專(zhuān)利名稱：一種基于gprs網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，具體是一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的 城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著智能交通系統(tǒng)的逐步發(fā)展，我國(guó)交通運(yùn)輸系統(tǒng)的信息化水平有了較大的提 高，以公路運(yùn)輸為主的綜合運(yùn)輸體系初步形成。在基礎(chǔ)設(shè)施達(dá)到一定水平之后，交通信息服 務(wù)就成為提升交通運(yùn)輸服務(wù)水平和發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施績(jī)效的主要措施，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)作為城市 交通控制系統(tǒng)的重要組成部分之一，它通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸和管理技術(shù)，使監(jiān)控中心能夠準(zhǔn) 確地獲取路網(wǎng)各個(gè)路口的交通流量和交通信號(hào)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，從而為保證路網(wǎng)的控制效果 創(chuàng)造條件。但目前我國(guó)現(xiàn)有的城市交通控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要采用電話或?qū)Ｓ秒娎|等有線方式 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，已不能滿足智能交通系統(tǒng)ITS及各種智能車(chē)載移動(dòng)終端數(shù)據(jù)通信的實(shí)時(shí)性 和移動(dòng)性要求，而且傳統(tǒng)的有線通信方式存在造價(jià)高、覆蓋范圍小、擴(kuò)展性差等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地將各個(gè)路口的交通流數(shù) 據(jù)和交通信號(hào)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)上傳給監(jiān)控中心以及由監(jiān)控中心下傳控制指令給信號(hào)機(jī)的高速、 高效的特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁少量的，也適合短時(shí)的突發(fā)大數(shù)據(jù)量的城市交 通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，以滿足城市交通控制的需求。本實(shí)用新型由監(jiān)控中心、GPRS/Internet通信網(wǎng)絡(luò)以及具有GPRS功能的路口智能 交通信號(hào)機(jī)三個(gè)單元組成，運(yùn)行模式采用客戶/服務(wù)器模式。本實(shí)用新型采用32位ARM7TDMI核ARM微處理器S3C44B0X及GPRS模塊GR47，設(shè) 計(jì)了具有GPRS功能的智能交通信號(hào)機(jī)，并且該智能交通信號(hào)機(jī)主要由ARM微處理器模塊、 GRPS無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模塊、電源晶振模塊、UART芯片16C550以及JTAG調(diào)試接口等模塊 組成。監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、web服務(wù)器和GMS通信服務(wù) 器組成，并且監(jiān)控工作站和各服務(wù)器之間通過(guò)以太網(wǎng)互連。

圖1是本實(shí)用新型系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖2是基于ARM微處理器的智能交通信號(hào)機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖；圖3是智能交通信號(hào)機(jī)應(yīng)用軟件流程圖。圖4為通信服務(wù)器軟件結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖并分別從系統(tǒng)組成及工作原理、智能交通信號(hào)機(jī)的硬件構(gòu)成和
3軟件實(shí)現(xiàn)三個(gè)方面對(duì)本實(shí)用新型作具體的說(shuō)明。1.系統(tǒng)組成及工作原理參照?qǐng)D1，基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一個(gè)分布式、集散型、網(wǎng) 絡(luò)化、全開(kāi)放的監(jiān)控系統(tǒng)，由監(jiān)控中心、GPRS/Internet通信網(wǎng)絡(luò)以及具有GPRS功能的路口 智能交通信號(hào)機(jī)組成。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行于客戶/服務(wù)器模式，監(jiān)控中心內(nèi)部通過(guò)以太網(wǎng)將通信服務(wù)器、數(shù) 據(jù)庫(kù)服務(wù)器及監(jiān)控工作站等設(shè)備互連。監(jiān)控中心在軟件系統(tǒng)的控制下，實(shí)時(shí)接收處理來(lái)自 各路口智能交通信號(hào)機(jī)的交通量信息、當(dāng)前工作狀態(tài)以及信號(hào)配時(shí)方案等各種數(shù)據(jù)，在監(jiān) 控中心的LED多媒體顯示屏及中心監(jiān)控終端上顯示信號(hào)機(jī)位置、運(yùn)行狀態(tài)及相關(guān)信息。同 時(shí)，監(jiān)控中心的通信服務(wù)器也可以向各路口信號(hào)機(jī)下傳各種控制指令和優(yōu)化的信號(hào)配時(shí) 參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)分布式智能交通信號(hào)機(jī)狀態(tài)的監(jiān)視和控制。通信服務(wù)器可以由已接入 Internet的計(jì)算機(jī)擔(dān)當(dāng)，完成TCP/UDP鏈路建立、維護(hù)、數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)以及圖像的監(jiān)控等。