CN102005131B

CN102005131B - 一种校车预报系统

Info

Publication number: CN102005131B
Application number: CN201010566087.0A
Authority: CN
Inventors: 理查德·乔纳森·李; 殷皓
Original assignee: RICHARD JONATHAN LEE
Current assignee: RICHARD JONATHAN LEE
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: WO2012071964A1; CN102005131A

Abstract

本发明公开了一种方便于使用、容易扩展的校车预报系统，包括搭载在校车上的车载终端、供学生随身携带的用户终端以及网络服务。学生或家长可以方便的通过网站查询、调整需要乘坐校车的时间、地点信息，司机或相关工作人员则可以通过网站下载最新的信息，以及时更新车载终端信息；在校车行驶过程中，车载终端能够根据学生的地址发出相应的ID报警信息，学生处的用户终端接收自身特定的ID报警信息，就能够发出警示，提醒学生注意，从而能够使学生按时到达指定地点等车，而不会出现过早或过晚情况，降低了危险；此外通过车载终端，还能够实时监控校车的运行情况，防止校车运行过快、偏离路线或其他情况，使得使用效果更好。

Description

一种校车预报系统

技术领域

本发明涉及一种校车预报系统。

背景技术

目前校车接送学生上下学已经是普遍现象，国内越来越多的学校也开始用校车接送学生。由于路况、天气等综合因素，校车不能保证每天都在同一时间点接送学生，因此学生为了避免错过校车，需要提早达到校车的接送地点等待校车，花费较长的等待时间。这样一来，学生在长时间等车过程中，就会出现一系列不安全因素。

发明内容

针对以上情况，本发明的目的在于提供一种校车预报系统，能够预报校车到站情况，方便学生按时乘坐。

本发明采用的技术方案可以描述为：

一种校车预报系统，包括：

搭载在校车上的车载终端，所述车载终端包括车载终端控制模块以及分别与所述车载终端控制模块相连接的GPS模块、输入模块和车载端射频模块，其中所述车载端控制模块在校车运行时实时读取 GPS 模块提供的定位信息，并将预设的学生信息文件中的学生地址信息和GPS模块的定位信息进行比较，在校车距某个学生的地址特定距离时，通过车载端射频模块发出对应该学生的 ID 的报警信息；

供学生随身携带的用户终端，所述用户终端包括用户端控制模块以及分别与所述客户端控制模块相连接的用户端射频模块和输出模块，所述用户端射频模块通过特定的 ID 信息与车载端射频模块无线通信，在接受到对应的ID 报警信息后，由输出模块输出相应报警信号；

以及网络服务器，所述网络服务器包括供用户访问的网站，具备会员注册机制，能够为已注册会员提供可下载的，对应每一辆校车信息的学生信息文件。

作为以上技术方案的一种改进，所述学生信息文件记录有校车所接送学生的地址以及ID 信息。

作为以上技术方案的一种改进，所述车载终端的输入模块包括 USB接口及功能按钮,车载终端控制模块能够通过 USB 接口连接储存有所述学生信息文件的存储设备，以对自带的学生信息文件进行更新。

作为以上技术方案的一种改进，在通带信号中采用卷积码信道编码并采用维特比算法进行卷积码的解码。

作为以上技术方案的一种改进，对无线射频信号采用GFSK/FSK调制。

作为以上技术方案的一种改进，在基带信号中采用曼彻斯特码进行编码。

作为以上技术方案的一种改进，所述车载终端还包括与车载终端控制模块连接的车载端指示灯、显示模块以及车载端音频输出器。

作为以上技术方案的一种改进，所述用户终端的输出模块包括指示灯及音频输出器。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种方便于使用、容易扩展的校车预报系统，学生或家长可以方便的通过网站查询、调整需要乘坐校车的时间、地点信息，司机或相关工作人员则可以通过网站下载最新的信息，以及时更新车载终端信息；在校车行驶过程中，车载终端能够根据学生的地址发出相应的 ID 报警信息，学生处的用户终端接收自身特定的 ID 报警信息，就能够发出警示，提醒学生注意，从而能够使学生按时到达指定地点等车，而不会出现过早或过晚情况，降低了危险；此外通过车载终端，还能够实时监控校车的运行情况,防止校车运行过快、偏离路线或其他情况，使得使用效果更好；本系统通过网站作为总服务器，可以实现不同校车安全、合理的对应自己所需要接送的学生，且在提示学生上车时，通过特定的ID 报警信息，防止了误报，因此使用十分的方便及合理，适合于推广使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进行进一步说明：

