一种远程维护自动公交报站器的设计

谭锦荣，余耀堂

（广东丽普盾高新科技有限公司，广东 佛山 528000）

一种远程维护自动公交报站器的设计

谭锦荣，余耀堂

（广东丽普盾高新科技有限公司，广东 佛山 528000）

针对传统报站器现场维护模式的弊端，设计一种完全基于远程维护的自动报站器，采用文本转语音模块，实现远程转线、远程更新线路信息、远程更新站点信息，并给出实际应用中遇到的问题及解决办法。

报站器；远程维护；文本转语音；远程转线；远程更新

由于私家车普及导致交通拥堵情况越来越严重，国内各大城市均大力发展公交系统并倡导公交出行[1]。但伴随着公交运营的区域范围越来越广、线路越来越多、路面公交数量越来越庞大、临时调班和临时转线的情况越来越日常化[2]，传统的录音报站、现场转线、现场更新线路信息、现场更新站点信息的现场化维护模式[3-4]已经不能满足需求，其耗时、耗力、耗财的弊端已经逐步体现，公交公司的维护工作往往跟不上，从而导致越来越多的乘客投诉，市民公交出行意愿大受影响[5]。因此，如何实现远程转线、远程更新线路信息、远程更新站点信息成为迫切解决的关键问题。这里介绍一种完全基于远程维护的全自动公交报站器。

1 报站器的硬件设计

从硬件上来说，要真正实现远程维护就必须具备两个基本功能：无线通信以及文本转语音TTS（Text to Speech）。其中无线通讯功能保证后台与前端报站器之间的远程通讯，是远程维护得以实现的基础；TTS功能则是实现远程维护的关键，传统的报站器主要受制于语音报站，采用录音方式而无法实现远程维护。硬件设计原理框图如图1所示。

MCU采用飞利浦公司的LPC2378[6]。该芯片是一款基于ARM的微控制器，其工作频率高达72MHz，支持在应用编程（IAP）功能，具备1个USB2.0全速接口、4个UART、2路CAN通道、1个SPI接口、2个同步串行端口、3个I2C接口、1个I2S接口和MiniBus接口。因此，基于该MCU开发的产品具有高速、扩展能力强、支持远程升级等优点。

TTS模块采用科大讯飞公司的XFS5051CE[7]。该芯片可实现中文合成、英文合成、中英文混读，还支持粤语、四川话、湖南话等6种方言的合成；芯片支持UART、I2C、SPI三种通讯方式，指令简单明了。

无线通信模块采用华为公司的MG323[8]。该模块支持 GSM4频（GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900），外部提供1个UART接口，可以支持短消息、电话本管理、数据业务、嵌入式TCP/IP等功能，且性能稳定。

GPS模块采用台湾环天卫星公司的ET314[9]。该导航模块具有性能稳定、搜星能力强、外围电路简单的特点。

存储器采用大容量的Flash芯片，用于本地保存一定数量的线路站点信息。

人机界面主要包括LCD及按键，其中LCD支持当前线路、当前站点、下一站点、速度、方向、上下行等信息的显示。

报站LED包括车内报站LED及前后路牌LED。

2 报站器的工作流程及算法

2.1 自动报站器的工作流程

自动报站器的工作流程如图2所示。报站器支持本地保存一定数量的线路站点信息。线路站点信息数据格式均为文本，不涉及人工录音等音频文件；线路站点信息可以随时通过无线方式由后台修改，报站器的当前报站线路也可以通过后台远程设置。

当报站器选定当前线路后便进入到自动报站工作状态。报站器每秒钟获取一次GPS经纬度坐标并进行以下相关判断：上下行判断、进站判断、出站判断、超速/飞站/越站等警情判断。当上下行状态发生改变时，报站器便更新路牌LED；当车辆进站时，报站器控制车载喇叭、车内LED播报当前站信息；当车辆出站时，报站器则进行预报下一站信息；当有警情触发时，报站器会实时上报警情，并对相关警情信息进行本地保存。

2.2 进/出站判断算法

车辆进/出站判断原理如图3所示。假设点S为站点的中心，以S为中心作一矩形，此矩形即为站点的进站区域，报站器保存每一个站点的序号、中心点S经纬度坐标、矩形长A、矩形宽B、LED报站名称、国语报站名称、粤语报站名称，以上站点的基本信息均可以通过远程方式随时修改，以便对报站作校正及优化。

当报站器检测到车辆进入矩形区域，则报站器触发一条播报当前站的指令，并缓存记录当前站点的进出站状态；当报站器检测到车辆离开矩形区域，则触发一条预报站指令，并更新进出站状态。

本判断方法只需将车辆当前坐标与矩形区域坐标作简单的加减运算，可以大大减轻报站器的运算负担，避免了采用圆形区域或多边形区域时出现的二次乘方、二次开方、递推等运算[10]。

2.3 上下行判断算法

报站器本地存储的线路信息包括以下内容：线路名称、上行站点总数、下行站点总数、各站点基本信息（站点基本信息可详看2.2节介绍）。上下行判断的原理如图4所示。假设上行站点总数为Up站，其站点序号由0至Up-1；下行站点总数为Dn站，其站点序号由Up至Up+Dn-1。当报站器触发进站时，当前站点的序号n是可以通过站点基本信息获取得到的，此时只需对n的值作如下判断，即可知道当前车辆的上下行状态。当0≤n≤Up-1时，车辆处于上行状态；当Up≤n≤Up+Dn-1时，车辆处于下行状态。

