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摘 要

ABSTRACT V

第一章 绪论 1

1.1 论文选题的背景 1

1.2 国内外的研究情况 1

1.3 论文的研究对象和内容 2

1.4 论文的内容安排 2

第二章 系统总体思路与设计方案 4

2.1 相关理论技术简介 4

2.1.1 GPS系统 4

2.1.2 GPS定位原理 5

2.1.3 Cortex-M系列微处理器特性 5

2.2 系统需求分析 5

2.2.1 系统总体需求 5

2.3 系统框架分析 6

2.4 系统设备选型 7

2.5 本章小结 8

第三章 系统硬件设计 9

3.1 系统整体分析 9

3.2 STM32处理模块 9

3.3 显示模块 10

3.4 GSM模块 15

3.5 GPS模块和TTS模块 16

3.6 本章小结 17

第四章 系统软件设计 18

4.1 软件部分整体分析 18

4.2 开发环境介绍 24

4.3 开发流程简介 25

4.4 GPS串口及GPS数据处理 26

4.5 HMI的实现 27

4.5.1 LCD屏幕 28

4.5.2 语音播报 28

4.6 车辆路径记录及偏航处理 18

4.6.1 几种不同距离算法的适用性分析 29

4.6.2 使用豪斯多夫距离进行到站和偏航检测 30

4.6.3 公交到站检测和偏航提醒的具体实现 31

4.7 本章小结 32

第五章 系统综合测试结果及分析 33

5.1 实物简介 33

5.2 路径划分 35

5.3 测试方案 39

5.4 测试结果 39

5.5 结果分析 42

5.6 本章小结 42

第六章 总结与展望 43

6.1 总结 43

6.2 展望 43

附录 44

参考文献 46

致谢 49

基于GPS的公交自动报站系统

摘要

公交运行过程中，需要在到站前和到站时进行报站操作。

本论文从硬件和软件的需求背景和设计思路出发，介绍了一种公交自动报站系统的设计与制作。该系统使用STM32系列单片机作为系统核心控制与数据处理中心，与各个外置功能模块组合，构建出一种模块化、实用化的的公交自动报站系统。该系统具备同类产品的到站播报和提前播报等功能，同时增加了GPS模块以进行自动报站，集成了偏航提醒和自动报警等智能化模块，以显示屏作为交互界面，并预留有较为充分的升级空间。论文对其中主要采用的使用豪斯多夫距离检测偏航的算法进行了简要描述。同时说明了本论文中实际的路径采集及划分工作流程。

课题对系统功能进行了实际测试，测试结果表明该系统实际可行，具有一定的可行性和实用价值。

关键词： 公共交通 报站 GPS 自动化

Bus Stop Announcement System Based on GPS

Abstract

This paper introduces one kind of automatic bus stop announcement system. The bus announcement system mentioned in this paper is used to announce the name of stop when arriving or approaching one. The paper mainly describes the design and implementation of such system. It first describes the requirement as a background and the design ideas. The final implementation of such system is primarily based on STM32 systems and various external modules and is mainly focused on modularization and practicality. The implemented system has on-stop and pre-stop alert like all other products on market and an extra GPS module for automatic control of alert process and integrated off-track alert and SMS alert. The system implements an LCD screen and speaker as HMI and leaves enough space for future upgrade. The paper also describes Hausdorff algorithm that detects off-track movement. It also describes the workflow of geographic information collection used in the paper. The paper includes a through test on the system. The test indicates that such system is realizable, and the theory can be applied to actual design of system.

Key Words：Public transportation; Stop announcement; GPS; Automation

绪论

论文选题的背景

当前，我国大部分城市交通系统面临着极大的威胁：私家车数量快速增长，城市道路拥堵严重。我国移动源污染问题日益突出, 已成为空气污染的重要来源^[1]。2018年，中国石油表观需求量为6.15亿，全国小汽车保有量首次突破2亿。城市的发展离不开其公共交通规划的发展。面对如此严峻的形势，公共交通事业由于其更高的运输效率和更低的能源消耗成为必然的选择。

截至2018年，全国已有三十多个城市的公交车数量超过一千辆，几乎每个行政区划都有不同形式的公共交通覆盖^[2]。但仍有少数中小城市的公共汽车服务停留在较为原始的阶段。个别小城镇完全没有报站服务，部分城镇中公交车的语音报站服务依旧依赖传统的手动模式，这种方式在到站时必须按下按键才执行播报流程，必须依赖于司机或乘务员的操作。在驾驶条件不佳的情况下，手动报站会使司机，可能造成交通事故。同时，手动报站与操作者的工作态度、工作时间、工作强度挂钩，难免造成错报站、漏报站的现象。这给人们的出行造成了一定的不便及困扰^[3]。

目前，关于利用GPS（Global Positioning System,全球定位系统）进行自动报站的应用已成为热点，并成功普及到了许多大城市，得到了广泛认可。公交自动报站系统利用GPS进行车辆定位，将采集到的信息与录入的站点信息进行比较，从而实现自动报站的功能。与传统报站方式相比，这大大提高了公共交通服务质量，降低了系统的操作成本，增加了公交服务的社会效益。

国内外的研究情况

智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）是指在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信）之上，将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种在大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合运输和管理系统。在美、日、欧、韩等ITS 建设和应用比较先进的国家，ITS 发展正处于产业化形成和大规模应用阶段^[4]。这些国家制定了不同层次的ITS 发展战略规划，对一系列的推进机制进行

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