图 1 为本发明的系统框图；

图 2 为车载终端的模块原理图；

图 3 为用户终端的模块原理图；

图4为本发明的一个实施例中车载终端的工作原理图；

图5为本发明的一个实施例中用户终端的工作原理图。

具体实施方式

如图1、2和3所示，一种校车预报系统，包括:

搭载在校车上的车载终端10，所述车载终端10包括车载终端控制模块1以及分别与所述车载终端控制模块11相连接的GPS模块12、输入模块13和车载端射频模块14；

供学生随身携带的用户终端20，所述用户终端20包括用户端控制模块21以及分别与所述客户端控制模块21相连接的用户端射频模块22和输出模块23，所述用户端射频模块22通过特定的 ID 信息与车载端射频模块14无线通信；

以及网络服务器30，所述网络服务器包括供用户访问的网站，具备会员注册机制，能够为已注册会员提供可下载的，对应每一辆校车信息的学生信息文件，此学生信息文件记录有校车所接送学生的地址以及ID 信息。

从上面可见，本发明的基本构架是通过网络服务器即Web Sever 作为中心管理的系统，为用户提供一个浏览、咨询及使用的平台，每辆校车可以通过该平台与需要接送的学生对应，一方面，学生或家长可以直接通过网站知悉校车运营的相关信息，并可直接设置自己所需要乘车的信息，另一方面，校车司机或相关工作人员，可以直接通过网站知悉自己需要接送学生的信息，并且，能够将网站所提供的统一格式的文件，下载到车载终端中，由车载终端直接与学生信息对应。

所述车载端控制模块11通过输入模块13读取所述学生信息文件，并在校车运行时实时读取 GPS 模块12的定位信息，对学生信息文件中的学生地址信息和GPS模块12的定位信息进行比较，在校车距某个学生的地址特定距离时，通过车载端射频模块14发出对应该学生的 ID 的报警信息。其中，所述车载终端的输入模块13包括 USB接口131及功能按钮132,车载终端控制模块11能够通过 USB 接口131连接储存有所述学生信息文件的存储设备，以对自带的学生信息文件进行更新。

所述用户端控制模块21通过用户射频模块22接收车载端射频模块14所发出的对应的ID 报警信息，并由输出模块23输出相应报警信号。车载终端和用户终端之间的通信通过无线射频通讯技术实现，并使用了卷积码编码、维特比译码、高斯频移键控（GFSK）调制以及曼彻斯特编码等技术。

在通带信号中采用卷积码信道编码并采用维特比算法进行卷积码的解码。本发明中，用户终端通过用户射频模块与车载端射频模块的配合，由自己特定的 ID 信息与正确的校车模块对应，因此不会出现对应错误的情况，其中涉及信道编码及解码，其中：

输入信息序列为 u＝(u0，u1，…)，其多项式表示为 u(x)＝u₀+u₁x＋…＋u_lx^l＋…。编码器的连接可用多项式表示为 g^(1，1)(x)＝1+ x³+x⁴ 和 g^(1，2)(x)＝1+x+x²+x⁴，称为码的子生成多项式。它们的系数矢量 g^(1，1)=(10011)和g^(1，2)=(11101)称作码的子生成元。以子生成多项式为阵元构成的多项式矩阵 G(x)＝[g(1，1)(x)，g(1，2)(x)]，称为码的生成多项式矩阵。

