ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・ ｊ 劳 基于Ｚｉｇ Ｂｅｅ无线网络的智能公交站系统 重庆第二师范学院数学与信息工程系 杨 雨 陈 英 李志 【摘要】我国人口基数大，公交出行是人们日常生活中非常重要的出行方式人口稠密，因而乘车出行困难；道路错综复杂，乘客获取信息 少、再加上私家车越来越多，与公交车争抢道路，提高了交通事故率。智能公交站系统为了解决城市交通拥堵、降低交通事故、出行便捷和 安全性、以及空气污染提出了解决方案．．以车载射频芯片与无线通信方法为基础，设计并实现了一种以２ ４Ｇ射频芯片与ｚｉｇＢｅｅ网络融合的系 统．通过Ｍｉｎｉ２４４（）显示公交状况信息 【关键词】ＺｉｇＢｅｅ；公交站 车载ＺｉｇＢｅｅ设备在网络［｝ｌ处ｊ 移动节点的角色，｛ｊ嘤发送数 抛给公交￣ＺｉｇＢｅｅ模块，完成对公交站信息的更新。其硬件主要包 括：ｃＰｕ＃ｎ内存相关模块，外设、时钟和电源管理棚美 块，以及 无线信号收发相关模块。 ２Ｉ２公交站ＺｉｇＢｅｅ模块 公父）ｄｉＺｉｇＢｅｅ模块主要分为两个部分，ＺｉｇＢｅｅ ＣＣ２５３０模块和 Ｍｉｎｉ２４４０ ＡＲＭ９开发板ｆ６】。公交￣ｄｉＺｉｇＢｅｅ模块在ＺｉｇＢｅｅｌｘｘ］络 充当路 由器的角色，主要是协助与移动节点进行通信，完成对公交乍远程识 别和实时状况的导入。相应数据既ｕＴ通过ＺｉｇＢｅｅ网络 传 位机进 行处理平ｆ】应用，也可直接通过ＡＲＭ处理，在公交站的广告值Ｉ 显示。 ２．３嵌入式网关 嵌入式网关采用， ‘州友善公司的ＡＲＭ ９系列Ｍｉｎｉ２４４０， Ｍｉｎｉ２４４０采用了ＡＲＭ ９内核，融合了ＡＲＭ９２０Ｔ处理器，工作于 ｌ８０ＭＨｚ时性能高达２００ＭＩＰＳ，存储器管理单元；３２ｂｉｔ定点ＰＩＳＣ处 理器，改进型ＡＲＭ／Ｔｈｕｍｂ代码交织，增强ｌ｝牛乘法器设计。片内指 令和数 高速缓冲器容景４Ｋ Ｂｙｉｅ￣０１Ｍ Ｂｙｔｅ。选用０ｔ作为 形用户 界面开发工具，操作系统选用Ｌｉｎｕｘ ２．６ ３５，通过公交￣！ｉＺｉｇＢｅｅ模块 进行数据通信，并将信息通过ＧＰＲＳ模块发送给 服务器或者客户 端。同时利用Ｍｉｎｉ２４４０对公交所处位置和预计到站时间进行显示， 同时可以储存多个公交车的信息，包括车上人数、到站时问等。 ２．４ ＧＰＲＳ模块 ＧＰＲＳ模块采用Ｍ３５，尺寸仪为１９．９Ｘ２３．６Ｘ２．６５ｍｍ，是 球最小 的ＧＳＭ／ＧＰＲＳ模块。使用串Ｉ］，通过ＴＸ、ＲＸ以及ＶＤＤ、ＧＮＤ四根 线，完成与嵌入式网关的链按。采 串口ＡＴ指令发送力’式。 ０引言 今的社会，公交站允』 肴每一个城市的角落。人们排队候车 成为符个公交站的一道风景线。长长的排队候乍问题备受关注【ｌ‘ ３１怎样避免卣目候车，便键、安全出行成为人们关注埘象。如图１ 所示，利Ｈ｛物联网技术中的２．４Ｇ射频芯片无线收发技术秆１ＺｉｇＢｅｅ 络技术，通过Ｍｉｎｉ２４４０公交站牌嶷示的智能安全出行成为一种新的 方法。人Ｉ 报站和司机随意停午会出现不同程度上安全问题，弓ｌ入 新技术进行智能化成为发展趋贽。 。１系统概述 系统 作原理： 本项目设汁一种ｆ１助查询公交车信息、避免直目候车的智能化公交 站系统，使 ＣＣ２５３０具备一个ＩＥＥＥＳ０２．１５．