一种基于RFID的电子公交站牌设备.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103996309 A (43)申请公布日 2014.08.20 CN 103996309 A (21)申请号 201410144578.4 (22)申请日 2014.04.11 G08G 1/123(2006.01) G06K 7/10(2006.01) (71)申请人 云南省交通科学研究所 地址 650011 云南省昆明市拓东路石家巷 9 号 (72)发明人 杨光敏 杨敏 张晓哲 刘文疆 徐兰 陈佳 徐斌 (74)专利代理机构 昆明今威专利商标代理有限 公司 53115 代理人 赛晓刚 (54) 发明名称 一种基于 RFID 的电子公交站牌设备 (57) 摘要 本。

2、发明涉及一种基于 RFID 的电子公交站牌 设备， 特别是一种基于 RFID 通讯技术实现公交车 辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到 站信息的电子设备。属公共交通管理设备和系统 技术领域。本设备包括 MSP430 单片机、 RFID 集 成模块、 GPRS/3G 通讯模块、 显示输出接口及连接 线路板 ； 其中 MSP430 单片机控制设备运行， 并完 成 RFID 模块、 通讯模块、 显示输出接口间的数据 传输和处理 ； RFID 集成模块负责与公交车载 RFID 模块进行通讯， 接收来自车载模块的到站信息， 或 向车载模块写入到站记录 ； GPRS/3G 通讯模块， 作 为设备选件。

3、， 通过 GPRS 或 3G 信号实现与远程数 据服务器通讯获取到站信息 ； 设备提供 RS-232 和 RS-485两种方式串行信号输出接口为LED显示设 备提供显示信号或为工控机提供数据输入。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 6 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103996309 A CN 103996309 A 1/1 页 2 1. 一种基于 RFID 的电子公交站牌设备， 其特征在于电子公交站牌设备中的装有 MSP430 单片机、 通过连接线路板分别与 RF。

4、ID 集成模块、 通讯模块、 显示输出接口连接 ； 其中 MSP430 单片机控制整个电子公交站牌设备运行， 并完成 RFID 模块、 通讯模块、 显示输出接 口间的数据传输和处理 ； 公交车上预装有的 RFID 模块 ； 电子公交站牌设备中的 RFID 集成模块负责与公交车上预装载的 RFID 模块进行通讯， 接收来自公交车载 RFID 模块的到站信息， 或向公交车载 RFID 模块写入到站记录 ； 电子公交站设备提供 RS-232 和 RS-485 两种方式串行信号输出接口， 为 LED 显示设备 提供显示信号或为工控机提供数据输入。 2.根据权利要求1所述的基于RFID的电子公交站牌设备。

5、， 其特征在电子公交站牌设备 还可以安装 GPRS/3G 通讯模块， 通过 GPRS 或 3G 信号实现与远程数据服务器通讯获取到站 信息。 3. 根据权利要求 1 所述的基于 RFID 的电子公交站牌设备， 其特征在于 RFID 集成模块 识别的接收信息格式一 ； 方式 : ： 站牌号， 车号， 线路， 距离， 预计时间 ； 方式1 ： 一个字节 0x01 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 线路 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 距离XXXXX（5 位数字） 三个字节 099999 ； 预计。

6、时间 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999。 4. 根据权利要求 1 所述的基于 RFID 的电子公交站牌设备， 其特征在于 RFID 集成模块 识别的接收信息格式二 ； 方式 ： 车号， 线路 ； 方式0 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 线路 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999。 5. 根据权利要求 1 所述的基于 RFID 的电子公交站牌设备， 其特征在于 RFID 集成模块 识别的发送信息格式二 ； 车号 ： 站牌号， 到站时间 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999， 车号为 3075, 发送 0x0C 0x。

7、03 ； 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999， 站牌号为 6789, 发送 0x1A 0x85 ； 到达时间 - XXXXXX（6 位数字） ； 时间存储用 4 个字节即 32 位来表示， 年 0 63 占 6 位， 月 1 12 占 4 位， 日 1 31 占 5 位， 时 0 23 占 5 位， 分 0 59 占 6 位， 秒 0 59 占 6 位。 6.根据权利要求2所述的基于RFID的电子公交站牌设备， 其特征在于GPRS/3G通讯模 块采用 Telit GL868-DUAL 模块产品。 权 利 要 求 书 CN 103996309 A 2 1/6 页 3 一种基于 R。

