CN104408912A

CN104408912A - 基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统及方法

Info

Publication number: CN104408912A
Application number: CN201410591821.7A
Authority: CN
Inventors: 许金良; 刘星良; 毛亮亮; 李岩; 贾兴利; 冯志慧
Original assignee: Changan University
Current assignee: Changan University
Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2034-10-28
Also published as: CN104408912B

Abstract

本发明公开了一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统及方法，包括置于壳体内的ARM单片机，ARM单片机连接有电源、蓝牙模块、GPRS模块和液晶触控台，ARM单片机还连接有伸向壳体外的全向天线。通过蓝牙模块获取过境蓝牙设备的MAC地址通过ARM单片机配时后通过GPRS模块发送给远程计算机，通过远程计算机能够得出平均通行时间，从而得出当前路况信息，本发明采用模块化设计，各部分功能划分明确，衔接合理；且各个组成部分均有成品可以利用，无需自行设计集成电路，便于组装生产；此外，整个终端以单片机开发板为核心，程序和指令的调试可以方便地在计算机中进行，降低了道路状态反馈工作的成本，提高了反馈设备的灵活度。

Description

基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统及方法

技术领域

本发明属于智能交通技术领域，具体涉及一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统及方法。

背景技术

车牌自动识别技术具有自动化程度高、识别率高，以及运用领域广泛的优点；但车牌自动识别技术出于其本身的复杂性，易受到天气、光线等环境因素的影响，环境适应能力较差，不利于车牌自动识别技术的进一步推广使用。此外，传统的车牌自动识别技术成本较高，且运用灵活度较差，若仅用于道路交通信息的实时反馈，会造成资源的浪费。同时，车牌自动识别技术在特定情况下会涉及到车辆驾驶员的隐私，影响信息安全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统及方法，解决了现有技术中存在的成本过高、灵活度有限、环境适应能力差、发展可持续性不强的问题。

为了达到上述目的，一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，包括置于壳体内的ARM单片机，ARM单片机连接有电源、蓝牙模块、GPRS模块和液晶触控台，ARM单片机还连接有伸向壳体外的全向天线。

所述ARM单片机采用ARM7STM F103型32位单片机，ARM单片机的3.3V接口、TXD接口、RXD接口和AT接口分别对应连接蓝牙模块的3V接口、RXD接口、TXD接口和AT接口，ARM单片机和蓝牙模块的GND接口均接地；

所述ARM单片机的VCC接口、TXD接口和RXD接口分别对应连接GPRS模块的VCC接口、RXD接口和TXD接口，GPRS模块的GND接口接地。

所述ARM单片机还连接有储存卡。

所述储存卡为MicroSD卡，ARM单片机的PC10接口、PC11接口、PD2接口、3V电源接口、PC12接口、PC8接口和PC9接口分别对应连接MicroSD卡的SDIO-D2接口、SDIO-D3接口、SDIO-CMD指令接口、3V电源接口、SDIO-CK时钟接口、SDIO-D0接口和SDIO-D1接口。

所述蓝牙模块采用飞思卡尔HC-05主从一体模块；GPRS模块型号为AN1305ATK-SIM900A；液晶触控台尺寸为2.4英尺，连接端为40针脚双排。

一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的反馈方法，包括以下步骤：

步骤一：将本装置成对放置在路段中，打开电源，使本装置正常工作；

步骤二：蓝牙模块本身具备主动搜索过境蓝牙设备的功能，使用AT+RESET命令重置蓝牙模块，继而使用AT+ROLE＝<1>命令将蓝牙模块配置为主角色，最后使用AT+ADDR？指令获取过境蓝牙设备MAC地址；

步骤三：蓝牙模块获取车载蓝牙或车主手机蓝牙MAC地址之后，通过串口将数据传至ARM单片机，ARM单片机集成有时间芯片，通过单片机为MAC地址配以精确至秒的时间点；

步骤四：配时后，以15min为单位，将实时数据打包，通过GPRS模块将数据发送至远程计算机；

步骤五：远程计算机能够实时获取不同位置蓝牙反馈终端的时间数据，方法如下：

设特定道路两端的蓝牙反馈终端分别为x、y，某15min之内在此路段内检测而得的车辆数为n，则第k辆车通过此道路的通行时间为t_yi-t_xi，其中i＝1、2、3…n，道路在此15min之内的平均通行时间为：

\overset{&OverBar;}{T} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} (t_{yi} - t_{xi})}{n}

得到

所述步骤三中，完成配时后，将数据存储至与ARM单片机连接的储存卡之中。

所述步骤五中，由于道路内存在运行状态不稳定的车辆，以及设备会出现重复检测的状态，远程计算机收到数据时会进行两次计算；第一次计算时，对于MAC地址重复的数据组，进行剔除工作，只保留第一组时间点；第二次计算时，首先对于通过时间大于或小于前一次计算平均值50％的数据进行剔除工作，再计算其新平均值，从而得到

