：本文阐述了公交车辆智能管理系统。然后从OPS技术、车载终端的硬件及软件设计与实现三方面入手， 对车载终端子系统的实现进行了介绍，并对GPS-OPS联合定位的软件实现作了说明。关键词：车载终端； GPS/OPS；联合定位；GPRS引言随着我国经济的发展，城市的交通堵塞日趋严重，调查 发现，交通矛盾突出的一个重要原因是交通管理水平较低， 管理手段落后，对城市交通缺乏有效的动态监控管理手段。 因此，人们需要一个能够满足各种管理要求并稳定运行的公 交智能管理系统。本文首先对整个智能公交系统作概要介 绍，然后从定位技术、硬件和软件三个方面对车载终端子系

2、统的功能与实现进行综合讨论。公交智能管理系统概述公交智能管理系统主要包括车速传感器、车载数据分析 处理器、移动通信终端、分组数据网络以及公交系统计算中 心和 GIS 电子地图等，系统结构如图 1 所示。安装在车上的 传感器采集到信息，将信息传送到车载数据分析处理器，再 通过分组无线业务 GPRS 经互联网传送到调控中心，以实现 交通信息的汇集、应急处理、调度等。车载终端子系统车载终端是公交智能管理系统的核心部件，其主要的功 能包括多个方面：其一是使用 GPS-OPS 联合定位的方式， 获取运营车辆当前的实时位置；二是采集车辆的动态运行状 态，包括车速、里程、经纬度、到站站点等，实现超速告警、

3、赖站告警、语音自动报站等，完成对运营车辆的动态监控管 理；三是在长途客运和物流车辆管理中，车载终端会自动提 示驾驶员休息，四是智能车载，终端配备有应急事件处理装 置，可构成“道路交通安全预警及救援系统” 。在车辆出现 超速、疲劳驾驶时，车载终端会自动向驾驶人员发出安全预 警提示信息。如遇应急事件，驾乘人员或乘客按下智能终端 对应的告警按键，车载终端自动发送 122、 119、120 等求救 信息到中心，中心将显示求救车辆的线路号、车号、发生事 故路段、时间等内容，并能及时进行抓拍。车载终端系统框图如图 2 所示OPS技术里程表定位技术 OPS(OdometerPosition System)

4、是一种 针对公交车辆定线行驶特点的车辆定位与导航技术，能有效 地克服 GPS 在建筑物密集地区使用时常出现卫星信号被遮 挡的问题，同时也克服了 DR( 航位推算 )过于复杂的弱点。 OPS 的关键技术之一是如何将里程数与电子地图上的经纬 度相联系起来，另一关键技术是测量车辆里程。OPS定位方案贴近公交系统的实际特点，能很好的满足公交智能管理的 要求，并且在成本和运行稳定性上具有优势。但这种定位方 式也有不足之处，因为运营车辆的进出站点等额外动作会增 加实际的行驶里程，造成定位精度漂移。车载终端子系统中 采用 GPS-OPS 联合定位方式能很好地弥补这两种定位方式 各自的不足之处，实现实时精确定

5、位。车载终端硬件设计车载终端硬件由数据分析处理器和输入，输出终端两部分组成，它们通过串口进行数据交互通信数据分析处理器包含智能里程表、 报站器、GPS与GPRS模块等。这里，智能里程表将车速传感器采集的脉冲信号进 行变换，转换成车辆行驶里程和速度，形成对车辆进行动态 监控的各类数据。报站器则是按公交系统报站规范实现自动 报站。 GPRS 模块实现数据双向传输及通话。 GPS 模块获取 车辆实时位置信息并结合智能里程表完成 GPS-OPS 联合定 位。考虑到产品成本，这里选用 LPC2100 系列 32位 ARM 处理器作控制器，以 8 位单片机的价格获取 32位处理器的 强大性能，并留有足够的

6、资源以实现扩展需求。图 3 是车载 终端数据分析处理与输入输出终端两部分的电路连接示 意图。车载终端软件设计车载终端的软件采用模块化结构设计，由主函数、底 层驱动函数、功能模块函数以及中断服务函数组成。全部程 序在 ADS1.2 集成开发环境里编译，并通过 JTAG 口下载到 目标板里调试通过。以下仅对关键代码和算法进行介绍。 车速传感器脉冲计数处理器计数器每接收 8个脉冲 （车轮转一圈 ）产生一次中断，里程数全局变量加一， 并按车辆特征系数 （测试车辆车轮 一圈为 1.5873 米） 转换为实际里程值。速度的计算 这里的速度计算并非使用路程除以时间的平均速度公 式导出。在车载终端工作时，为保

7、证实时运算速度、简便取 值起见，使用经多次测量取得的经验数据作为计算参照。在 实测中每 5.7 秒的车轮圈数与公交车的即时速度存在明显对 应关系，且误差在合理区间内，即可换算为速度，参考速度 计算对照表如表 1 所不。GPRS 数据帧 车辆行驶时产生的各种实时数据填充到数据帧中的指 定位置，并与校验和以及帧头、帧尾一起形成 20 字节的待 发数据帧。状态字段是包含告警信息在内的所有车辆当前状 态，如表 2 所示。GPS-OPS 联合定位由于GPS存在定位盲点以及 OPS的里程漂移，它们都会造成定位精度或实时性的要求不达标。OPS与GPS结合，能发挥互补优势，融合车载终端自身的功能而形成的GPS-OPS联合定位方式，保证车辆定位的连续性和高精度 性。因此，本文的终端设计使用了GPS-OPS联合定位方式在实际的安装测试中，这种定位方式能很好的应用于公交定 线车辆的实时动态监控中