公共交通信息服務系統(tǒng)是智能公共交通系統(tǒng)的重要組成部分。該系統(tǒng)通過電子站牌為乘客提供正在運營的公交車輛行車位置信息，為乘客提供實時服務，例如公交車輛的當前位置、到站時間、離站時間和延誤等，方便出行。

系統(tǒng)由調度監(jiān)控中心、公交車載設備、上行無線數據傳輸、下行無線數據傳輸和電子站牌等部分組成。在城市公共交通智能化調度監(jiān)控系統(tǒng)中，采用GPS衛(wèi)星定位，GIS地理信息處理，無線通信以及計算機管理技術等，可實現(xiàn)對運營中車輛的動態(tài)監(jiān)控管理；應用常規(guī)通信，集群通信，CDPD蜂窩數字式分組數據交換網或GSM短信息傳輸，實現(xiàn)車輛位置信息的上行傳輸；應用調頻多工高速數據廣播系統(tǒng)或尋呼技術或CDPD蜂窩數字式分組數據交換網，實現(xiàn)車輛位置信息的下行傳輸，將運營中的車輛位置信息通過電子站牌顯示出來，為候車乘客提供公共交通行車信息服務。

系統(tǒng)首先將正在運營的公交車輛GPS位置信息通過上行無線數據傳輸方式送到公交調度監(jiān)控中心，經過實時數據處理后再通過下行無線數據的方式將公交車輛的位置信息傳送給電子顯示候車站牌。最后通過電子站牌的顯示，乘客即可獲悉當前公交車輛的位置信息和時間信息等，方便其做出候車選擇。

公交車輛上的設備有GPS衛(wèi)星定位信息接收，車輛位置信息的上行傳輸及與調度監(jiān)控中心數據和話音通信信息交流等功能。采用GPS接收機和車載無線數據通信終端可實現(xiàn)這些功能。通信終端除傳送公交車輛的定位信息外，也可以完成車輛調度和司機匯報情況等任務。車載設備由GPS接收天線、GPS接收機、通信控制器、無線收發(fā)信機和天線等組成。GPS接收機通過GPS接收天線接收GPS C/A碼信號，計算出車輛所在的位置的經度、緯度、移動速度及精確時間等參數，送給數據控制器進行處理，通過車載無線數據通信終端將其發(fā)送至調度監(jiān)控中心，并通過計算機網絡在數字地圖上動態(tài)顯示出來。通過車載無線數據通信終端還可以將一些短數據信息送到調度監(jiān)控中心或者和調度監(jiān)控中心通話，調度監(jiān)控中心也可以向車載無線數據通信終端發(fā)送一些調度短信息，并在通信終端顯示。

應用常規(guī)通信、集群通信、GSM短信息傳輸或CDPD蜂窩數字式分組數據交換網等，可實現(xiàn)車輛位置信息的上行傳輸。

常規(guī)通信設計、組網、使用都比較簡單，但其作用范圍較小。集群通信是專用的調度指揮系統(tǒng)，分模擬集群和數字集群。模擬集群為通話而設計，要傳輸數據需要另加調制解調器，接續(xù)時間長。數字集群雖比模擬集群傳輸質量高, 速度快，抗干擾能力強，但仍有接續(xù)時間長的問題。GSM數字蜂窩移動通信系統(tǒng)具有系統(tǒng)容量大、覆蓋范圍廣、組網靈活、通信質量高、價格低廉等優(yōu)點。并且GSM短信息傳輸利用信令信道而不占用業(yè)務信道，不要求建立端到端的雙向通信鏈路，采用存儲轉發(fā)方式，因而受話音業(yè)務影響小，接續(xù)時間短，并且不丟失數據。這些特點是集群和常規(guī)通信方式難以做到的。GSM短信息用數據傳輸，其覆蓋范圍大，可全國漫游，但傳輸時延將與網絡的設計有關，影響信息的實時性。

CDPD蜂窩數字式分組數據交換網具有較好的技術性能：傳輸速度快，抗干擾性好，系統(tǒng)容量大，可靠性高，也可用來傳遞公交車輛的運營數據，缺點是該網絡屬純數據網，沒有話音業(yè)務。

CDPD由以下四部分組成:移動終端系統(tǒng)(MES)、移動數據基站(MDBS)、移動數據交換系統(tǒng)(MDIS)和CDPD骨干網,其網絡結構如圖1所示。