与现有技术相比，本发明通过蓝牙模块获取过境蓝牙设备的MAC地址通过ARM单片机配时后通过GPRS模块发送给远程计算机，通过远程计算机能够得出平均通行时间，从而得出当前路况信息，本发明采用模块化设计，各部分功能划分明确，衔接合理；且各个组成部分均有成品可以利用，无需自行设计集成电路，便于组装生产；此外，整个终端以单片机开发板为核心，程序和指令的调试可以方便地在计算机中进行，降低了道路状态反馈工作的成本，提高了反馈设备的灵活度。

进一步的，本发明能够将将实时数据存储至储存卡中，为进一步的研究做出准备。

进一步的，本发明采用两次计算，保证结果的准确性。

附图说明

图1为基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的结构框图；

图2为基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的电路连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1，本发明基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，包括置于壳体7内的ARM单片机2，ARM单片机2连接有电源1、蓝牙模块3、储存卡、GPRS模块5和液晶触控台6，ARM单片机2还连接有伸向壳体7外的全向天线4，蓝牙模块3采用飞思卡尔HC-05主从一体模块；GPRS模块5型号为AN1305ATK-SIM900A；液晶触控台6尺寸为2.4英尺，连接端为40针脚双排。。

参见图2，ARM单片机2采用ARM7STM F103型32位单片机，ARM单片机2的3.3V接口、TXD接口、RXD接口和AT接口分别对应连接蓝牙模块3的3V接口、RXD接口、TXD接口和AT接口，ARM单片机2和蓝牙模块3的GND接口均接地；ARM单片机2的VCC接口、TXD接口和RXD接口分别对应连接GPRS模块5的VCC接口、RXD接口和TXD接口，GPRS模块5的GND接口接地；储存卡为MicroSD卡，ARM单片机2的PC10接口、PC11接口、PD2接口、3V电源接口、PC12接口、PC8接口和PC9接口分别对应连接MicroSD卡的SDIO-D2接口、SDIO-D3接口、SDIO-CMD指令接口、3V电源接口、SDIO-CK时钟接口、SDIO-D0接口和SDIO-D1接口。

步骤二：蓝牙模块(3)本身具备主动搜索过境蓝牙设备的功能，使用AT+RESET命令重置蓝牙模块(3)，继而使用AT+ROLE＝<1>命令将蓝牙模块(3)配置为主角色，最后使用AT+ADDR？指令获取过境蓝牙设备MAC地址；

步骤三：蓝牙模块(3)获取车载蓝牙或车主手机蓝牙MAC地址之后，通过串口将数据传至ARM单片机(2)，ARM单片机(2)集成有时间芯片，通过单片机(2)为MAC地址配以精确至秒的时间点，完成配时后，将数据存储至与ARM单片机连接的储存卡之中；

步骤四：配时后，以15min为单位，将实时数据打包，通过GPRS模块(5)将数据发送至远程计算机；

\overset{&OverBar;}{T} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} (t_{yi} - t_{xi})}{n} - - - (1)

由于道路内存在运行状态不稳定的车辆，以及设备会出现重复检测的状态，远程计算机收到数据时会进行两次计算；第一次计算时，对于MAC地址重复的数据组，进行剔除工作，只保留第一组时间点；第二次计算时，首先对于通过时间大于或小于前一次计算平均值50％的数据进行剔除工作，再计算其新平均值，从而得到

控制软件将通过人性化的操作视窗反馈至外界，做出实时道路通行时间曲线图；先由前若干组数据的大小人工定义不同交通状态所对应的平均通行时间，后由控制软件自行判别，反馈道路通行状态。

ARM单片机开发板的内嵌程序在C语言环境下进行设计，采用模块化结构，主要用于驱动蓝牙模块、液晶触控台，以及向GPRS模块发送指令；由于采用了ARM7系列的32位单片机进行运算和数据的处理，且程序结构清晰、模块化程度高，使得终端拥有相对51系列单片机更为强大的运行速度和稳定性。

蓝牙技术作为新兴的通信技术，在交通领域中还没有得到广泛的应用；但是，出于对交通安全的考虑，我国正大力提倡驾驶员在行驶过程中使用蓝牙耳机以及普及车载蓝牙的应用；因此，蓝牙技术在交通领域中的应用具有广阔的前景，随着车载蓝牙及蓝牙耳机的逐步普及，数据的采集量及准确度将会进一步地提升，拥有较强的可持续发展性。

GPRS模块解决了数据交互中复杂的射频发送和基带处理问题，并提供了标准的通信接口；本发明采用GPRS模块将采集而得的路段平均通行时间以15min(可自行设置)的时间间隔以数据包的行驶发送至中央计算机，供中央计算机进行处理和分析，便捷地实现了实时反馈交通状态的目的。

由于本发明的各个组成部分均有成品可以利用，所以能够实现工厂化组装生产，利于普及应用，降低生产成本；此外，由于蓝牙模块和天线均具有多向选择的特性，且程序的结构设计并不复杂，所以本发明可根据实际情况进行定制，增添相应的功能。