8、FID 的电子公交站牌设备 技术领域 0001 本发明涉及一种基于 RFID 的电子公交站牌设备， 特别是一种基于 RFID 通讯技术 实现公交车辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到站信息的电子设备。 属公共交 通管理设备和系统技术领域。 背景技术 0002 电子公交站牌是指电子显示屏幕形式的公交车的指示牌， 通过该电子屏幕， 可以 看到下一辆乃至该线全部公交车的运行情况， 即哪一车站有车、 哪一车站没有车、 估计什么 时间到达本站、 车上的人员拥挤状况、 该车是否出现故障等信息。 它集成了计算机、 通讯、 电 子地图与现代控制技术， 它是城市公交信息化、 现代化的标志之一。 0003 。

9、电子站牌不仅能显示下一辆车的到站时间、 距离， 让乘客可以及时了解公交车的 位置， 合理安排自己的乘车时间， 而且调度管理人员通过车辆信息在地图的实时显示， 可以 更好地管理调度车辆， 对于突发事件也能灵活和及时处理。 0004 显然， 合理完善的公交管理系统为乘客提供了优质的服务， 同时也为公交调度负 责人提供了安全的管理平台， 有助于管理流程优化并提高管理效率。 0005 但目前电子公交站牌应用主要存在以下不足 （1） 核心功能不突出， 喧宾夺主 电子站牌的名称就指出了其核心功能是预报车辆进站情况。 现有的很多电子站牌都淹 没在各种辅助信息中， 使得电子站牌沦为电子广告牌。 0006 （2。

10、） 过于依赖 “3G” （GIS/GPS/GPRS） 技术 利用 “3G” 技术固然可以实现车辆实时 / 准时定位， 但在固定的公交线路上， 这种过剩 功能并不能给整个系统带来好处， 甚至可能造成麻烦。 同时， 通讯高峰时段和客运高峰时段 存在重合， 因通讯网络拥塞造成的信息传递失败的不良后果也最大。 0007 （3） 建设和维护成本过高 为了保证通讯系统的正常运行和安全， 单站点的建设费用很可观， 相对于一个公交站 点所应具有的基本功能而言有些不成比例。 运营的电子站牌系统运行完全依赖于公用无线 网络， 进出数据流量过高， 致使日常运行费用居高难下。同时， 高昂的成本使得在偏远站点 设立电子。

11、站牌成为一种奢侈行为， 最终导致整个作用范围受限。 在无线通讯信号不良地段， 电子站牌的使用受到极大限制。 0008 综上， 采用新的技术应用于公交系统中， 改变电子站牌的设计， 降低成本变得尤为 重要。 发明内容 0009 本发明的目的在于克服上述现有技术不足， 提供一种基于 RFID 通讯技术实现公 交车辆与电子站牌数据通讯并能够向候车乘客显示到站信息的电子设备。 0010 本发明基于 RFID 的电子公交站牌设备目的是通过以下技术方案完成的。 说 明 书 CN 103996309 A 3 2/6 页 4 0011 电子公交站牌设备中的装有 MSP430 单片机、 通过连接线路板分别与 R。

12、FID 集成模 块、 通讯模块、 显示输出接口连接 ； 其中 MSP430 单片机控制整个电子公交站牌设备运行， 并 完成 RFID 模块、 通讯模块、 显示输出接口间的数据传输和处理 ； 公交车上预装有的 RFID 模块 ； 电子公交站牌设备中的 RFID 集成模块负责与公交车上预装载的 RFID 模块进行通讯， 接收来自公交车载 RFID 模块的到站信息， 或向公交车载 RFID 模块写入到站记录 ； 电子公交站设备提供 RS-232 和 RS-485 两种方式串行信号输出接口， 为 LED 显示设备 提供显示信号或为工控机提供数据输入。 0012 所述的电子公交站牌设备还可以安装 GPR。

13、S/3G 通讯模块， 通过 GPRS 或 3G 信号实 现与远程数据服务器通讯获取到站信息。 0013 所述的 RFID 集成模块识别的接收信息格式一 ； 方式 : ： 站牌号， 车号， 线路， 距离， 预计时间 ； 方式1 ： 一个字节 0x01 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 线路 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 距离XXXXX（5 位数字） 三个字节 099999 ； 预计时间 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999。 0014 所述的 RFID 集成模块识别的接收信息格式。