该判断方法简单直观，只需报站器触发一次进站即可获得上下行状态。而传统的上下行判断则通过比较当前站点序号与上一站点序号的大小来判断，或者通过车辆与站台的方位角[11]来判断，第一种判断办法需要报站器触发两次以上的报站才能获取到上下行状态；第二种判断办法则需要大量的计算且算法复杂，因此，传统的判断办法均具有判断滞后的弊端。

3 应用中的问题及解决办法

3.1 应用中的问题

本报站器在推广应用中遇到过以下问题：

1）如何保证转线后前端当前线路与后台当前线路同步。本报站器支持本地转线、远程转线功能，但由于转线后前端当前线路与后台当前线路不同步，导致运营报表出现混乱。

2）如何保证站点的非标准字库文字的发音准确和LED报站准确。本报站器由于支持TTS功能，从而实现了远程更新线路站点信息，但当站点名称中出现非标准字库文字时，语音无法正常播报此非标字，LED也无法正常显示此非标字。

3.2 解决办法

1）本地转线时。本地转线即通过车载报站器的人机界面进行转线操作。当出现本地转线时，报站器要上报转线信息通知后台，转线消息包含以下内容：车牌号、当前线路号、转线时间。转线信息必须要得到后台的接收确认，否则车载报站器将定时上报转线信息直到得到确认为止。

2）远程转线时。当出现远程转线操作时，后台下发转线信息到车载报站器，转线信息必须要得到车载报站器的接收确认，否则后台将定时下发转线信息直到得到确认为止。

3）站点名称中含有非标准字时。①替换语音发音源码。每一个文字A的发音总能在标准字库里找到一个发音完全相同或相近的文字B。当A是属于非标准字库文字时，就可以采用B来替换A，从而实现非标准字的语音报站。②LED增加非标准文字的显示，同时采用替换文本ASCII源码。出现该种情况时，LED屏字库里必须增加该非标准文字，同时赋予其对应的标准ASCII源码，可以选用标准字库中较少采用文字的ASCII源码。譬如：石石肯（读“梗”）中的“石肯”为非标准字，其可以采用“啃”字的ASCII码，因此在报站中，当LED屏收到“石啃”时，便显示“石石肯”。

4 结束语

本文给出了一种完全能基于远程维护的全自动报站器的设计方案。该款报站器具有性能稳定、报站准确率高、维护成本低的优点，且已经成功在广东省佛山市推广应用，其出色的表现获得了市民、公交公司、智能交通主管部门的认可。

[1]马小毅.广州市居民出行方式结构变化的启示[J].城市交通，2004，2（2）：29-32.

[2]刘志刚.城市公共交通区域运营调度系统协同优化问题研究[D].北京：北京交通大学，2008.

[3]权建军，邹益民.GPS全自动公交语音报站器的研究[J].电子设计工程，2009，17（9）：30-32.

[4]王鹏.公交车语音报站器程序设计[J].装备制造技术，2011，（12）：175-177.

[5]白玉方，李林波，吴兵.出行者公交出行意愿影响因素研究[J].重庆交通大学学报，2012，31（1）：72-76.

[6]NXP Semiconductors.LPC2378.PDF[EB/OL].（2012-07-06）[2012-09-09].http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/166857/PHILIPS/LPC2378.htm l.

[7]合肥讯飞数码科技有限公司.XFS5051CE中英文语音合成芯片用户开发指南V1.0[EB/OL].（2012-07-06）[2012-09-09].http://www.iflytek.com.

[8]华为技术有限公司.HUAWEIMG323GSMM2M模块应用指南[EB/OL].（2010-12-06）[2012-09-09].http://wenku.baidu.com/view/bd36f22ab4daa58da0114a1f.html.

[9]环天卫星科技股份有限公司.GPSEngine Board ET-314[EB/OL].（2007-06-22）[2012-09-09].http://wenku.baidu.com/view/e002f24dfe4733687e21aa1a.htm l.

[10]燕昊.一种判断点在多边形内的新方法[J].河南科学，2010，28（11）：1469-1472.

[11]彭勇.基于GPS的公交自动报站器算法研究[J].通信技术，2009，42（11）：211-216.

修改稿日期：2012-12-05

Design of Auto Control Station Reporter Based on Remote Maintenance

Tan Jinrong,Yu Yaotang
（Neptune High Tech.Co.,Ltd，Foshan 528000,China）

Due to the disadvantages of local maintenance for traditional station reporter, an auto control station reporterbased on remote maintenance is presented. This station reporter adopts the technique of text-to-speech, andimplements remote shunting, remote updating line information, remote updating station information. Moreover, theproblems occurred during its real application and their solutions are shown..

station reporter;remote maintenance;text-to-speech;remote shunting;remote updating

T P212

B

1006-3331（2013）02-0034-03

谭锦荣（1982-），男，硕士研究生；从事汽车行驶记录仪开发工作。