４兼容无线收发器，将其安装 在公交１｜１ｉ门处，增强收发信号；公交车的状况信息利用稳定的ＺｉｇＢｅｅ 网络技术，、Ｊ＝ｊ公交午进入公交站ｌ￣ＺｉｇＢｅｅ网络范围时，安犍，Ｍｉ＇ｎｉ２４４０ ＡＲＭ９开发扳的公交站就会进行对公交车的实时状况信息显示Ｉ”】。 ３系统设计 ３．１嵌入式网关设计 使 Ｑｌ设计界面，Ｑｔ拥有良好的ｓｉｇｎａｌ／ｓｌｏｔｓ安全类型、封装机 制以及丰富的应用程序编程接Ｉ－１等优点，采用模块化设计。分为登 录界 、公交车信息管理界丽、公交车实时定位管理界 。 匀之界面主要进行了账号和密码的设计，如 ２所爪 通过后 台数据库进行登录验证，如果账号和密码一致，则进入主 面。 靶＿ ＊懈■＾ 毫ｊ 魁 图１智能化公交站系统原理图 鹤’能化公交站搭配高性能低功耗的ＺｉｇＢｅｅ无线传感恻络技术， 城ｆ 人口密集，乘车高峰【 域科学设置、合理布控的安装，达到 埘公，爻站将要到达的每一辆公交 实时查询，状况更新。 如 ｌ所示智能化公交站系统原理图，结构组成为：车载ＺｉｇＢｅｅ 设符、公交站ＺｉｇＢｅｅ模块、嵌入式网关、ＧＰＲＳ模块、云服务器。 ：作原理：通过公交￣ＺｉｇＢｅｅ模块感应公交车．卜的乍载ＺｉｇＢｅｅ 设备，埘公交牟进行ＩＤ识别。将公交车的身份信息和位置状况通 过ＺｉｇＢｅｅ网络传输，然后汇聚到公交站内的嵌入式网关，最后通过 Ｍｉｎｉ２４４０ ＡＲＭ芯片处理后，在智能化公交站的广告位显示公交车 的化蔑和预计到达的时问，并将信息上传至云服务器。同时ＧＰＲＳ 模块会将 息发送给关注本班次公交车的其他人。实现商闷候车， 提前ｒ斛公交信息的效果。 … ｌ＿… 一ｌⅢ一７．３ ２ 鞠醒龋■簟■—岫罐 两躺螽嘲 图２登录界面 ｔ椭幛ｔ 靳 峰 ｍ¨㈤ ，麟－ 蚺ｌ～一ｔ■■■－ 一 ■’ 帆 ……‘商 糯＾ ■ｈｔ 蝴■ ＿＃■鞲蝌■憾坤 冉 嗡糟啦 ■描撇 孵摊赫桃－ ■¨、栅蝴■ 端 ＆ ＂… 蛐■ ■ 一 《 ’ ＾ … ２系统组成 ２．１车载移动节点 午载ＺｉｇＢｅｅｉ￣备主要是采ｆｌＪＣＣ２５３０模块，工作频率为２．４Ｇ， 极高的接收灵敏度和抗干扰性能， 需极少的外接元器什，合适方 便ｒ史装 公交车内；低功耗，宽电源电压范同（２Ｖ－３．６Ｖ）。 ｉ… ｝ 一 ■ ∞… “ 婀 』 。 ＾ “ Ｊ － ． 图３当前公交车的信息 （下转第ｌ ９０页） 基金项目：重庆市教委科学技术研究项目资助（Ｎ ｃ）ＫＪ１４０１４１３）；市级大学生创新训练项目‘‘基于ｚｉ ｅｅ无线网络的智能公交站系 统”（２０１ ５１４３８８３７９）；重庆第二师范学院校级青年项目“一种压电功能的幼儿园监控穿戴系统”（ＫＹ２０１ ５４４Ｃ） ・１ ８４・屯早世界 ＥＬＥＣＴＲＯＮｌＣＳ ＷＯＲＬＤ・ 按照上述方法对六组数据进行数据分割以及样本熵 ‘算，计算 结果如表２所示，对应的数据分别是Ｂ节律和８节律的样本熵均值。 从睡眠规律的角度来看，随着睡眠的深入，Ｂ节律和６节律 的样本熵值逐渐增大，即 节律和６节律复杂性增强。当人处于深 度睡眠时，脑部活动极其复杂，所样本熵值最大。而从样本熵均值 的角度来看，睡眠各期脑电节律Ｂ节律和６节律样本熵均值都不相 等，即在不同睡眠状态卜的脑电节律０节律和６节律的样本熵值波 动范围小，总能找出任一个睡眠期与其他睡眠期的Ｂ节律和８节律 样本熵均值不相等，并且能较容易区分不同的睡眠状态。综上，通 过脑电节律样本熵的方法町以用来区分睡眠的各个分期。 