摘要：針對城市公交普遍存在行車安全和乘客乘車難問題，提出了一種基于GPS/3G技術的公交車遠程監控系統設計方案。本方案采用ARM微處理器和嵌入式Linux探作系統，利用數字圖像處理和GPS定位技術，實現了對公交車車內視頻監控、行車狀態統計管理、定位信息采集等功能，同時以3G無線通信為傳輸手段，實現監控終端與控制中心通信，提高公交運行安全及服務質量，使市民能更好地來坐公交，享受生活。

　　隨著經濟的發展，城市公交事業有了迅猛的發展，主要表現在：車輛變靚，站點增加，營運時間延長，線路增多，市民出行時已感到這種可喜的變化。但隨著生活節奏的加快，對生活品質要求的提高，乘客們早已不能滿足于現有的服務質量。乘客的服務要求不僅體現在乘車過程中，還體現在乘車前后；不僅需要有車乘，而且需要乘好車、好乘車。這些多層次、多元化的需求都是傳統運營模式、調度方式所無法做到的，只有智能公交系統的實施才能夠從根本上解決這些問題。智能公交系統的實施，不僅可以給乘客帶來巨大的利益，提升城市形象，還以為公交企業節約大量經營成本，提高科學管理水平。因此智能公交系統的建設著重大的社會效益和經濟效益。

　　智能公交系統由以下幾部分組成：

　　1）車載設備子系統，簡稱“車載終端”;

　　2）車站智能電子站牌子系統；

　　3）公交管理系統。

　　文中主要以車載設備子系統--車載終端為研究對象展開論述。

　　1 系統整體方案設計

　　文中研究的是一種基于GPS和3G的智能公交終端，簡而言之就是研究車體部分車載終端設備。本文的研究主要分3大部分：視頻監控部分；GPS定位部分；通過現有3G網絡傳輸部分。

　　視頻監控部分，主要是在車廂外部設置2個攝像頭，車廂內部設置4個攝像頭。車廂外部在車的前后各設置一個攝像頭，用來監控車體的前后車況，為交通意外發生后的責任判定提供有力證據。車廂內部在司機處設置1個攝像頭，用來監控司機是否有打電話，閑聊等違規操作；在票箱處設置1個攝像頭，用來監控偷票漏票現象；在車體中間設置1個攝像頭，用來防止乘客碰瓷索賠，車內偷盜等，減少公交車上的犯罪率。下客門設置1個攝像頭，用來觀看乘客下車情況，乘客是否全都下車，是否有乘客從后門上車等逃票現象。

　　GPS定位部分，實現完善的導航功能。通過GPS全球定位系統確定公交車所在位置信息，把公交車所在的位置，路況信息可以實時的傳送到PC機監控端，這樣對車輛的調度起到關鍵的作用。

　　3G網絡傳輸部分，近年來我國的3G網絡已經很成熟了，可以高效的傳輸視頻信息，本系統就是通過3C網絡將公交車上采集到的視頻信息和CPS信息傳輸到控制端，實現公交車運行時的全程監控。系統整體設計方案如圖1所示。

　　圖1 系統總體設計框圖

　　2 系統硬件設計

　　硬件設計上，本系統采用ARM微處理器S3C2440芯片作為主控芯片，系統為存儲擴展了128MB的NANDFLASH和64MB的SDBAM，這樣可以更好的儲存視頻信息。系統的外圍擴展模塊包括通用USB攝像頭、GPS模塊、3G模塊和LCD顯示屏。系統的硬件框圖如圖2所示。

　　圖2 硬件系統設計框圖

　　2.1 主控芯片的選擇

　　本系統設計的監控終端要求多路傳輸，實時性強，低功耗等特點。因此本系統的主控芯片選擇了內核為ARM920T的ARM9處理器。由于S3C2440芯片應用比較廣泛，片內資源豐富，資料齊全，價格適中，所以選擇它作為系統的微處理器。該處理器是一款基于RISC的32位微處理器，工作頻率為400 MHz，最高可達533 MHz，滿足了舉系統對處理速度的要求，同時該處理器還集成了豐富的通信接口和控制器，有效地降低了系統的復雜度，為系統開發提供了良好的硬件平臺。

　　2.2 攝像頭模塊的選型與連接

　　文中采用的是動態視頻形式的監控方式。選用的是網眼V2000攝像頭，其圖像傳感器和數字信號處理芯片為Omnivision公司的OV7620和OV511它的成像速度快、圖片質量高、成本低，具有良好的通用性。其采用USB接口，不需要視頻卡，可即插即用，使用方使，圖像精晰連貫，馬賽克比率低。為視頻的良好錄制提供了可靠的硬件基礎。網眼V2000攝像頭通過其USB接口直接與CPU上集成的USBHost接口相連。

　　OV7620是一款高集成度、高分辨率的彩色圖像傳感器。其分辨率為640x480，傳輸速率可達30幀/秒。OV7620的控制采用SCCB（Serial Camera Control Bus）協議，可利用其SCCB（Serial Camera Control Bus）接口完成對它的有關設置和讀取圖像數據。

　　ov511是攝像頭的主控芯片，其片內的高性能壓縮引擎可使圖像的壓縮比達到7:1，保證了從圖像傳感器到主控制器的快速圖像傳輸。

　　2.3 GPS模塊的選型與連接

　　本系統的GPS模塊采用的是HOLUX的GB-87模塊。該模塊支持NMEA0183協議，支持V3.3-V5.5電壓輸入，TTL接口電平，波特率可置。在本系統中，GR-87模塊通過6PIN排線與主板相連，1腳為電源輸入腳，接5 V電源，2、3腳為GPS模塊的數據接收和發送，5腳接地。工作時，GPS模塊串口2與主控制器S3C2440進行通信，通過設置模塊定時輸出GPS定位數據，由主控制器對GPS數據進行處理，提取出經緯度，時間等有用信息，為自動報站及正點考核提供可靠數據，保證報站及正點考核功能的實現。

　　2.4 3G模塊的選型與連接

　　根據無線接口技術的不同，現有3G技術可以分為聯通的WCDMA技術，電信的CDMA2000技術和移動的TD-SCDMA技術。考慮到傳輸帶寬、網絡穩定性、實用性等因素，本系統采用電信CDMA2000作為無線網絡傳輸，采用中興公司的MC8630模塊作為視頻數據傳輸模塊。MC8630模塊具有語音、短信、數據業務和GPS等功能，工作頻段為800MHz，通過雙天線接收分集技術和均衡技術，上行速率最高可達3.1 Mbit/s下行速率最高可達3.1 Mbit/s.可以通過USB接口將MC8630模塊連接到MIN2440（S3C2440為主芯片的開發板）處理器上，實現封裝后的視頻數據傳輸。