移動終端系統(tǒng)(MES):它由移動終端和CDPD無線Modem組成。 CDPD無線Modem負責管理無線鏈路和協(xié)議。通常,移動終端與無線Modem之間的通信采用標準的串口協(xié)議,如:串行網際協(xié)議(SLIP)或點對點協(xié)議(PPP)。 Modem接口有RS-232, PCMCIA和內置PCI插槽型。

移動數據基站(MDBS):每個基站最多可安裝六塊信道板,每塊信道板為移動終端提供一個19.2kbps的空中接入,使移動終端進行全雙工分組數據傳輸,同時它也負責頻譜監(jiān)測、頻率管理。它通過一根64kbps幀中繼與交換機相聯(lián)。

移動數據交換系統(tǒng)(MDIS):由分組服務器和管理服務器組成。分組服務器負責數據分組交換，管理服務器負責用戶賬號、計費和移動性管理,移動性管理采用Internet標準組織IETF(Internet Engineering Task Force)制定的移動IP模式。

CDPD骨干網:由通用的中間系統(tǒng)(IS)組成,實質上是IP路由器。IS提供無連接的數據報業(yè)務,根據每個分組的目的地址和當前的網絡拓撲對分組進行路由。CDPD是基于TCP/IP的開放系統(tǒng),可方便接入Internet,還支持OSI標準協(xié)議CLNP(無連接的網絡協(xié)議)。CDPD系統(tǒng)采用空間分集接收技術及FEC與ARQ相結合的差錯控制技術,可改善無線傳輸衰減和多徑效應等造成的信號損傷,提高系統(tǒng)的可靠性。CDPD是無線IP網絡,每個無線終端都有自己的IP地址,可以方便地與其它通信網絡(如DDN、X.25和ISDN等)進行互聯(lián)。CDPD網絡作為數據通信網絡,一般按數據量計費,由于其鏈路的使用效率較高,所以費用比較便宜。CDPD技術不同于以電路交換為基礎的移動通信技術,采用分組數據傳輸,特別適用于突發(fā)數據的傳輸。電路交換進行的數據通信首先必須進行連接,以致接續(xù)時間很長而實際傳輸時間又很短, CDPD技術避免了這種弊病。實際上,在車輛管理系統(tǒng)中,不論是移動終端送至監(jiān)控中心的定位數據,還是下行的控制指令,都屬于小數據量信息,因此作為這種應用, CDPD技術是一種優(yōu)選方案。當然,由于CDPD開發(fā)較晚,正處于成長期,所以網絡的覆蓋問題還有待于進一步完善。

調度監(jiān)控中心包括天線、無線收發(fā)信機、通信控制器、GIS系統(tǒng)、計算機網絡、大屏幕等。調度監(jiān)控中心的無線收發(fā)信機接收各車載無線數據通信終端發(fā)送來的位置和其它信息，同時也可通過無線收發(fā)信機向各車載無線數據通信終端發(fā)送控制命令。通信控制器負責數據處理和接口功能并將結果送到計算機網絡或無線收發(fā)信機。計算機網絡系統(tǒng)將車輛的位置顯示在顯示器或大屏幕上，供調度人員指揮。

GIS系統(tǒng)的主要功能是將車輛的位置顯示在電子地圖上，能夠多層次、多窗口、多屏幕圖像顯示。可以選擇和鎖定移動目標使之始終處于監(jiān)控之中，并有自動漫游的功能；可對所監(jiān)控的目標窗口進行多級放大和縮小、對多窗口進行平鋪和層疊；可以顯示目標軌跡及軌跡保存控制和對目標進行數據管理。

調度監(jiān)控中心接收所轄車輛的運營數據，并在電子地圖上顯示運營線路、車輛的運營狀態(tài)，公交調度根據運營調度的需要處理所接收的數據，匯總運營數據，制定統(tǒng)計圖表，同時將各線路運營車輛的動態(tài)位置信息發(fā)往線路調度室及電子站牌。調度監(jiān)控中心還具備與所轄線路調度室及車輛進行通話的能力，以便在出現(xiàn)交通堵塞等情況時，能及時調度車輛。調度監(jiān)控中心能夠將車載無線數據通信終端傳回的信息與車輛的運營時刻表自動進行對照，對車輛的運營狀況進行評價，以便調度人員對行車計劃進行調整，滿足各線路的乘客需求。

