公交車載收費研究論文

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摘要

提出一種新型公交車載收費系統，介紹其體系構成、運作原理、實現收費、定位、數據傳輸的關鍵技術。系統主要由中心控制平臺與車載終端構成。車載終端由IC讀寫器、GPRS收發模塊、GPS收發模塊構成，通過讀寫乘客所持IC卡，修改其電子錢包的內容，通過GPS收發模塊確定乘客上下車站點，從而計算乘客應付費用，通過GPRS收發模塊將相應營業信息、車況、路況等數據發送給車輛監控中心。中心控制平臺連接在INTERNET網絡上具有固定IP，負責接收、處理、顯示所轄車輛上傳的各種信息，為調度人員提供詳細、準確的參考數據。該系統綜合利用電子貨幣、計算機結算、衛星定位、無線數據傳輸等先進技術，提供一個全面、智能的數據化信息平臺。

關鍵詞射頻讀寫器GPRSPPP協議數據存儲

1引言

公交系統作為城市交通不可缺少的重要組成部分，是一種短距離、大客流量、分布范圍廣大、靈活性較差的交通形式，提高現有系統性能效率的突破點在于實現各種操作的電子化、地理位置信息化、運營狀況透明化。

目前公交系統使用的收費體制絕大部分依賴人工操作，工作人員負擔繁重、成本高、非客觀因素影響大。并且，所屬公交車在運行的絕大部分時間內與中心脫離聯系，基本失去控制，中心無法及時準確地獲得車況路況信息，很難做到宏觀把握與靈活調度。現有的一些電子收費系統由于缺乏定位信息，只能使用單一票價的簡單收費方法。穿梭于城市與郊區的長途公交車，其行駛距離長、按里程收費，故無法使用上述系統。針對現有狀況，本文提出一種新型系統，它使用電子貨幣、計算機結算、衛星定位、無線數據傳輸等先進技術，基本解決公交系統的上述問題。

本系統分為中心控制平臺與車載終端兩大部分。中心通過INTERNET或GPRS網絡與移動車載終端交互各種信息，利用mapinfo控件可實時的在電子地圖上顯示所轄車輛的準確位置和客流信息。車載終端使用單片機完成對系統控制，各功能模塊分別為IC卡讀寫器，GPRS模塊、GPS模塊，其中射頻IC卡讀寫器模塊提供友好的用戶界面，完成對乘客所持IC卡真偽性鑒別與快速收費；利用GPS接收機提供信息實現按里程記價與車輛定位；GPRS收發模塊完成數據上傳與接收監控中心下發的信息。系統的設計思想為充分使用現有的電信無線網絡、GPS衛星體系，同時完成收費、定位、通信、監管各項功能。

由于公交車運行在比較惡劣的環境中，供電不穩定、溫差起伏大、電磁干擾強、顛簸振動頻繁發生，設計硬件時綜合考慮各種因素并采取相應抗干擾的措施，以提高設備的可靠性與穩定性。

2車載收費系統總體設計

系統可劃分成中心部分和車載部分，中心可利用連接在網絡上的微機完成數據接收、分析、存儲、顯示，主要側重于軟件設計以保障數據的安全、信息流量的控制、網絡通信的暢通，軟件框圖如圖1。

車載部分是一個獨立的移動終端，系統硬件框圖如圖2。其中，射頻讀寫器是我們具有自主知識產權的研究成果，5V電源供電，能兼容TYPEA、B、MIFARE等類型IC卡，讀寫距離6厘米，一次讀寫時間600ms。用戶界面提供人機交流的接口，包括液晶顯示屏、16位鍵盤、指示燈，可以交互一定信息。GPRS與GPS模塊使用市場上提供的相應產品。微處理器采用高速CygnalC8051F200型號。

3系統關鍵技術及解決方案

3.1射頻讀寫器的設計

根據卡片類型是typeA或typeB，完成對發送信號的Miller、NZR編碼，接收信號的Manchester、NRZ解碼，對typeA的射頻信號進行100%的ASK調制，對typeB的射頻信號進行10%的ASK調制，對接收到的射頻信號進行ASK或BPSK解調。放大電路采用差模放大的方式，能有效抑制零點漂移與噪聲干擾。

在對一張卡片的認證、處理完成之后，主控單片機將獲取的數據進行提取并按表1的格式保存在存儲介質中，為以后的數據傳輸做好準備。

由于射頻讀寫器是通過輻射產生電磁場來完成通信，消耗較大電流，并對電源供電的穩定性有較高要求，受周圍電磁環境影響嚴重，所以在電源的設計上，注重穩壓和紋波抑制，電源輸出之后進行專門的掉電保護，以確保穩定性。對射頻場通過程序做到使用時才打開，讀卡結束后盡快關閉，以控制電流消耗與芯片過熱。

3.2GPRS部分的功能介紹與實現

GPRS（無線分組傳輸業務）是基于GSM（全球通）數字移動通信網的數據包傳輸業務，允許在移動中瞬間達到171.2Kb/s的分組傳送數率，實現永遠在線但按流量計費的功能，利用移動IP和CDPD(CellDigitalPacketData)技術。GPRS網絡在提供服務時，為移動終端分配一個C類動態IP地址，其數據傳輸流程如圖3，下行是上行的逆過程。