基于GPS的道口警報、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)設(shè)計

葉海+祁順然+鄭湘群+楊棕根+張濤

摘 要 基于GPS的站臺播報、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)設(shè)計是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機stm32f103c8t6控制語音播報系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進行報站和預(yù)報站警示列車的接近，達到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個手機應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達的信息對列車位置實時監(jiān)測，可以給使用此手機APP的乘客提供最及時的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時間。其未來的發(fā)展是把手機搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實踐結(jié)果表明站臺播報以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機PIS系統(tǒng)能把列車運行情況及時地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當代社會對鐵路運輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機PIS系統(tǒng)；實時監(jiān)測；警示；地圖實時顯示

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計背景

在如今各項交通運輸方式并存的世界中，鐵路運輸成本低、速度快的優(yōu)點和外部需求量高的形勢使其成為了一個必不可少的交通運輸方式，故對其進行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進創(chuàng)新是十分重要的?，F(xiàn)階段，火車運行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)火車位置的實時監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴重威脅人們的人身安全，火車晚點的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計目的及意義

道口警示及LED顯示和實時監(jiān)測是鐵路運輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運行狀態(tài)，同時也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)來得到機車在運行過程中的實時動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個合適的時間安排，滿足大眾對鐵路運輸更高標準服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機車何時到達的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運，但之后也可以運用于貨物運輸中。實時監(jiān)控使貨物運輸線路更加安全。

設(shè)計意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計劃，減輕春運壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運行情況，并且也可以將列車的運行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機上面，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實現(xiàn)語音播報和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機上，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實現(xiàn)多個列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進行實時、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個問題，給乘客提供最直觀最及時的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計劃乘車時間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實現(xiàn)列車的語音報站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標準或非標準的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實現(xiàn)語音播報功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進行正常的語音播報。將多個模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)了語音播報和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實時位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進行報站和預(yù)報站。在可以顯示功能和播報功能的同時，我們首先建立一個服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個手機APP應(yīng)用軟件形成手機PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實現(xiàn)有關(guān)計算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實現(xiàn)上述功能。（硬件實現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實物圖

5 手機PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個列車的實時信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個列車同時顯示）。這樣既可以了解多個列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時信息。

場景一未乘車時，想知道車還有多久到a地。場景二.當乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點，他需要知道能否在13點趕上他要換乘的車。場景三.當乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財大時系統(tǒng)給出按照目前時間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機以及程序軟件的結(jié)合運用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運）時提高出行效率保證客運安全做出了貢獻。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進行了改進。下一步的工作應(yīng)當是此成果推廣到貨運列車，并進行實用性的研究與檢驗。

手機應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實用創(chuàng)新型開發(fā)項目。

參考文獻

[1]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]孫會琴，郭立煒，等.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[3]陳志旺，等.卓越工程師培養(yǎng)計劃[M].電子工業(yè)出版社，2012.endprint

摘 要 基于GPS的站臺播報、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)設(shè)計是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機stm32f103c8t6控制語音播報系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進行報站和預(yù)報站警示列車的接近，達到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個手機應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達的信息對列車位置實時監(jiān)測，可以給使用此手機APP的乘客提供最及時的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時間。其未來的發(fā)展是把手機搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實踐結(jié)果表明站臺播報以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機PIS系統(tǒng)能把列車運行情況及時地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當代社會對鐵路運輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機PIS系統(tǒng)；實時監(jiān)測；警示；地圖實時顯示

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計背景

在如今各項交通運輸方式并存的世界中，鐵路運輸成本低、速度快的優(yōu)點和外部需求量高的形勢使其成為了一個必不可少的交通運輸方式，故對其進行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進創(chuàng)新是十分重要的?，F(xiàn)階段，火車運行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)火車位置的實時監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴重威脅人們的人身安全，火車晚點的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計目的及意義

道口警示及LED顯示和實時監(jiān)測是鐵路運輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運行狀態(tài)，同時也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)來得到機車在運行過程中的實時動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個合適的時間安排，滿足大眾對鐵路運輸更高標準服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機車何時到達的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運，但之后也可以運用于貨物運輸中。實時監(jiān)控使貨物運輸線路更加安全。