線路調度室則負責接收調度監(jiān)控中心傳來的本線路所轄車輛位置信息，存儲和處理收到的信息，并在電子地圖上顯示，保持與調度監(jiān)控中心及所轄車輛的聯(lián)系。

車輛位置信息的下行傳輸使用調頻多工高速數據廣播系統(tǒng)。即調度監(jiān)控中心將車輛位置信息編輯成數據幀，通過無線或有線手段將組幀的數據傳到調頻廣播發(fā)射機的編碼器，經處理后由調頻多工高速數據廣播發(fā)送到各電子站牌和線路調度室，這種辦法覆蓋面積大，無須占用額外的頻譜資源，快速點對面?zhèn)鬏敚瑪祿俾矢撸煽績r廉。

現(xiàn)有的調頻廣播基帶頻譜如圖2所示，除了可容納一套立體聲或單聲道主節(jié)目廣播信號外，尚有一部分可利用的頻譜空間，在傳送主節(jié)目的同時傳送其它的附加信息，如得到廣泛應用的EBU RDS系統(tǒng)，占用57±2.4KHz的頻譜。為兼容RDS系統(tǒng)，F(xiàn)MHDS采用的副載波為70KHz，帶寬為±9KHz。為實現(xiàn)足夠大的接收范圍，盡量減少對主信號的影響，F(xiàn)MHDS副載波頻偏應在±4～±7.5KHz。

調頻多工高速數據廣播系統(tǒng)(FM multiplex High speed Data System，F(xiàn)MHDS)，系統(tǒng)采用DQPSK調制方式，具有17.5Kbps和28Kbps兩種傳輸速率，副載波頻率為70KHz，可以兼容EBU的RDS系統(tǒng)。為了使數據系統(tǒng)在有噪聲、多徑干擾和移動接收的情況下仍有盡可能高的傳輸質量，F(xiàn)MHDS采用較為先進的通信技術，如全數字化信號處理，R-S信道編解碼，卷積交織等。具有個人尋呼、群呼、分類授權接收等功能。

FMHDS 可以直接接入現(xiàn)有的數以千計的調頻廣播電臺，只須增加一個編碼器、計算機和必要的通信線路，有數萬元的投資即可投入運行。面對廣大用戶的接收機，由前端調頻收音機和數據解碼器構成，批量生產成本低廉，數據播發(fā)能力卻為十幾甚至數十個BP機臺的總和。FMHDS 整套系統(tǒng)硬軟件的開發(fā)及接口協(xié)議均已自主完成，擁有完整的知識產權。所以可根據實際需要靈活地構成系統(tǒng)，最大限度地發(fā)揮 FMHDS 的應用潛力。

調頻數據廣播無須敷設有線入戶網絡，運行費用與用戶數無關，可快速點對面?zhèn)鬏?，無須占用額外的頻譜資源，適合移動接收。因此完全滿足傳輸數據、壓縮靜止圖像甚至語音的大范圍、多用戶的公共交通信息服務系統(tǒng)。

電子站牌接收下行的車輛位置信息后，經譯碼和數據處理后驅動LED，以LED光點的形式向乘客顯示出本線路來車方向運營車的動態(tài)位置。其分辨率為二分之一個站距，即車站為一個光點，站間為一個光點。

電子站牌上部與普通站牌一樣，顯示行車線路，首末車時間，行車區(qū)間，經停站等，下部的紅綠雙色光帶以綠燈表示正常行駛車輛的位置，以紅燈表示行駛車輛堵塞或故障的位置，以雙色燈表示末班車。候車乘客可以清楚地知道其所要等候的車現(xiàn)在何處，何時進站，一目了然。如前方堵車，也可以顯示出來，供乘客參考。

電子站牌除了能動態(tài)地顯示車輛的位置信息外，還具有顯示車輛預計到站所需要的時間，當前時間及末班車的信息等。

應用公交信息服務系統(tǒng)，使乘客的出行更加便捷，并提高公交運輸的社會效益。發(fā)展公共交通信息服務系統(tǒng)，可使公共交通更加順暢，運行更加快捷和準確。隨著公共交通服務質量的提高，乘坐公共交通的人會越來越多，將有效地緩解城市交通的擁堵問題，給現(xiàn)代化城市增添一條靚麗的風景。■

參考文獻

1 揚東凱，張其善，集群通信技術在GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的應用，電子產品世界，2000，76（2）

2 艾賀申，高海龍，美國智能運輸系統(tǒng)（ITS）研究進展，河南交通科技，1999，19（4）