譚錦榮，余耀堂

（廣東麗普盾高新科技有限公司，廣東 佛山 528000）

一種遠程維護自動公交報站器的設(shè)計

譚錦榮，余耀堂

（廣東麗普盾高新科技有限公司，廣東 佛山 528000）

針對傳統(tǒng)報站器現(xiàn)場維護模式的弊端，設(shè)計一種完全基于遠程維護的自動報站器，采用文本轉(zhuǎn)語音模塊，實現(xiàn)遠程轉(zhuǎn)線、遠程更新線路信息、遠程更新站點信息，并給出實際應(yīng)用中遇到的問題及解決辦法。

報站器；遠程維護；文本轉(zhuǎn)語音；遠程轉(zhuǎn)線；遠程更新

由于私家車普及導致交通擁堵情況越來越嚴重，國內(nèi)各大城市均大力發(fā)展公交系統(tǒng)并倡導公交出行[1]。但伴隨著公交運營的區(qū)域范圍越來越廣、線路越來越多、路面公交數(shù)量越來越龐大、臨時調(diào)班和臨時轉(zhuǎn)線的情況越來越日?；痆2]，傳統(tǒng)的錄音報站、現(xiàn)場轉(zhuǎn)線、現(xiàn)場更新線路信息、現(xiàn)場更新站點信息的現(xiàn)場化維護模式[3-4]已經(jīng)不能滿足需求，其耗時、耗力、耗財?shù)谋锥艘呀?jīng)逐步體現(xiàn)，公交公司的維護工作往往跟不上，從而導致越來越多的乘客投訴，市民公交出行意愿大受影響[5]。因此，如何實現(xiàn)遠程轉(zhuǎn)線、遠程更新線路信息、遠程更新站點信息成為迫切解決的關(guān)鍵問題。這里介紹一種完全基于遠程維護的全自動公交報站器。

1 報站器的硬件設(shè)計

從硬件上來說，要真正實現(xiàn)遠程維護就必須具備兩個基本功能：無線通信以及文本轉(zhuǎn)語音TTS（Text to Speech）。其中無線通訊功能保證后臺與前端報站器之間的遠程通訊，是遠程維護得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)；TTS功能則是實現(xiàn)遠程維護的關(guān)鍵，傳統(tǒng)的報站器主要受制于語音報站，采用錄音方式而無法實現(xiàn)遠程維護。硬件設(shè)計原理框圖如圖1所示。

MCU采用飛利浦公司的LPC2378[6]。該芯片是一款基于ARM的微控制器，其工作頻率高達72MHz，支持在應(yīng)用編程（IAP）功能，具備1個USB2.0全速接口、4個UART、2路CAN通道、1個SPI接口、2個同步串行端口、3個I2C接口、1個I2S接口和MiniBus接口。因此，基于該MCU開發(fā)的產(chǎn)品具有高速、擴展能力強、支持遠程升級等優(yōu)點。

TTS模塊采用科大訊飛公司的XFS5051CE[7]。該芯片可實現(xiàn)中文合成、英文合成、中英文混讀，還支持粵語、四川話、湖南話等6種方言的合成；芯片支持UART、I2C、SPI三種通訊方式，指令簡單明了。

無線通信模塊采用華為公司的MG323[8]。該模塊支持 GSM4頻（GSM850、GSM900、DCS1800、PCS1900），外部提供1個UART接口，可以支持短消息、電話本管理、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、嵌入式TCP/IP等功能，且性能穩(wěn)定。

GPS模塊采用臺灣環(huán)天衛(wèi)星公司的ET314[9]。該導航模塊具有性能穩(wěn)定、搜星能力強、外圍電路簡單的特點。

存儲器采用大容量的Flash芯片，用于本地保存一定數(shù)量的線路站點信息。

人機界面主要包括LCD及按鍵，其中LCD支持當前線路、當前站點、下一站點、速度、方向、上下行等信息的顯示。

報站LED包括車內(nèi)報站LED及前后路牌LED。

2 報站器的工作流程及算法

2.1 自動報站器的工作流程

自動報站器的工作流程如圖2所示。報站器支持本地保存一定數(shù)量的線路站點信息。線路站點信息數(shù)據(jù)格式均為文本，不涉及人工錄音等音頻文件；線路站點信息可以隨時通過無線方式由后臺修改，報站器的當前報站線路也可以通過后臺遠程設(shè)置。