設(shè)計意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計劃，減輕春運壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運行情況，并且也可以將列車的運行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機上面，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實現(xiàn)語音播報和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機上，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實現(xiàn)多個列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進行實時、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個問題，給乘客提供最直觀最及時的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計劃乘車時間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實現(xiàn)列車的語音報站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標準或非標準的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實現(xiàn)語音播報功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進行正常的語音播報。將多個模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)了語音播報和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實時位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進行報站和預(yù)報站。在可以顯示功能和播報功能的同時，我們首先建立一個服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個手機APP應(yīng)用軟件形成手機PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實現(xiàn)有關(guān)計算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實現(xiàn)上述功能。（硬件實現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實物圖

5 手機PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個列車的實時信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個列車同時顯示）。這樣既可以了解多個列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時信息。

場景一未乘車時，想知道車還有多久到a地。場景二.當乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點，他需要知道能否在13點趕上他要換乘的車。場景三.當乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財大時系統(tǒng)給出按照目前時間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機以及程序軟件的結(jié)合運用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運）時提高出行效率保證客運安全做出了貢獻。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進行了改進。下一步的工作應(yīng)當是此成果推廣到貨運列車，并進行實用性的研究與檢驗。

手機應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實用創(chuàng)新型開發(fā)項目。

參考文獻

[1]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程[M].北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]孫會琴，郭立煒，等.基于LabWindows/CVI的虛擬儀器設(shè)計與應(yīng)用[M].電子工業(yè)出版社，2005.

[3]陳志旺，等.卓越工程師培養(yǎng)計劃[M].電子工業(yè)出版社，2012.endprint

摘 要 基于GPS的站臺播報、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)設(shè)計是結(jié)合GPS系統(tǒng)傳達列車信息到服務(wù)器，一方面通過核心單片機stm32f103c8t6控制語音播報系統(tǒng)和LED光帶在指定位置進行報站和預(yù)報站警示列車的接近，達到在道口警示行人（尤其是殘疾人）注意安全的目的；另一方面附加一個手機應(yīng)用軟件通過GPS系統(tǒng)傳達的信息對列車位置實時監(jiān)測，可以給使用此手機APP的乘客提供最及時的列車信息，以便乘客能夠更好地安排乘車時間。其未來的發(fā)展是把手機搜索的數(shù)據(jù)反映于地圖之上，使信息更加直觀明了。其實踐結(jié)果表明站臺播報以及LED光帶顯示能夠有效的警示行人或乘客而手機PIS系統(tǒng)能把列車運行情況及時地傳遞給列車上及列車外的人，這兩種功能都能符合當代社會對鐵路運輸越來越高的安全及服務(wù)要求。

關(guān)鍵詞 GPS系統(tǒng)；手機PIS系統(tǒng)；實時監(jiān)測；警示；地圖實時顯示

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）09-0031-02

1 設(shè)計背景

在如今各項交通運輸方式并存的世界中，鐵路運輸成本低、速度快的優(yōu)點和外部需求量高的形勢使其成為了一個必不可少的交通運輸方式，故對其進行質(zhì)量的提升和技術(shù)的改進創(chuàng)新是十分重要的?，F(xiàn)階段，火車運行調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)可以實現(xiàn)火車位置的實時監(jiān)測，但只是為全鐵路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺，乘客無法使用也無法獲知列車的即時動態(tài)。而隨著網(wǎng)絡(luò)、手機軟件等高科技的普及以及人們生活水平的提高，現(xiàn)有的列車服務(wù)已然不能滿足乘客的需求。加上在有鐵軌的路口交通事故頻發(fā)嚴重威脅人們的人身安全，火車晚點的情況經(jīng)常發(fā)生，讓部分乘客對列車服務(wù)系統(tǒng)失去了信心。