14、二 ； 方式 ： 车号， 线路 ； 方式0 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999 ； 线路 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999。 0015 所述的 RFID 集成模块识别的发送信息格式二 ； 车号 ： 站牌号， 到站时间 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999， 车号为 3075, 发送 0x0C 0x03 ； 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999， 站牌号为 6789, 发送 0x1A 0x85 ； 到达时间 - XXXXXX（6 位数字） ； 时间存储用 4 个字节即 32 位来表示， 年 0 63 占 6 位， 月 1。

15、 12 占 4 位， 日 1 31 占 5 位， 时 0 23 占 5 位， 分 0 59 占 6 位， 秒 0 59 占 6 位。 0016 所述的 GPRS/3G 通讯模块采用 Telit GL868-DUAL 模块产品。 0017 本发明设备通过应用， 从而实现车、 站牌和调度中心三者之间的 “会话” ， 进而实现 “车联网” 、“站联网” ， 引导城市交通集约化发展， 改善民众出行条件、 提高交通信息服务的 及时性、 准确性、 交互性、 可监管性， 降低智能化交通运营成本， 提高市民对公共交通服务的 满意度， 使社会和企业实现双赢。 附图说明 0018 图 1 为本发明基于 RFID 。

16、的电子公交站牌设备的模块结构示意图。 0019 图 2 为本发明设备的工作原理示意图。 说 明 书 CN 103996309 A 4 3/6 页 5 0020 图 3 为本发明设备在公交服务系统中的实施方式示意图。 具体实施方式 0021 本设备能够通过RFID和GPRS/3G模块从外界获取车辆到站信息， 通过单片机的数 据处理后， 向与设备连接的显示设备提供显示信息， 从而实现向候车乘客播报到站信息的 功能。 0022 射频识别 (RFID) 是利用射频频段实现非接触双向通信进行识别和交换数据的一 种自动识别技术。 0023 (1)、 设备组成 设备模块组成结构如附图1所示。 本设备包括MS。

17、P430单片机、 RFID集成模块、 GPRS/3G 通讯模块、 显示输出接口及连接线路板 ； 其中 MSP430 单片机控制设备运行， 并完成 RFID 模 块、 通讯模块、 显示输出接口间的数据传输和处理 ； RFID 集成模块负责与公交车载 RFID 模 块进行通讯， 接收来自车载模块的到站信息， 或向车载模块写入到站记录 ； GPRS/3G 通讯模 块， 作为设备选件， 通过 GPRS 或 3G 信号实现与远程数据服务器通讯获取到站信息 ； 设备提 供 RS-232 和 RS-485 两种方式串行信号输出接口为 LED 显示设备提供显示信号或为工控机 提供数据输入。 0024 本设备能。

18、够通过 RFID 和 GPRS/3G 模块从外界获取车辆到站信息， 通过 MSP430 单 片机的数据处理后， 向与设备连接的显示设备提供显示信息， 从而实现向候车乘客播报到 站信息的功能。 0025 (2) 工作原理 工作原理图如附图2所示， 本设备主要完成与车载RFID模块进行数据通信以及到站信 息处理与显示输出的功能。 0026 车载 RFID 模块不断向外界发送指定格式信号， 当车辆经过电子站牌时， 电子公交 站牌设备能够识别车载 RFID 模块发出的信号并提取信息， 经过 MSP430 单片机的数据处理 后， 通过显示输出接口， 输出到 LED 显示屏或工控计算机。 0027 （3）。

19、 电子站牌 RFID 模块信息识别原理 本设备支持两种与公交车信息交互方式 ： GPS 终端机通过 RFID 模块与电子站牌交互 （方式 1） 、 无 GPS 终端机 RFID 卡片直接与电子站牌交互 （方式 0） 。 0028 方式 1- 车载终端与电子站牌通讯过程 车载终端定时向外发送如下格式消息。 0029 方式 : 站牌号 ； 车号 ； 线路 ； 距离 ； 预计时间 ； 方式1 ； 一个字节 0x01 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 站牌号为 6789, 发送 0x1A 0x85 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 车号为 3075, 发送 。

20、0x0C 0x03 线路 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 线路为 531, 发送 0x02 0x13 距离XXXXX（5 位数字） 三个字节 099999, 距离 2000 米 , 发送 0x00 0x07 0xd0 预计时间 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 预计 40 分钟 , 发送 0x00 0x28 * 注 ： 可能有多行记录 例如 ： 0x01 0x1a 0x85 0x0c 0x03 0x02 0x13 0x00 0x07 0xd0 0x00 0x28, 共 12 个字节 说 明 书 CN 103996309 A 5 4/6 页 6 可识别距离范。