當報站器選定當前線路后便進入到自動報站工作狀態(tài)。報站器每秒鐘獲取一次GPS經(jīng)緯度坐標并進行以下相關(guān)判斷：上下行判斷、進站判斷、出站判斷、超速/飛站/越站等警情判斷。當上下行狀態(tài)發(fā)生改變時，報站器便更新路牌LED；當車輛進站時，報站器控制車載喇叭、車內(nèi)LED播報當前站信息；當車輛出站時，報站器則進行預(yù)報下一站信息；當有警情觸發(fā)時，報站器會實時上報警情，并對相關(guān)警情信息進行本地保存。

2.2 進/出站判斷算法

車輛進/出站判斷原理如圖3所示。假設(shè)點S為站點的中心，以S為中心作一矩形，此矩形即為站點的進站區(qū)域，報站器保存每一個站點的序號、中心點S經(jīng)緯度坐標、矩形長A、矩形寬B、LED報站名稱、國語報站名稱、粵語報站名稱，以上站點的基本信息均可以通過遠程方式隨時修改，以便對報站作校正及優(yōu)化。

當報站器檢測到車輛進入矩形區(qū)域，則報站器觸發(fā)一條播報當前站的指令，并緩存記錄當前站點的進出站狀態(tài)；當報站器檢測到車輛離開矩形區(qū)域，則觸發(fā)一條預(yù)報站指令，并更新進出站狀態(tài)。

本判斷方法只需將車輛當前坐標與矩形區(qū)域坐標作簡單的加減運算，可以大大減輕報站器的運算負擔，避免了采用圓形區(qū)域或多邊形區(qū)域時出現(xiàn)的二次乘方、二次開方、遞推等運算[10]。

2.3 上下行判斷算法

報站器本地存儲的線路信息包括以下內(nèi)容：線路名稱、上行站點總數(shù)、下行站點總數(shù)、各站點基本信息（站點基本信息可詳看2.2節(jié)介紹）。上下行判斷的原理如圖4所示。假設(shè)上行站點總數(shù)為Up站，其站點序號由0至Up-1；下行站點總數(shù)為Dn站，其站點序號由Up至Up+Dn-1。當報站器觸發(fā)進站時，當前站點的序號n是可以通過站點基本信息獲取得到的，此時只需對n的值作如下判斷，即可知道當前車輛的上下行狀態(tài)。當0≤n≤Up-1時，車輛處于上行狀態(tài)；當Up≤n≤Up+Dn-1時，車輛處于下行狀態(tài)。

該判斷方法簡單直觀，只需報站器觸發(fā)一次進站即可獲得上下行狀態(tài)。而傳統(tǒng)的上下行判斷則通過比較當前站點序號與上一站點序號的大小來判斷，或者通過車輛與站臺的方位角[11]來判斷，第一種判斷辦法需要報站器觸發(fā)兩次以上的報站才能獲取到上下行狀態(tài)；第二種判斷辦法則需要大量的計算且算法復(fù)雜，因此，傳統(tǒng)的判斷辦法均具有判斷滯后的弊端。

3 應(yīng)用中的問題及解決辦法

3.1 應(yīng)用中的問題

本報站器在推廣應(yīng)用中遇到過以下問題：

1）如何保證轉(zhuǎn)線后前端當前線路與后臺當前線路同步。本報站器支持本地轉(zhuǎn)線、遠程轉(zhuǎn)線功能，但由于轉(zhuǎn)線后前端當前線路與后臺當前線路不同步，導致運營報表出現(xiàn)混亂。

2）如何保證站點的非標準字庫文字的發(fā)音準確和LED報站準確。本報站器由于支持TTS功能，從而實現(xiàn)了遠程更新線路站點信息，但當站點名稱中出現(xiàn)非標準字庫文字時，語音無法正常播報此非標字，LED也無法正常顯示此非標字。

3.2 解決辦法

1）本地轉(zhuǎn)線時。本地轉(zhuǎn)線即通過車載報站器的人機界面進行轉(zhuǎn)線操作。當出現(xiàn)本地轉(zhuǎn)線時，報站器要上報轉(zhuǎn)線信息通知后臺，轉(zhuǎn)線消息包含以下內(nèi)容：車牌號、當前線路號、轉(zhuǎn)線時間。轉(zhuǎn)線信息必須要得到后臺的接收確認，否則車載報站器將定時上報轉(zhuǎn)線信息直到得到確認為止。