2 設(shè)計目的及意義

道口警示及LED顯示和實時監(jiān)測是鐵路運輸日常管理工作中十分重要的內(nèi)容，其好壞關(guān)系到列車正常運行狀態(tài)，同時也關(guān)系到人們出行的便利。

本系統(tǒng)是基于GPS的道口警示、LED光帶和手機PIS系統(tǒng)來得到機車在運行過程中的實時動態(tài)。

1）一方面方便乘客對列車乘坐和換乘有一個合適的時間安排，滿足大眾對鐵路運輸更高標準服務(wù)的需求和解決乘客常常不知機車何時到達的動向問題。

2）另一方面行人通過語音預(yù)警以及LED在道口或站臺處顯示線路預(yù)警是否有列車即將到達，以保障行人（尤其是殘疾人）或乘客的人身安全。

3）雖然其只針對于鐵路客運，但之后也可以運用于貨物運輸中。實時監(jiān)控使貨物運輸線路更加安全。

設(shè)計意義：在提高安全性的基礎(chǔ)上，為乘客及路人提供更人性化的交通服務(wù)，方便乘客合理安排出行計劃，減輕春運壓力，使乘客安全回家。

3 技術(shù)和服務(wù)性分析

通過對ARM芯片，MzTH17V10模塊，APC220模塊等芯片的學(xué)習(xí)和了解，設(shè)計出電路圖，并且根據(jù)電路在KEIL軟件里面進行編程，生成HEX文件并讀入ARM芯片中。其已經(jīng)可以通過虛擬儀器來模擬列車的運行情況，并且也可以將列車的運行情況通過無線模塊傳輸?shù)紸RM單片機上面，來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，最終實現(xiàn)語音播報和線路顯示的功能。

通過軟件開發(fā)與服務(wù)端的建立，在手機APP上面，我們通過服務(wù)端的存儲的信息，并通過對列車數(shù)據(jù)的處理再經(jīng)手機PIS應(yīng)用軟件將數(shù)字信息反映于手機上，目前已經(jīng)可以實現(xiàn)。接下來將會將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的圖像信息，現(xiàn)在的百度地圖已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)單點的定位系統(tǒng)，對于在地圖上動態(tài)顯示多個列車的信息，只需要將查找列車位置的方法進行連續(xù)的調(diào)用，這樣就能在地圖軟件上面實現(xiàn)多個列車動態(tài)移動的功能。鐵路局目前運用TDCS系統(tǒng)可對全局的行車進行實時、集中、透明指揮，但本系統(tǒng)專注于客戶端的開發(fā)，為了行車安全考慮，之后只要將本系統(tǒng)對接至鐵路局，就可以既保證信息安全又給乘客提供了更加人性化的安全服務(wù)。而今年春節(jié)期間由百度開發(fā)的“拆分路段回家”一經(jīng)推出就受到乘客熱捧，足見乘客對出行規(guī)劃類服務(wù)的渴求之迫切。然而這個功能只能指導(dǎo)路線，卻無法提供列車信息，在增發(fā)列車和列車延遲的現(xiàn)象非常嚴重的節(jié)假日期間仍然會有讓乘客錯過列車或久久等待的情況發(fā)生，最終導(dǎo)致大量人員在車站滯留以致帶來很多安全隱患。由于列車資源分配不夠合理，而本系統(tǒng)可以解決這個問題，給乘客提供最直觀最及時的列車信息，以便乘客能夠合理安排出行計劃乘車時間，使乘客在節(jié)假日尤其是春節(jié)期間 “安全回家”！故其有很大的可行性。