21、围内的电子站牌收到消息后， 只识别本站牌号的数据。 0030 识别方法 ： 方式 =1 and 本站代码 = 站牌号。 0031 识别后， 电子站牌向 LED 发送显示数据， 同时向车载终端发送如下格式消息 车号 : 站牌号 ； 到站时间 ； 车号 - XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 车号为 3075, 发送 0x0C 0x03 站牌号XXXX（4 位数字） 两个字节 09999, 站牌号为 6789, 发送 0x1A 0x85 到达时间 - XXXXXX（6 位数字） （同时以队列形式记录在 RFID 卡上） 时间存储用 4 个字节即 32 位来表示， 年 0 63 占 6 。

22、位， 月 1 12 占 4 位， 日 1 31 占 5 位， 时 0 23 占 5 位， 分 0 59 占 6 位， 秒 0 59 占 6 位。13 年 5 月 25 日 16 点 25 分 40 秒将表示为 :001101 0101 11001 10000 011001 101000, 即十六进制 :0x35 0x73 0x06 0x68 本条记录整体为 : 0x0C 0x03 0x1A 0x85 0x35 0x73 0x06 0x68 方式 0-RFID 卡片与电子站牌通讯过程 车辆携带卡片定时向外发送如下格式消息发送。 0032 方式 : 车号， 线路 ； 方式0 ； 车号 - XXXX。

23、（4 位数字） ； 线路 - XXXX（4 位数字） ； 可识别距离范围内的电子站牌收到消息后， 只识别本线路的数据。 0033 识别方法 ： 方式 =0 and 线路号 in ( 本站支持线路 ) ； 识别后， 电子站牌通过网络向调度服务器获取显示数据并发送给 LED， 同时向车辆携带 卡片发送如下格式消息 ； 车号 : 站牌号， 到站时间 ； 车号 - XXXX（4 位数字） ； 站牌号XXXX（4 位数字） ； 到达时间 - XXXXXX（6 位数字） ； （同时以队列形式记录在 RFID 卡上） 。 0034 根据上述通讯过程 RFID 模块支持以下功能。 0035 电子站牌端 RFI。

24、D 接口 ： 能够支持上述 （方式 1 和方式 0） 两种形式的消息接受和发 送 ； GPS 终端 RFID 接口 ： 能够支持方式 1 的消息发送和接收 ； 独立 RFID 卡片 ： 能够支持方式 0 的消息发送和接收。 0036 附图 3 描述了该设备在公交服务系统中的实施方式示意。 0037 实施例 1 ： 公交车安装 GPS， 终端电子站牌采用 RFID 通讯模式的实施方式。 0038 该实施方式的特点是 ： 公交车安装具有 GPS、 GPRS/3G 和 RFID 模块的车载终端， 本 设备仅配置 RFID 模块 （未安装 GPRS/3G 模块） 采用 RFID 通讯模式。 0039 。

25、该方式下车载终端具有GPS信号采集能力， 能够实时获得车辆GPS数据， 并能够通 说 明 书 CN 103996309 A 6 5/6 页 7 过 GPRS/3G 网络传送车辆实时 GPS 数据， 网络服务器能够根据车辆当时位置计算出其周边 RFID 设备信号覆盖范围内所有电子站牌需要显示的线路车辆到站信息， 信息处理后按以下 格式通过其 RFID 模块向外界发送信号。以站牌编号 6789 车辆编号 3075 行驶线路 531 距 离 2000 米预计 40 分钟到达为例， 车载终端发送 0x01 0x1a 0x85 0x0c 0x03 0x02 0x13 0x00 0x07 0xd0 0x0。

26、0 0x28 共 12 个字节， 可识别距离范围内的电子站牌设备收到消息后， 通过 RFID 模块， 只接收本站牌号的数据， 经过处理后将线路号、 距离、 预计时间等信息通过显示 输出接口发送给 LED 显示设备或用于显示信息的工控计算机。 0040 该方式下电子站牌设备使用无需依赖 GPRS/3G 网络， 使用过程中无需支付站牌端 的互联网通讯费用， 具有运行成本低、 到站信息预报精确的特点。 用户可根据实际需要在枢 纽站和人流密集车站配置该设备， 但必须要求公交车辆安装具有GPS、 GPRS/3G和RFID模块 的车载终端。 0041 本设备提供了 RFID、 GPRS、 3G 多种信息通。