编码器输出序列为 c＝u·G，称为码序列，其多项式表示为c(x)，它可看作是两个子码序列 c⁽¹⁾(x)和 c⁽²⁾(x)经过合路开关S 合成的，其中 c⁽¹⁾(x)＝u(x)g^(1，1)(x)和 c⁽²⁾(x)＝u(x)g^(1，2)(x)，它们分别是信息序列和相应子生成元的卷积。

维特比译码是根据接收序列在码的格图上找出一条与接收序列距离（或其他量度）为最小的一种算法。它和运筹学中求最短路径的算法相类似。若接收序列为 R=(10100101100111)，译码器从某个状态，每次向右延伸一个分支（对于(2，1，4)卷积码，从每个节点出发都有 2¹=2 种可能的延伸），并与接收数字相应分支进行比较，计算它们之间的距离，然后将计算所得距离加到被延伸路径的累积距离值中。对到达每个状态的各条路径（2 条）的距离累积值进行比较，保留距离值最小的一条路径，称为幸存路径（当有两条以上取最小值时，可任取其中之一）。这种算法所保留的路径与接收序列之间的似然概率为最大，所以又称为最大似然译码。这种译码的译码约束长度常为编码约束长度的数倍，因而可以纠正不多于(d_f/2)个错误，其中 d_f为不同初始截短码字子集之间距离的最小值，也即是最小汉明距离。根据(2，1，4)生成多项式，最小汉明距离为 10。

卷积码的维特比译码是根据接收码字序列寻找编码时通过网格图最佳路径的过程，找到最佳路径即完成了译码过程，并可以纠正接收码字中的错误比特。维特比译码算法步骤如下描述：

1) 根据当前状态值和接收码符号 R，每2个比特为一次输入，计算进入下一状态的 2条分支量度，计算量度采用软判决，即计算接收码与实际进入下一状态输出值的汉明距离；

2)根据分支量度与其前状态累加求和，其值作为下一状态量度值；

3)比较到达下一状态的 2条可能状态量度值的大小，选择最小者作为新的状态路径量度并存储相对应的路径为幸存路径；

4)使下一状态值为当前状态；

5)对所有的 16个状态都实施上述加、比、选(ACS) 运算；直到计算所有接收码为止；

6)从当前 16 状态（最后一次计算状态度量值），选择量度最小作为开始点，往后回溯；

7)根据记录的幸存路径，选择相应路径的输入值作为译码数据输出，直至回溯到最开始路径点。

卷积码编码与维特比译码能有效地减少系统存储量，降低系统功耗。

用户射频模块需要对车载端射频模块的信号进行接收，为实现高灵敏度接收，为GFSK高斯频移键控调制，其是把输入数据经高斯低通滤波器预调制滤波后，再进行FSK调制的数字调制方式。它在保持恒定幅度的同时，能够通过改变高斯低通滤波器的3dB带宽对已调信号的频谱进行控制，具有恒幅包络、功率谱集中、频谱较窄等无线通信系统所希望的特性。该方法将数字信号进行高斯低通滤波并作适当的相位积分运算后，分成同相和正交两部分，分别对载波的同相和正交分量相乘，再合成GFSK信号。相对而言，这种方法物理概念清晰，也避免了直接调制时信号频谱特性的损害。另一方面，GFSK 参数控制可以在一个带有标定因子的高斯滤波器中实现，而不受后续调频电路的影响，因而参数的控制要简单一些。因此，GFSK正交调制解调器的基带信号处理特别适合于用数字方法实现。

曼彻斯特编码（Manchester Encoding），也叫做相位编码(PE)，是一个同步时钟编码技术，被物理层使用来编码一个同步位流的时钟和数据。曼彻斯特编码提供一个简单的方式给编码简单的二进制序列而没有长的周期没有转换级别，因而防止时钟同步的丢失，或来自低频率位移在贫乏补偿的模拟链接位错误。用电压跳变的相位不同来区分1和0，即用正的电压跳变表示0，用负的电压跳变表示1。因此，这种编码也称为相位编码。由于跳变都发生在每一个码元的中间，接收端可以方便地利用它作为位同步时钟。在工业现场控制网络中，曼彻斯特码由于编码方式简单易行、无直流分量，且含有丰富的时钟信息，常被用作高速基带数据传输。曼彻斯特编码已经广泛应用在数控测井和无线监控等领域。