实施例1：

在18:05:00～18:55:00在十字路口或路段中适当位置测量当前路况信息。

1、打开移动电源，蓝牙监测终端即开始工作；

2、将蓝牙监测终端置于十字路口或路段中适当位置(蓝牙监测终端需成对放置，每一对蓝牙监测终端反馈覆盖路段的交通状态)

3、观察监测终端是否正常工作，包括是否正常进行搜索、是否连接至中央计算机、是否实时发送数据、配时是否准确等；若出现问题，则重新启动蓝牙监测终端；

4、若终端正常工作，则关闭试验箱盖，离开现场；此状态下，每一台终端会在固定时间间隔后向中央计算机发送采集到的数据，中央计算机收集到数据之后，利用两台相邻设备所采集的MAC地址自动进行匹配，计算出每一个路段的平均通行时间，转换为相应的交通状态，即路段实时交通状态；由于蓝牙监测终端与中央计算机之间存在数据交互，所以统一采用中央计算机的时间数据，确保每个路段通行时间的准确度；此外，中央计算机会对采集而得的数据进行过滤，以行人和车辆之间的速差(表现为时间差)为标准滤去行人的同行时间；

5、在蓝牙监测终端正常工作的同时，数据会同时存储在每个终端的存储卡之内，供研究使用；

6、当使用完成之后，打开试验箱盖，点击触控屏“停止”按钮，然后切断电源，即可停机；而“启动”按钮的设计，则是为间断性的调查或测试而考虑。

表1

时间区间	检测数	配对数	平均时间	视频时间
					18:05:00-18:10:00	40	6	135	141
18:10:00-18:15:00	84	10	158	153
					18:15:00-18:20:00	120	12	173	167
18:20:00-18:25:00	84	9	190	192
					18:25:00-18:30:00	96	12	158	153
18:30:00-18:35:00	83	10	190	196
					18:35:00-18:40:00	119	13	176	176
18:40:00-18:45:00	89	15	150	147
					18:45:00-18:50:00	136	18	140	136
18:50:00-18:55:00	58	8	132	125

表1为实施例1采用两台蓝牙监测终端及摄像仪器实际采集而得的一条长度为600m的交通干道的平均通行时间对比表格。

Claims

1.一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，其特征在于：包括置于壳体(7)内的ARM单片机(2)，ARM单片机(2)连接有电源(1)、蓝牙模块(3)、GPRS模块(5)和液晶触控台(6)，ARM单片机(2)还连接有伸向壳体(7)外的全向天线(4)。

2.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，其特征在于：所述ARM单片机(2)采用ARM7STM F103型32位单片机，ARM单片机(2)的3.3V接口、TXD接口、RXD接口和AT接口分别对应连接蓝牙模块(3)的3V接口、RXD接口、TXD接口和AT接口，ARM单片机(2)和蓝牙模块(3)的GND接口均接地；

所述ARM单片机(2)的VCC接口、TXD接口和RXD接口分别对应连接GPRS模块(5)的VCC接口、RXD接口和TXD接口，GPRS模块(5)的GND接口接地。

3.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，其特征在于：所述ARM单片机(2)还连接有储存卡。

4.根据权利要求3所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，其特征在于：所述储存卡为MicroSD卡，ARM单片机(2)的PC10接口、PC11接口、PD2接口、3V电源接口、PC12接口、PC8接口和PC9接口分别对应连接MicroSD卡的SDIO-D2接口、SDIO-D3接口、SDIO-CMD指令接口、3V电源接口、SDIO-CK时钟接口、SDIO-D0接口和SDIO-D1接口。

5.根据权利要求1所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统，其特征在于：所述蓝牙模块(3)采用飞思卡尔HC-05主从一体模块；GPRS模块(5)型号为AN1305ATK-SIM900A；液晶触控台(6)尺寸为2.4英尺，连接端为40针脚双排。

6.一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的反馈方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤三：蓝牙模块(3)获取车载蓝牙或车主手机蓝牙MAC地址之后，通过串口将数据传至ARM单片机(2)，ARM单片机(2)集成有时间芯片，通过单片机(2)为MAC地址配以精确至秒的时间点；

\overset{&OverBar;}{T} = \frac{Σ_{i = 1}^{n} (t_{yi} - t_{xi})}{n} - - - (1)

得到

7.根据权利要求6所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的反馈方法，其特征在于：所述步骤三中，完成配时后，将数据存储至与ARM单片机连接的储存卡之中。

8.根据权利要求6所述的一种基于蓝牙的大城市道路通行状态实时反馈系统的反馈方法，其特征在于：所述步骤五中，由于道路内存在运行状态不稳定的车辆，以及设备会出现重复检测的状态，远程计算机收到数据时会进行两次计算；第一次计算时，对于MAC地址重复的数据组，进行剔除工作，只保留第一组时间点；第二次计算时，首先对于通过时间大于或小于前一次计算平均值50％的数据进行剔除工作，再计算其新平均值，从而得到