基于GPS的公交车自动报站系统

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2012 年 第1期 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 科技信息
城市公共交通是城市建设和发展的重要组成部分，是影响国民经
济和社会发展的具有全局性、先导性的基础产业。由于公交司机要兼
顾开车、监票和报站，难免会存在隐患。因此，对自动报站系统的需求
也日益强烈。应用自动报站系统既可以节省员工开支，增强公司效益，
又可以利用报站器播报标准的普通话，使各城市更利于交流和发展。
本文主要研究基于GPS 模块的公交车自动报站系统， 主要从以
下三个关键点对系统进行设计：GPS 数据的获取， 以实现公交车行车
路线的自动卫星定位；GPS 数据的识别， 以实现公交车行车站点的自
动识别；根据接受的GPS 数据，实现公交车行车站点的语音自动播报
及站点的显示。
1 系统的总体设计
整个系统主要由C8051F320 单片机（具有2304 字节的内部数据
RAM，16KB 的FLASH）、LEA-4H 的GPS 模块、OLED 液晶显示模块和
ZY1420 语音模块组成。通过单片机C8051F320 获取GPS 定位的地理
坐标信息，并对获得的数据作处理，自动判别当前行车的站点位置信
息，当达到一定范围要求时，通过控制ZY1420 语音模块进行相应站
点的自动语音播报，同时，在OLED 显示屏上显示当前站点的信息。
2 GPS 信息的接收与处理
GPS 即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是
一个由覆盖全球的24 颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在
任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4 颗以上卫星，以保证
卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时
等功能。
本文采用了瑞士u-blox 公司的LEA-4H 型GPS 模块， 其灵敏度
高，启动速度快，精度高。它可通过RS232 串口与MCU 进行数据传
输，这些数据包括经度、纬度、海拔高度、时间、卫星使用情况等基本信
息。基于GPS 的定位依据这些基本数据来完成整套定位系统软件。它
支持NMEA-0183 输出格式。
本系统所用的GPS 接收数据格式为GGA 位置测定系统定位资
料。
Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS 定位信息格式说明：
$GPGGA,hhmmss.ss,Latitude,N,Longitude,E,FS,NoSV,HDOP,msl,m,
Altref,m,DiffAge,DiffStation*cs
UTC 时间，hhmmss（时分秒）格式
纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输）
纬度半球N（北半球）或S（南半球）
经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0 也将被传输）
经度半球E（东经）或W（西经）
GPS 状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估
算
正在使用解算位置的卫星数量（00~12）（前面的0 也将被传
输）
HDOP 水平精度因子（0.5~99.9）
海拔高度（-9999.9~99999.9）
地球椭球面相对大地水准面的高度
差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不
是差分定位将为空）
差分站ID 号0000~1023（前面的0 也将被传输，如果不是
差分定位将为空）
3 GPS 数据处理
在成都理工大学校园内建立了5 个站点位置地理坐标数据库，每
个站点为一个二维数组，每组有两个数据，分别为经度、纬度。GPS 接
收到数据之后，经过对采集到的数据进行处理，与数据库中的数据进
行对比，在相应站点周围一定距离范围之内，启动语音自动报站。根据
不同站名获取不同的语音段首地址，报站时间长短利用定时器进行延
时。
为了实现站点的自动识别，在公交车行车时，可以动态获取当前
行车位置坐标P1， 通过计算当前行车位置和站点位置P2 的距离，实
现是否到站的判断。由空间两点距离计算公式可以得到P1 和P2 点的
距离。
S=姨(x1-x2)2+(y1-y2)2
上式中，S 表示距离，x1，y1 表示当前行车位置坐标P1，x2，y2 表
示站点位置坐标P2。P1、P2 可以作为两点对应的直角坐标，也可以作
为两点对应的经纬度。通过距离与经纬度的比值得出经纬度每变化一
秒距离变化的数量。表1 及表2 说明了五个站点的经纬度原始数据和
处理之后的数据分析。
由表2 的经纬度每变化一秒距离变化值的4 个数据取平均值可
得当经纬度变化1 秒时对应的距离变化约27.6 米。
因为数据精确度不高，所以粗略的定位在周围2 秒范围内就开始
报站。在程序中建立数据库的时候只用保留秒的数值就能保证实验的
要求精度，因此为了简便程序运算，采用整数进行运算。
基于GPS 的公交车自动报站系统
宋茜茜1 丁卫撑1 庹先国1,2
(1.成都理工大学核技术与自动化工程学院四川成都610059；
2.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059)
【摘要】目前公交车上采用的公交报站系统具有语音和显示报站的基本功能，但由于报站时采用司机手动切换，一方面增加了司机的劳
动强度，另一方面由于司机的错误操作，容易造成乘客误下或漏下，对公交运行带来很多不便。本文以GPS 实现公交车行车路线的自动定位为
任务，通过单片机C8051F320 获取GPS 定位的地理坐标信息，并对获得的数据作处理，自动判别当前行车的站点位置信息，当达到一定范围要