路口交通信號(hào)機(jī)為全自動(dòng)智能設(shè)備，可以通過(guò)短信、數(shù)據(jù)有無(wú)檢測(cè)、響鈴、預(yù)設(shè)時(shí) 間等多種方式啟動(dòng)GPRS撥號(hào)程序接入Internet，主動(dòng)與監(jiān)控中心的通信服務(wù)器建立TCP或 UDP連接，并向通信服務(wù)器傳輸數(shù)據(jù)或圖像，實(shí)現(xiàn)城市交通信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸。2智能交通信號(hào)機(jī)的硬件構(gòu)成參照?qǐng)D2，具有GPRS功能的智能交通信號(hào)機(jī)主要由ARM微處理器模塊、GRPS無(wú)線 通信模塊、存儲(chǔ)模塊、電源晶振模塊、UART芯片16C550以及JTAG調(diào)試接口等模塊組成。2. IARM微處理器模塊ARM微處理器模塊是智能交通信號(hào)機(jī)的控制核心，負(fù)責(zé)交通信號(hào)機(jī)的數(shù)據(jù)采集、 存儲(chǔ)處理數(shù)據(jù)、GPRS通信等工作。根據(jù)智能交通信號(hào)機(jī)低功耗的要求，選用三星公司的 S3C44B0X。它是一款基于ARM7TDMI內(nèi)核精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)的32位高速處理器，工作在66MHz， 支持Thumb (16位)/ARM (32位)雙指令集，能很好地兼容8位/16位器件，具有性價(jià)比高、 功耗低、體積小、可靠性高等特點(diǎn)。S3C44B0X提供了對(duì)兩個(gè)串口 UartO和Uartl的直接支 持。在本系統(tǒng)中，一個(gè)串口用于與GR47模塊通信，同時(shí)在調(diào)試應(yīng)用程序時(shí)需要另一個(gè)串口 與PC機(jī)相連，以保證程序正常運(yùn)行。2. 2GPRS無(wú)線通信模塊GPRS無(wú)線通信模塊是整個(gè)系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)，采用Sony-Ericsson公司的可編程無(wú) 線通信模塊GR47，它提供RS232 口，可以用AT指令進(jìn)行控制。GR47具有GPRS和SMS兩種 無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸通道，可以快速、安全、可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、語(yǔ)音傳輸、短消息服務(wù)，可以工 作在900MHz和1800MHz兩個(gè)頻段。在GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)良好的情況下，優(yōu)先通過(guò)GPRS通信方 式將智能交通信號(hào)機(jī)所在位置、交通流以及運(yùn)行狀態(tài)等信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心并接收來(lái)自監(jiān) 控中心的指令。與此同時(shí)，GR47不斷輪回檢查GPRS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞、GPRS未覆 蓋或者中心工作人員誤操作導(dǎo)致TCP/IP連接斷開(kāi)時(shí)，會(huì)立刻切換到SMS方式直至TCP/IP 重新連接上。2. 3存儲(chǔ)模塊FLASH存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)啟動(dòng)代碼、嵌入式操作系統(tǒng)、文件系統(tǒng)、應(yīng)用程序的代碼或 其他在系統(tǒng)掉電后需要保護(hù)的用戶數(shù)據(jù)等。選用SST公司16位數(shù)據(jù)帶寬的SST39VF160，它 具有2MB的存儲(chǔ)容量，工作電壓為2. 7V 3. 6V，其地址線AO A20分別與S3C44B0X的地址線ADDRl ADDR2相連。SDRAM存儲(chǔ)器是系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的主要區(qū)域，系統(tǒng)及用戶數(shù)據(jù)、堆棧 均位于SDRAM存儲(chǔ)器中，其存儲(chǔ)速度大大高于FLASH存儲(chǔ)器，且具有讀/寫(xiě)的屬性。2.4電源、晶振模塊電源電路由3塊DC-DC轉(zhuǎn)換器(9V 5V，5V 3. 3V，5V 2. 5V)組成，分別給外 圍電路、CPU的I/O和S3C44B0X內(nèi)核供電。IOMHz晶振為系統(tǒng)提供工作時(shí)鐘，通過(guò)片內(nèi)PLL 電路倍頻為66MHz作為微處理器的工作時(shí)鐘。當(dāng)具有GPRS功能的智能交通信號(hào)機(jī)的組成模塊確定以后，即ARM微處理器模塊、 GPRS無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模塊、電源晶振模塊、UART芯片16C550以及JTAG調(diào)試接口模塊確 定以后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠根據(jù)所述模塊確定其相互之間的邏輯連接關(guān)系， 此連接方式為固定已有技術(shù)。3軟件實(shí)現(xiàn)3. 1智能交通信號(hào)機(jī)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)參照?qǐng)D3，智能交通信號(hào)機(jī)應(yīng)用軟件主要由主程序和GR47無(wú)線通信等功能模塊組 成。主程序主要完成系統(tǒng)初始化(包括定時(shí)器初始化、串口初始化、端口初始化等)、交通信 號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)的讀取以及與GR47無(wú)線通信等。GR47無(wú)線通信模塊主要完成通信模塊初始化、 分組數(shù)據(jù)協(xié)議PDP (Packet Data Protocol)的上下文激活、TCP/IP建立連接、GPRS數(shù)據(jù)讀 取/發(fā)送、SMS讀取/發(fā)送、GRPS網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)檢測(cè)等處理。在應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，采用C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程，選用ARM ADS(ARM Developer Suite)集成開(kāi)發(fā)工具。源程序 在PC機(jī)通過(guò)編輯、交叉編譯、交叉鏈接生成ELF格式的目標(biāo)映像后，最后通過(guò)JTAG接口將 目標(biāo)映像下載到目標(biāo)開(kāi)發(fā)板上的FLASH中。