表２多组数据Ｂ节律／５节律样本熵均值 Ｐｕｂｌｉｃａｉｔｏｎ，１％８． 舫 『２１王菡侨．有关美国睡眠医学学会睡眠分期的最新判读标；住指 南解析卟诊断学理论与实践，２｛ｉ｝０９，８（６）：５７５—５７８． 【３ｌＬｉａｎｇ ＳＦ，Ｋｕｏ ＣＥ，Ｈｕ ＹＨ，ｅｔ ａ１．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｔａｇｅ ｓｃｏｒｉｎｇ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈａｎｎｅｌ ｓｌｅｅｐ ＥＥＧ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｍｕｌｔｉｓｃａｌｅ ｅｎｔｒｏｐｙ ａｎｄ ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅ ｍｏｄｅｌｓ［Ｊ】．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅ ｌ１ｔ，２１）１２，６１（６）：１６４９—１６５７． 【４ ＪＨｓｕ ＹＬ，Ｙａｎｇ ＹＴ，Ｗａｎｇ ｊｓ，ｅｔ ａｌ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｌｅｅｐ ｓｔａｇｅ ｒｅｃｕｒｒｅｎｔ ｎｅｕｒａｌ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｒ ｕｓｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ＥＥＧ ｓｉｇｎａｌｓＵ】． Ｎｅｕｒｏｃｏｍｐｕｔｉｎｇ，２０１３，１０４：１０５—１１４． １５１王巧兰，季忠，秦树人基于小波变换的脑电噪声消除方ａ－［１】重 庆大学学４Ｐ－：自然科学版，２００５，２８（７）：１５—１７． 【６ｌＫｅｍｐ Ｂ．Ｔｈｅ Ｓｌｅｅｐ—ＥＤＦ ＤａｔａｂａｓｅＵ】２０｛ｉ）９．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ． ｐｈｙｓｉｏｎｅｔ．ｏｒｇ／Ｆ’ｈｙｓｉｏｂａｎｋ／ｄａｔａｂａｓｅ／ｓｌｅｅｐ—ｅｄｆ／． ｆ７１李亚品，罗晓曙等．基于ＤＨＷＰＴ的脑电基本节律特征提取【Ｉ】． 广西师范大学学报，２（）（】６，２４（３）：９—１２． １８１燕楠，王址等基于样本墒注意力脑电特征信息提取与分类 西安交通大学学报，２００７，４１（１Ｏ）：１２３７－１２４１． 作者简介： ４结束语 张由明（１９８９一），安徽芜湖人，硕士研究生，现就读于重庆 邮电大学。 与脑电的非线性分析方法比较，本文提出的方法可以更细致地 林金朝（１９６６一），四川蓬溪人，博士，教授，现就职于重庆 对不同睡眠状态下腑电基本节律的变化进行分析；同时睡眠各期的 邮电大学，主要研究方向：无线通信系统与数字医疗系统及其交叉 脑电节律ｆｊ节律和６节律样本熵均值的大小不相等，可以用来 领域的理论、技术、方法和应用研究。 区分睡眠各分期，为睡眠分期提供了新的途径。利用样本熵对 严博文（１９８６一），重庆云Ｆｏｒ＆，实习研究员，现就职于第三 单通道睡眠脑电进行分期的研究，可为其他信号的特征提取提供 军医大学第三附属医院野战外科研究所，主要研究方向：远程医疗 理论与实验依据，也为利 脑电信号进行监护与治疗提供了一种可 系统研究。 