基于单片机与GPS、G I S的出租车调度系统

胡皓玮 葛厚磊 王国庆

(华北电力大学，河北 保定 071000)

0 引言

我国从上个世纪以来一直着力于改善出租车调度模式。最初的方式只是纯粹的人工操作。随着无线通信领域日渐发达，GPS定位系统逐渐被广泛应用。目前越来越多的车辆已经安装有GPS导航仪，可以实时定位车辆的准确地理位置。但是这些行业仍存在着许多弊端，如司机接到请求后如何反馈，系统高峰期的运行效率如何提高，尾气排放如何减小等。此外，由于目前这些软件只适用于大城市，更多的地区仍以街头招手等车为主，如何规划一个具有普遍适用性的出租车调度系统仍是一个现实难题。

1 系统开发概述

1.1 系统综述

1）有效、高效地利用GPS、GIS定位技术，将用户地理位置准确发送，并辅之以数字解调技术减少错误，使接收端数据更具实效性与准确性；

2）通过最短路径的计算实现了污染物排放的减少，同时节约了乘客浪费在路上的时间，符合倡导的节能减排、可持续发展等政策方针；

3）引用Dxperience控件使得交互界面显得更为美观，对数据库的合理调用保障了系统的高效性和准确性，mapGis的引入也大大增强了系统的可视性。

1.2 系统功能介绍

整个系统由乘客手机客户端、调度中心、车载终端三大部分组成。

1）乘客手机客户端

用户端由单片机，GPS定位系统及串口通信技术组成。用户通过短信发送叫车请求，经由GPS定位系统对所接受的短信发源处进行定位，并将用户端所处位置发送给控制中心，等待控制中心进一步地分析和处理。

2）调度中心

调度中心由叫车信号接收设备、中心处理器及无线通讯设备等组成。信号接收设备将信息发送给中心处理器，中心处理器通过调用调度方法内置程序计算最短路径，随后把接收到的叫车业务分析发送给最佳路径所对应的车载终端。

3）车载终端

由不同的路径分析结果，可以将不同区域划分为不同的出租车联盟，只有当接收到控制中心传来的信号时相应车辆才会按顺序前往用户所在地，以此减少因空载而损耗的能源。同时车载终端安装有GPS显示屏，当计算出最佳路径后结果会自动显示。

2 涉及的相关技术

2.1 GPS定位技术

GPS利用单向到达时间测距的原理以确定用户的位置。这需要测量信号从位置己知的辐射源发出至到达用户接收机所经历的时间，后乘以信号的速度得到从辐射源到接收机的距离。接收机通过测量从多个位置已知的辐射源所广播的信号传播时间，便能确定自己的位置。所有在轨运行的GPS卫星作为一系列的动态已知点，它们发播的星历信号为用户提供卫星的空间坐标、轨道参数、时间等一系列信息。GPS接收机接收这些星历信号，测量观测者距所选卫星的距离，然后根据所测得距离求出观测者的坐标参数。

2.2 网络技术

GSM网络技术是1992年欧洲标准化委员会统一推出的标准，采用数字通信技术使通信质量得以保证，并可以开发出更多的新业务供用户使用。它具有资源丰富、通话清晰、稳定性强、信息灵敏等特点。从技术上看，还具有高频谱效率、高容量、高话音质量等特点。

GPRS网络技术是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。在应用上，GPRS收费标准低廉、登录快捷、数据传输快、组网灵活、通信可靠；在技术上，GPRS资源利用率高、传输速率高、接入时间短。

3 系统硬件设计

3.1 主系统开发板

本系统选用的是AT91SAM7X.EK开发板,该开发板是针对ATMEL公司的AT91SAM7×256微处理器而设计开发板的。

3.2GPS模块——GPS-R25

GPS模块的作用是向微控制器MCU提供车辆的实时经纬度位置信息。GPS-R25的灵敏度可达到-153dBm，内建被动式天线及RS-232C传输介面，可直接作为汽车监控、导航、行车记录，以及个人PC、PDA定位系统等相关应用。

3.3 数字调制解调电路

MSM7512B是一种价格低廉、功耗低、性能良好的调制解调芯片，满足ITU.T V.23协议标准，采用FSK调制解调方式，可用于内置式Modem、数据传输系统等场合。该芯片成本低、外围电路简单、解调灵敏度高，可适用于多种远程监控及数据远程传输等应用。

3.4 人机界面电路

考虑到价位以及功能的要求，本车载终端采用单色160×128图形点阵模块，驱动控制器为T6963C，电源+5V，占空比1／128，模块内自带一15V电压用于LCD驱动。

4 软件部分

4.1 系统总体设计

基于GIS的出租车调度系统 （ITDS）是以中地数码集团开发的MapGIS K9为基础平台，运行在.NET平台上的地理信息系统。

数据访问层中microsoft sql server数据库用于存储订车业务数据，为整个系统提供了数据支持；业务层分为两部分，订车业务位于ITDS业务组件中，用于订单的录入，处理和发送，以及与出租车终端的交互；MapGIS K9则用于处理定位、监控业务，以及调度路径的查找；用户界面层负责显示业务信息，地理信息，并负责与用户进行交互。

4.2 功能模块设计

功能模块子系统包括：数据管理、文档管理、图层管理、图层编辑、图元编辑、地图漫游、查询操作、空间分析。

1）订车子系统主要负责处理订单的录入、修改和撤销工作。当客户通过电话向订车中心下单时，订车中心的工作人员将获得的客户姓名、联系方式、乘车地、目的地等数据录入数据库。

2）车载终端由GPS模块和通信模块和交互模块组成，主要用来接收GPS卫星发送的定位信息，并通过通信模块发送给指挥中心。

3）调度子系统需要调度出租车信息和道路信息完成调度计算。调度的建立应用了数学建模的思想，在一定范围内可解出最短距离。

4）监控中心负责订单信息、出租车信息以及出租车报警信息的监控，以显示订单的详细信息以及调度情况、查看出租车的定位信息及当前的运行状态。

4.3 表面层设计（UI）

出租车调度系统（ITDS）基于.NET平台。为了使界面更加美观大方，我们使用Dexpress公司的Dxperience控件进行开发。

其中，ITDS车载系统使用微软界面第二代技术WPF开发，手写XAML使界面更加灵活。

5 总结

本项目的提出来源于对现实问题的实地考量，通过对单片机、GPSGIS硬件模块的规划设计，加之以.NET平台的使用及对数据库的管理，我们基本实现了对GPS、GIS定位技术的高效利用、避免人工服务带来的不便及错误，并保证了在PC上的流畅运行。

［1］金玉兰.出租车综合信息服务平台的设计与实现[D].大连：大连理工大学，2007.

［2］张庆全.基于GPS/GIS车辆监控系统的设计与实现[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2007.

［3］罗明刚.基于GPS的出租车无线调度信令控制终端设计[D].大连：大连理工大学，2009.

［4］郑文.基于GPS和GSM的车辆定位监控终端软硬件设计[D].浙江：浙江工业大学，2010.