1 研究背景
隨著城市建設(shè)的飛速發(fā)展及公交系統(tǒng)的不斷完善，公交車已成為城市居民出行的主要交通工具。但由于城市公交線路四通八達(dá)，且隨著城市擴(kuò)建而快速發(fā)展，新的公交線路在不斷延伸和開(kāi)辟，再加上單行道、禁左等道路交通約束，出現(xiàn)了交通擁堵問(wèn)題。而且近年來(lái)嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題不僅局限于大城市，在二線甚至三線城市也開(kāi)始蔓延。根據(jù)中國(guó)汽車協(xié)會(huì)2010年發(fā)布的數(shù)據(jù)，2009年中國(guó)汽車銷售量達(dá)1 364．48萬(wàn)輛，超過(guò)美國(guó)成為全球第一，其中乘用車數(shù)量為1033.13萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)53％。而去年全國(guó)公路增長(zhǎng)里程共計(jì)9.8萬(wàn)公里，同比下降33％。二者之間的不均衡發(fā)展導(dǎo)致了交通安全事故頻發(fā)、城市居民乘車出行不便、上下班時(shí)間增加等問(wèn)題。
隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，公交查詢系統(tǒng)因運(yùn)而生。因此也出現(xiàn)了基于各種技術(shù)的公交查詢系統(tǒng)，如基于ASP．NET+XML的公交查詢系統(tǒng)、基于J2ME的公交查詢系統(tǒng)、基于GIS、GPS、RS的公交查詢系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)能提供電子地圖、二維數(shù)字城市中的地圖和三維城市模型的信息、高精度的GPS定位服務(wù)，但是他們無(wú)法及時(shí)反應(yīng)出某一時(shí)刻某一站點(diǎn)的來(lái)車詳細(xì)信息。
目前大多數(shù)的公交查詢系統(tǒng)，基本具備以下功能：采用車站站點(diǎn)查詢、車次查詢、模糊查詢、站至站查詢4種查詢形式，不僅能夠查詢到各條線路的起停站點(diǎn)，同時(shí)還能夠分析出換乘車輛情況。但是由于各個(gè)地區(qū)公交車數(shù)據(jù)龐大，無(wú)法迅速、準(zhǔn)確地查到所需要的目的地以及各個(gè)車次所經(jīng)過(guò)站點(diǎn)的信息，導(dǎo)致查詢不便且結(jié)果復(fù)雜缺少人性化。另外，物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的重要組成部分，第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了物體與物體之間，進(jìn)行信息交換和通信。但其應(yīng)用方面多是對(duì)于一些大型行業(yè)，還沒(méi)有擴(kuò)展到民用基礎(chǔ)設(shè)施上。
而本系統(tǒng)可以給用戶帶來(lái)意想不到的便捷，通過(guò)登陸網(wǎng)站即可查到用戶要乘坐的公交車的具體情況，包括距用戶還有多少站以及車上乘客數(shù)量，這樣即使正在趕往公交站臺(tái)的路上，也不用擔(dān)心會(huì)誤了最快到達(dá)的公交車。同時(shí)用戶也可以作出等待還是換乘別的路線的公交車的選擇，這樣不僅節(jié)省了時(shí)間而且使公交資源最大化利用。
2 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)技術(shù)理念，利用特定裝置如紅外掃描等對(duì)公交車的乘客數(shù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將RFID標(biāo)簽嵌入到公交站牌上，公交車路過(guò)站牌時(shí)自動(dòng)提取站點(diǎn)信息，同時(shí)實(shí)現(xiàn)彎道提醒、線路提醒等功能。車載信息存儲(chǔ)模塊將乘客數(shù)量信息、站點(diǎn)信息和車輛上下行信息匯總和儲(chǔ)存，并通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至綜合信息處理平臺(tái)，平臺(tái)對(duì)各班次公交車的信息進(jìn)行排序整理，作出為每一站點(diǎn)的兩個(gè)方向生成各自數(shù)據(jù)模塊等處理，同時(shí)上傳互聯(lián)網(wǎng)，并實(shí)時(shí)更新。
從技術(shù)架構(gòu)上看，基于物聯(lián)網(wǎng)的公交信息查詢系統(tǒng)可分為3層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。(1)感知層由各種傳感器以及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括紅外傳感器、RFID等感知終端。感知層主要功能是識(shí)別物體和采集信息。(2)網(wǎng)絡(luò)層由無(wú)線通信、互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)等組成，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。系統(tǒng)擬建立公交信息綜合處理平臺(tái)，基于互聯(lián)網(wǎng)編程實(shí)現(xiàn)公交信息數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和維護(hù)，并對(duì)接受信息進(jìn)行排序、添加、刪除及實(shí)時(shí)更新，包括整個(gè)平臺(tái)的維護(hù)等。(3)應(yīng)用層是公交信息查詢系統(tǒng)和用戶的接口，它實(shí)現(xiàn)公交信息查詢系統(tǒng)的智能應(yīng)用。本系統(tǒng)擬采用用戶手機(jī)查詢?yōu)g覽公交信息查詢系統(tǒng)網(wǎng)頁(yè)的方式實(shí)現(xiàn)公交信息查詢系統(tǒng)的用戶應(yīng)用。
系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
3 基于GPRS的信息傳輸方案設(shè)計(jì)
系統(tǒng)采用GPRS無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸方式實(shí)現(xiàn)車載終端與監(jiān)控中心的通信，并以華為公司GTM900-C無(wú)線通信模塊為例，具體介紹車輛監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)GPRS數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄒ约瓣P(guān)鍵技術(shù)。
GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)終端上網(wǎng)登錄服務(wù)器平臺(tái)的流程為：(1)檢查網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)。(2)用戶發(fā)出GPRS登錄請(qǐng)求，請(qǐng)求中包括由移動(dòng)公司為GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)專門分配的專網(wǎng)APN；(3)根據(jù)請(qǐng)求中的APN，SGSN向DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)求，找到與企業(yè)服務(wù)器平臺(tái)連接的GGSN，并將用戶請(qǐng)求通過(guò)GTP隧道 裝送給GGSN；(4)GGSN將用戶認(rèn)證信息(包括手機(jī)號(hào)碼、用戶賬號(hào)、密碼等)通過(guò)專線送至Radius進(jìn)行認(rèn)證；(5)Paddius認(rèn)證服務(wù)器看到手機(jī)號(hào)等認(rèn)證信息，確認(rèn)是合法用戶發(fā)來(lái)的請(qǐng)求，向DHCP服務(wù)器請(qǐng)求分配用戶地址；(6)Radius認(rèn)證通過(guò)后，由Radius向GGSN發(fā)送攜帶用戶地址的確認(rèn)信息；(7)用戶得到了IP地址，就可以攜帶數(shù)據(jù)包，對(duì)GPRS專網(wǎng)系統(tǒng)信息查詢和業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行訪問(wèn)。(8)訪問(wèn)后關(guān)閉鏈路。