GPRS數(shù)據(jù)傳輸是GR47模塊的核心功能，在通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行TCP/IP連接之前， 先要在GR47模塊內(nèi)部建立一個(gè)數(shù)據(jù)賬戶，指出正確的接入服務(wù)商APN名稱。智能交通信號(hào) 機(jī)利用固化在FLASH存儲(chǔ)器中的GRPS通信服務(wù)器IP地址訪問(wèn)監(jiān)控中心的通信服務(wù)器，可 通過(guò) AT+C⑶CONT 指令實(shí)現(xiàn)，例如AT+CGDC0NT = 1，“IP”，“CMNET，，。 3. 2GPRS通信服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)參照?qǐng)D4，監(jiān)控中心通信服務(wù)器的主要功能在于實(shí)現(xiàn)智能交通信號(hào)機(jī)和監(jiān)控中心 (數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器以及監(jiān)控工作站)之間的通信。通信服務(wù)器為監(jiān)控中心提供內(nèi)部以太網(wǎng)的 接口并監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的通信狀況，支持TCP/IP協(xié)議和PPP協(xié)議。通信服務(wù)器軟件采用WinSocket 編程，主要?jiǎng)?chuàng)建三種Socket類(lèi)，即監(jiān)聽(tīng)Socket (CListenSocket)、數(shù)據(jù)接收與處理Socket類(lèi) (CServerSocket)和局域網(wǎng)內(nèi)通信Socket類(lèi)(CUDPSocket)。CListSocket定時(shí)監(jiān)聽(tīng)相應(yīng)的 端口，接收智能交通信號(hào)機(jī)的連接請(qǐng)求，創(chuàng)建一個(gè)Socket線程并完成TCP鏈路的建立與維 護(hù)，配合ADO數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)及監(jiān)控等功能，然后把原始套接字放回監(jiān)聽(tīng)狀 態(tài)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)。對(duì)于每一個(gè)智能交通信號(hào)機(jī)，都需要有一個(gè)接收線程來(lái)處理數(shù)據(jù)的接收。因 此，需要在內(nèi)存中建立一個(gè)動(dòng)態(tài)表，以維護(hù)數(shù)據(jù)接收線程句柄和智能交通信號(hào)機(jī)之間的對(duì) 應(yīng)關(guān)系。產(chǎn)生的新線程中包含CServerSocket，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)接收、處理和發(fā)送工作。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)車(chē)輛上安裝該智能交通信號(hào)機(jī)，實(shí)現(xiàn)GPRS網(wǎng)絡(luò)與通信服務(wù)器的實(shí)時(shí) 通信與控制，本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間2s。本系統(tǒng)采用GPRS無(wú)線接入方式，設(shè)計(jì)了智 能交通信號(hào)機(jī)，實(shí)現(xiàn)了城市交通控制數(shù)據(jù)通信，解決了傳統(tǒng)的有線通信方式在網(wǎng)絡(luò)覆蓋范 圍、擴(kuò)展性、實(shí)時(shí)性和可靠性等方面的問(wèn)題，降低了運(yùn)營(yíng)成本，會(huì)有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
權(quán)利要求一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在于它由監(jiān)控中心、GPRS/Internet通信網(wǎng)絡(luò)以及具有GPRS功能的路口智能交通信號(hào)機(jī)組成并且整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行于客戶/服務(wù)器模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征 在于具有GPRS功能的智能交通信號(hào)機(jī)包括ARM微處理器模塊、GPRS無(wú)線通信模塊、存儲(chǔ)模 塊、電源晶振模塊、UART芯片16C550以及JTAG調(diào)試接口模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其特征在 于監(jiān)控中心由監(jiān)控工作站、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、web服務(wù)器和GMS通信服務(wù)器組成， 并且監(jiān)控工作站和各服務(wù)器之間通過(guò)以太網(wǎng)互連。
專(zhuān)利摘要一種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的城市交通控制數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由監(jiān)控中心、GPRS/Internet通信網(wǎng)絡(luò)以及具有GPRS功能的路口智能交通信號(hào)機(jī)組成。本實(shí)用新型針對(duì)傳統(tǒng)城市交通控制采用有線方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的缺點(diǎn)，將通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)GPRS(General Packet Radio Service)融入到本實(shí)用新型系統(tǒng)中，并設(shè)計(jì)了具有GPRS功能的智能交通信號(hào)機(jī)，并給出了信號(hào)機(jī)應(yīng)用軟件和通信服務(wù)器軟件的實(shí)現(xiàn)流程，目的在于提供一種高速、高效特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁少量的，也適合短時(shí)的突發(fā)大數(shù)據(jù)量通信系統(tǒng)，以滿足城市交通控制的需求。
文檔編號(hào)H04W84/00GK201682622SQ20092025457
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者李海峰, 李碧波, 馬小軍 申請(qǐng)人:山西中聯(lián)恒信科技有限公司