另外，所述车载终端10还包括与车载终端控制模块11连接的车载端指示灯15、显示模块16以及车载端音频输出器17。

另外，所述用户终端的输出模块23包括指示灯231及音频输出器232。

在如图4和5所示的具体实施例中，系统采用无线收发cc1020芯片实现以下特性：

在此实施例中，通常优选射频识别的频率为 433Mhz，识别距离较远，可选取在相距 1.6公里时给学生发出信息，提醒学生坐车。在本实施例中系统三个部分的作用，可通过下面的表格表示：

可见，学生或家长能够方便的通过网站查询、调整需要乘坐校车的时间、地点信息，司机或相关工作人员则可以通过网站下载最新的信息，以及时更新车载终端信息；在校车行驶过程中，车载终端能够根据学生的地址发出相应的 ID 报警信息，学生处的用户终端接收自身特定的 ID 报警信息，就能够发出警示，提醒学生注意，从而能够使学生按时到达指定地点等车，而不会出现过早或过晚情况，降低了危险；此外通过车载终端，还能够实时监控校车的运行情况，防止校车运行过快、偏离路线或其他情况，使得使用效果更好；本系统通过网站作为总服务器，可以实现不同校车安全、合理的对应自己所需要接送的学生，且在提示学生上车时，通过特定的 ID 报警信息，防止了误报，因此使用十分的方便及合理，适合于推广使用。

Claims

1.一种校车预报系统，其特征在于其包括:

搭载在校车上的车载终端（10），所述车载终端（10）包括车载终端控制模块（11）以及分别与所述车载终端控制模块（11）相连接的GPS模块（12）、输入模块（13）和车载端射频模块（14），其中所述车载端控制模块（11）在校车运行时实时读取GPS模块（12）提供的定位信息，并将预设的学生信息文件中的学生地址信息和GPS模块（12）的定位信息进行比较，在校车距某个学生的地址特定距离时，通过车载端射频模块（14）发出对应该学生的ID的报警信息；

供学生随身携带的用户终端（20），所述用户终端（20）包括用户端控制模块（21）以及分别与所述用户端控制模块（21）相连接的用户端射频模块（22）和输出模块（23），所述用户端射频模块（22）通过特定的ID信息与车载端射频模块（14）无线通信，在接受到对应的ID报警信息后，由输出模块（23）输出相应报警信号；

以及网络服务器（30），所述网络服务器包括供用户访问的网站，具备会员注册机制，能够为已注册会员提供可下载的，对应每一辆校车信息的学生信息文件;

其中，用户终端通过用户射频模块与车载端射频模块的配合，由自己特定的ID信息与正确的校车模块对应，并在通信信号中采用卷积码信道编码并采用维特比算法进行卷积码的解码；

其中，对无线射频信号采用高斯频移键控GFSK调制，GFSK参数控制在一个带有标定因子的高斯滤波器中实现；

其中，在基带信号中采用曼彻斯特码进行编码。

2.根据权利要求1所述的校车预报系统，其特征在于：所述学生信息文件记录有校车所接送学生的地址以及ID信息。

3.根据权利要求1所述的校车预报系统，其特征在于：所述车载终端的输入模块（13）包括USB接口（131）及功能按钮（132）,车载终端控制模块（11）能够通过USB接口（131）连接储存有所述学生信息文件的存储设备，以对自带的学生信息文件进行读取和/或更新。

4.根据权利要求1所述的校车预报系统，其特征在于：所述车载终端（10）还包括与车载终端控制模块（11）连接的车载端指示灯（15）、显示模块（16）以及车载端音频输出器（17）。

5.根据权利要求1所述的校车预报系统，其特征在于：所述用户终端的输出模块（23）包括指示灯（231）及音频输出器（232）。