2）遠程轉(zhuǎn)線時。當出現(xiàn)遠程轉(zhuǎn)線操作時，后臺下發(fā)轉(zhuǎn)線信息到車載報站器，轉(zhuǎn)線信息必須要得到車載報站器的接收確認，否則后臺將定時下發(fā)轉(zhuǎn)線信息直到得到確認為止。

3）站點名稱中含有非標準字時。①替換語音發(fā)音源碼。每一個文字A的發(fā)音總能在標準字庫里找到一個發(fā)音完全相同或相近的文字B。當A是屬于非標準字庫文字時，就可以采用B來替換A，從而實現(xiàn)非標準字的語音報站。②LED增加非標準文字的顯示，同時采用替換文本ASCII源碼。出現(xiàn)該種情況時，LED屏字庫里必須增加該非標準文字，同時賦予其對應(yīng)的標準ASCII源碼，可以選用標準字庫中較少采用文字的ASCII源碼。譬如：石石肯（讀“?！保┲械摹笆稀睘榉菢藴首?，其可以采用“啃”字的ASCII碼，因此在報站中，當LED屏收到“石啃”時，便顯示“石石肯”。

4 結(jié)束語

本文給出了一種完全能基于遠程維護的全自動報站器的設(shè)計方案。該款報站器具有性能穩(wěn)定、報站準確率高、維護成本低的優(yōu)點，且已經(jīng)成功在廣東省佛山市推廣應(yīng)用，其出色的表現(xiàn)獲得了市民、公交公司、智能交通主管部門的認可。

[1]馬小毅.廣州市居民出行方式結(jié)構(gòu)變化的啟示[J].城市交通，2004，2（2）：29-32.

[2]劉志剛.城市公共交通區(qū)域運營調(diào)度系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化問題研究[D].北京：北京交通大學，2008.

[3]權(quán)建軍，鄒益民.GPS全自動公交語音報站器的研究[J].電子設(shè)計工程，2009，17（9）：30-32.

[4]王鵬.公交車語音報站器程序設(shè)計[J].裝備制造技術(shù)，2011，（12）：175-177.

[5]白玉方，李林波，吳兵.出行者公交出行意愿影響因素研究[J].重慶交通大學學報，2012，31（1）：72-76.

[6]NXP Semiconductors.LPC2378.PDF[EB/OL].（2012-07-06）[2012-09-09].http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/166857/PHILIPS/LPC2378.htm l.

[7]合肥訊飛數(shù)碼科技有限公司.XFS5051CE中英文語音合成芯片用戶開發(fā)指南V1.0[EB/OL].（2012-07-06）[2012-09-09].http://www.iflytek.com.

[8]華為技術(shù)有限公司.HUAWEIMG323GSMM2M模塊應(yīng)用指南[EB/OL].（2010-12-06）[2012-09-09].http://wenku.baidu.com/view/bd36f22ab4daa58da0114a1f.html.

[9]環(huán)天衛(wèi)星科技股份有限公司.GPSEngine Board ET-314[EB/OL].（2007-06-22）[2012-09-09].http://wenku.baidu.com/view/e002f24dfe4733687e21aa1a.htm l.

[10]燕昊.一種判斷點在多邊形內(nèi)的新方法[J].河南科學，2010，28（11）：1469-1472.

[11]彭勇.基于GPS的公交自動報站器算法研究[J].通信技術(shù)，2009，42（11）：211-216.

修改稿日期：2012-12-05

Design of Auto Control Station Reporter Based on Remote Maintenance

Tan Jinrong,Yu Yaotang
（Neptune High Tech.Co.,Ltd，F(xiàn)oshan 528000,China）

Due to the disadvantages of local maintenance for traditional station reporter, an auto control station reporterbased on remote maintenance is presented. This station reporter adopts the technique of text-to-speech, andimplements remote shunting, remote updating line information, remote updating station information. Moreover, theproblems occurred during its real application and their solutions are shown..

station reporter;remote maintenance;text-to-speech;remote shunting;remote updating

T P212

B

1006-3331（2013）02-0034-03

譚錦榮（1982-），男，碩士研究生；從事汽車行駛記錄儀開發(fā)工作。