4 主要工作原理及功能模擬

本作品主要通過使用ARM芯片（如圖1），結(jié)合實現(xiàn)列車的語音報站和LED光帶（如圖2）顯示功能的MzTH17V10模塊（如圖3）以及外部接口采用透明數(shù)據(jù)傳輸方式，能適應(yīng)標準或非標準的用戶協(xié)議收發(fā)數(shù)據(jù)的APC220模塊（如圖4），再加以LED光帶來通過接受的信息做一個列車線路的顯示功能。通過SYN6288語音芯片（如圖5）和APC220模塊來實現(xiàn)語音播報功能，但由于SYN6288作為語音芯片輸出信號有點小，所以要利用SNAP01功放芯片來將信號放大，從而才能進行正常的語音播報。將多個模塊結(jié)合在一起轉(zhuǎn)接板實現(xiàn)了語音播報和LED光帶顯示的共同效果。其列車信息的接受是通過GPS確定列車實時位置，將相應(yīng)信息發(fā)送至服務(wù)器，根據(jù)服務(wù)器傳送數(shù)據(jù)到道口或站臺使其控制LED光帶和語音模塊進行報站和預(yù)報站。在可以顯示功能和播報功能的同時，我們首先建立一個服務(wù)端和數(shù)據(jù)庫，再利用Visual studio開發(fā)的一個手機APP應(yīng)用軟件形成手機PIS系統(tǒng)，三者結(jié)合網(wǎng)絡(luò)傳送信息，動態(tài)顯示列車的運行狀態(tài)。最后通過KEIL軟件來簡單快捷地實現(xiàn)有關(guān)計算和圖形算法，并保證算法的正確性和可靠性來實現(xiàn)上述功能。（硬件實現(xiàn)模擬圖如圖7、圖8）

圖7 虛擬儀器圖

圖8 LED光帶實物圖

5 手機PIS應(yīng)用操作與地圖功能介紹（場景模擬）

手機PIS應(yīng)用操作通過網(wǎng)絡(luò)查詢后可以接受到列車的動態(tài)數(shù)字信息，同時還可將數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，在地圖上將各個列車的實時信息十分直觀地顯示出來（可以看到多個列車同時顯示）。這樣既可以了解多個列車的信息，方便用戶查詢，也能幫助乘客選擇最合適最優(yōu)的出行計劃：在選擇目的地后，選擇的列車通過程序控制將其在地圖上顯示為綠色（即將換乘）或紅色（正在乘坐），方便用戶識別所選列車，更好的實現(xiàn)在地圖上查詢列車的即時信息。

場景一未乘車時，想知道車還有多久到a地。場景二.當乘客乘坐的列車已經(jīng)晚點，他需要知道能否在13點趕上他要換乘的車。場景三.當乘客坐在1號列車上-紅色，假如想要去西南財大時系統(tǒng)給出按照目前時間可換乘的列車-綠色，選擇一條線路再按系統(tǒng)提示后進行換乘-紅綠重合。（以下是軟件部分功能模擬實現(xiàn)舉例，如圖9、圖10）

圖10 換乘狀態(tài)顯示

6 結(jié)論和應(yīng)用前景

本文應(yīng)用單片機以及程序軟件的結(jié)合運用以及調(diào)試檢測工具對交通中的待車以及安全警示問題進行了比較巧妙地解決，保障了行人（尤其是殘疾人）和乘客的人身安全以及乘車的秩序安全，其取得了相當好的結(jié)果。為方便乘客乘車以及在客流量過大（如春運）時提高出行效率保證客運安全做出了貢獻。

但是，本系統(tǒng)的工作僅僅是針對鐵路客運，并且就待車秩序安全，出行安全和人身安全進行了改進。下一步的工作應(yīng)當是此成果推廣到貨運列車，并進行實用性的研究與檢驗。

手機應(yīng)用軟件是近十多年發(fā)展起來的新型機器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用工具，乘客對于網(wǎng)絡(luò)檢測與信息查詢的接受運用非常普遍，而本系統(tǒng)結(jié)合最貼近乘客生活的工具，方便乘客采用，并且解決了大多數(shù)乘客的乘車問題，之后本系統(tǒng)把手機接受的數(shù)字信息轉(zhuǎn)化為地圖上的動態(tài)圖像信息，還與目前針對春運提出的百度地圖“拆分路段回家”的功能相結(jié)合。大大提高春運期間乘客轉(zhuǎn)送率，減輕春運壓力，讓乘客春節(jié)回家，安全又省心。是十分具有前景的實用創(chuàng)新型開發(fā)項目。

參考文獻

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