求时进行相应站点的自动语音播报，同时显示当前站点的信息。该系统结构简易，实现了公交车报站的智能化，具有良好的应用前景。
【关键词】公交报站系统；GPS；定位；语音播报；OLED 显示
The Design of Automatic Bus-stop Annunciation System
SONG Qian-qian1 DING Wei-cheng1 TUO Xian-guo1，2
(1.The College of Nuclear Technology and Automation Engineering,Chengdu University of Technology,Chengdu Sichuan ，610059, China；
2.Key Laboratory of Earth Exploration & Information Technology of Ministry of Education, Chengdu University of Technology,Chengdu
Sichuan，610059, China)
【Abstract】The Bus Stop Announcement system has two basic function: voice and display announcement, however, announcement of bus stop
relied on manual operation of bus driver which could increase drivers’ work and a lot inconvenient of traffic for mistaking take off when drivers’
faulty operation. This essay discussed how to use single chip C8051F320 to get information of geographic location from GPS and to process these
attained data then distinguish the positional information, when reach to a certain scope, the announcement can be made by voice of the bus stop
information. This system is a simple and intelligent Bus Stop Announcement system which has a good application prospect.
【Key words】Bus stop announcement system； GPS； Location； Voice broadcast； OLED display
~科教前沿~
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科技信息 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2012年 第1期
科
●
表1 原始数据表
注：距离的测量是以一个参照物为指定原点所测的数据。
表2 数据处理表
4 结论及发展前景
本文针对公交车GPS 自动报站进行研究，通过理论分析、公式推
导、硬件开发、软件调试研制成GPS 自动语音报站器，改变了传统公
交车语音报站器必须由司机控制才能工作的落后方式。随着GPS 技
术的发展成熟，GPS 产品成本的降低，使GPS 产品得到了空前广泛地
应用开发。GPS 产品目前已经从军事应用为主体转变为军民两用，其
主要应用领域包括交通导航、地理定位、土地资源调查和农作物估产
与检测，灾害检测与评估等方面。
【参考文献】
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示，2008，2，23(1).
［2］童长飞，编.C8051F 系列单片机开发与C 语言编程[M].北京:北京航空航天大
学出版社，2005.
［3］颜世强，李树广.公交车自动报站系统的设计[J].工业控制计算机，2004，(06).
［4］C8051F 系列单片机开发与C 语言编程(含光盘)[J]. 单片机与嵌入式系统应
用，2004(10).
作者简介：宋茜茜（1986—），女，甘肃兰州人，硕士研究生，测试计量技术与
仪器专业。
［责任编辑：汤静］
标号名称
数据(四舍五入
取一位小数)
经纬度每变化
一秒距离变化
的数量
1 三角草坪与前门经纬度距离8.36″
24.8m/s 三角草坪与前门直线距离207.4m
2 图书馆与三角草坪经纬度距离4.85″
28.6m/s 图书馆与三角草坪直线距离138.9m
3 能源学院与图书馆经纬度距离9.09″
26.6m/s 能源学院与图书馆直线距离241.9m
4 六教与能源学院经纬度距离3.94″
30.7m/s 六教与能源学院直线距离131.2m
标号站名经度纬度
1
前门104°08′09.385″ 30°40′30.877″
距离-1157.3m -176.2m
2
三角草坪104°08′17.245″ 30°40′33.737″
距离-1345.0m -88.0m
3
图书馆104°08′21.185″ 30°40′36.572″
距离-1237.2m -0.4m
4
能源学院104°08′30.142″ 30°40′35.049″
距离-1001m -52.8m
5
六教104°08′31.440″ 30°40′38.767″
距离-966.3m 63.3m
~科教前沿~】
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2014-10-1 07:11 上传

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