行的方法。 吴宝明【通讯作者】（１９６２一），江苏苏州人，博士，研究 员，现就职于第三军医大学第三附属医院野战外科研究所，主要研 参考文献 究方向：生物医学信号检测处理、智能医学仪器、野战救护信息化 ［１ ＪＲｅｃｈｔｓｃｈ；￣ｅｎ Ａ，Ｋ￣ｄｅｓ Ａ Ａ Ｍｍ１ ｏｆＳｔａｎ＆ｕ＇ｄｉｚｅｄ Ｔｅｍ］ｈａｏｌｏｇｙ，Ｔｅｃｌ＇ｍｉｑｕｅｓ 技术与装备 ｕ１ｄ Ｓｃｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｌｅｅｐ Ｓｔａｇｅｓ ｄＨｕｒｎａ］ｍ，ｂｊｅｃｔｌｍｌ Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ．ＵＳＡ：ＮＩＨ （上接第１蹦页） 公交车信息管理界面用来显示当前公交车的一些基本信息，如 图３所示。通过是ＺｉｇＢｅｅ网络，接收车载移动节点的数据，可以查 ４结语 看即将到站的公交车ＩＤ号，车上人数，预计到达时间等。 公交车实时定位管理界面，如图４所示。通过感应车载ＺｉｇＢｅｅ 本文利用成熟的ｚｉｇＢｅｅ网络技术，在城市乘车密集点，进行智能 设备，可以得剑公交车的大概位置，再通过ＺｉｇＢｅｅ白带的定位功 化公交站的合理布控。采用Ｍｉｎｉ２４４０嵌入式开发板搭载Ｌｉｎｕｘ系统，不 能，可以发送相关数据进行精确定位，使用算法，最后将位置数据 仅对于后期的功能扩张有很大帮助，而且体积小、便捷，易于安装在公 信息传入嵌入式网关中。崩户点击公交车ＩＤ号，可以通过地图实时 交站的广告位；且占用面积小。利用ｚｉｇＢｅｅ中的定位技术，实现定位和 查看公交车的位置。 数据传输，建立起以公交站为中心的自助查询、智能候车的系统。 ３．２ ＺｉｇＢｅｅ网络 ＺｉｇＢｅｅＩ＊ｘ］络，启动完成ＺｉｇＢｅｅ网络初始化，通过公交站ＺｉｇＢｅｅ 参考文献 模块建立网络，车载移动节点加入网络，并发送和处理的命令；公 …樊冰，孙文胜ｚｉｇＢｅｅ技术及其应用研究 大众科技，２００７（６）：３１—３２． 交￣ＺｉｇＢｅｅ模块收发数据，通过ｚｉｇＢｅｅ网络传送，上传至上位机 【２】张辉宜，陶永智能公交系统的设计与实现…中国仪器仪 最后通过ＧＰＲＳ模块完成入网，建立通信。 表，２００７（１ Ｉ）：４６—４８． 【３】李萌．基于物联网的智能公交系统的设计与实现卟科技创业 家 ２ｏ１３（１ １）：２４０． 蠡ｌ暖ｌ ｌ堆帮囊肇ｌ ｌ鞭蠹－唾 ｌ谨蠢ｌ ｌ鞭嚣１ 盛宴聱ｌ 母 骂薛鼙采奔 筛３ 【４】李英，周伟，郭世进．上海公共交通网络复杂性分析【Ｉ１系统工 程．２００７（１）：３８—４１． 【５１龙安国．基于ＧＰＳ／ＧＰＲＳ的智能公交系统的设计与实现…．通 信技术，２００９（１）：３２６—３２７． ｆ６】朱开宇，刘佳宇，安永丽，王文辕，王烽源．基于ＺｉｇＢｅｅ的城市智 能公交网络系统【Ｊ１．单片机与嵌入式系统应用，２０（Ｊ８（０３）． 作者简介： 杨雨（Ｉ９９５一），男，重庆大足人，大学本科，研究方向：无 线传感网络、物联网技术。 李志（Ｉ９８４一），男，四川遂宁人，研究生，讲师，研究方 向：无线传感网络、物联网技术。 通讯作者：陈英（１９９２一），女，重庆人，大学本科，研究方 向：无线传感网络、物联网技术。 图４公交车的当前位置 ・１９（）・屯子世界