27、讯手段， 较传统电子站牌设备应用更灵 活， 并提供可编程接口可实现多种公交电子站牌实施方式， 具有应用灵活、 性价比高、 运营 成本低等优点。 0042 实施例 2 ： 公交车无需安装 GPS， 终端电子站牌采用 RFID+GPRS/3G 通讯模式的实施方式。 0043 该实施方式的特点是 ： 公交车无需安装GPS终端， 只需随车携带特定的RFID卡片， 本设备配置 RFID 模块和 GPRS/3G 模块， 采用 RFID+GPRS/3G 通讯模式。 0044 该方式下在沿途车站安装本设备， 并标记本设备安装位置的 GPS 坐标， 车辆携带 卡片定时向外发送如下格式消息发送。 以车辆编号307。

28、5行驶线路531为例， 卡片发送0x00 0x0c 0x03 0x02 0x13 共 5 个字节。可识别距离范围 20 米内的电子站牌收到消息后， 只识别 本线路的数据。 0045 识别方法 ： 方式 =0 and 线路号 in ( 本站支持线路 ) 识别后， 本设备以本站点 GPS 数据与车辆及线路号组合成车辆 GPS 数据， 通过 GPRS/3G 模块经互联网向调度服务器发送。同时设备定时通过 GPRS/3G 模块向服务器提出本站点到 站信息查询， 服务器根据车辆当前 GPS 记录， 实时计算距离本站点最近的公交车的距离和 预计到达时间。通过显示输出接口发送给 LED 显示设备或用于显示信。

29、息的工控计算机。 0046 该方式下公交车辆无需安装 GPS 终端， 能够大大减少系统建设成本， 车辆经过站 牌时， 设备使用GPRS/3G网络向服务器传送车辆GPS数据， 从而实现车辆定位和到站信息预 报， 使用过程中需支付站牌端的少量互联网通讯费用。 0047 该方式具有建设成本低的特点， 到站信息预报精确到站， 适合于中小城市低成本 构建公交服务系统。 0048 本发明设备主要用于城市智能公交服务系统， 该设备不用使用软件， 能够以一种 低成本和易实施的方式解决公交车辆与电子站牌间的通讯问题和公交到站信息的显示问 题。 0049 实施例 3 ： 公交车无需安装 GPS， 终端电子站牌采用。

30、 RFID 通讯模式的实施方式。 0050 作为实施例 2 的补充， 在满足车辆定位精度要求的前提下， 可以在公交线路沿途 安装部分仅配置 RFID 模块的设备。设备在此工作模式下主要实现车辆到站信息记录， 信息 说 明 书 CN 103996309 A 7 6/6 页 8 将被记录在随车 RFID 卡片上。 0051 该方式下在沿途车站安装本设备， 并标记本设备安装位置的 GPS 坐标， 车辆携带 卡片定时向外发送如下格式消息发送。 以车辆编号3075行驶线路531为例， 卡片发送0x00 0x0c 0x03 0x02 0x13 共 5 个字节。可识别距离范围内的电子站牌收到消息后， 只识别。

31、本线 路的数据。 0052 识别方法 ： 方式 =0 and 线路号 in ( 本站支持线路 ) 识别后， 本设备以本站点GPS数据与车辆及线路号组合成车辆GPS数据， 向车辆携带卡 片发送如下格式消息 车号 : 站牌号， 到站时间 ； 车号 - XXXX（4 位数字） ； 站牌号XXXX（4 位数字） ； 到达时间 - XXXXXX（6 位数字） ； （同时以队列形式记录在 RFID 卡上） ； 途经具有 GPRS/3G 网络通讯能力的站点时， 由该站点读出记录列表， 统一发送到网络 服务器， 实现车辆 GPS 定位。 0053 该方式作为实施例2的补充， 可以减少配置具有GPRS/3G模块的设备数量， 从而进 一步节约系统建设成本和运行成本。 说 明 书 CN 103996309 A 8 1/3 页 9 图 1 说 明 书 附 图 CN 103996309 A 9 2/3 页 10 图 2 说 明 书 附 图 CN 103996309 A 10 3/3 页 11 图 3 说 明 书 附 图 CN 103996309 A 11 。