作者/ 周朝霞 林思遠 邱雪蓮 廈門大學嘉庚學院 信息科學與技術學院(福建 漳州 363105)

摘要：為了提高公共自行車管理系統的便利性水平和功能性水平，本文研究并設計了一套基于北斗/GPS定位的城市公共自行車管理系統。該系統由安卓(Android)手機終端、服務器端和車載終端組成。車載終端以單片機 (MCU)為主控芯片，并采用北斗定位模塊、GSM/GPRS模塊及按鍵模塊進行公共自行車運行狀態的監測及遠程通信。本設計能夠實現車輛查找、空位查詢、損壞報修、車輛定位、車輛管理、信息登記等功能。實際測試表明，該系統具有運行穩定、裝配簡易、操作便利和功能豐富的特點，同時還可為城市公共自行車分布規劃提供數據支持，具有較好的推廣前景。

引言

　　隨著“低碳出行，綠色環保”觀念的深入人心，自行車成為了很重要的交通代步工具。目前市場上運營的城市公共自行車為人們出行提供了方便，但系統多為一車一樁式，容易出現“還時滿車，借時空樁”的現象，尚無法由管理系統對損壞車輛進行識別。單純線下租借不支持線上查詢，使市民很難找到合適的服務點，而服務網點規劃與布局需要更多詳細可靠的數據支持。基于以上狀況^[1-3]，本文提出一款基于北斗/GPS定位的城市公共自行車管理系統設計，旨在實現車輛查詢、空位查詢、車輛報修、服務點導航、借車管理、轄區監測等功能，以使市民和維護人員直觀、便捷地查詢服務點信息及車輛待修信息，并能通過轄區監測對轄區服務點設置提出優化建議，從而進一步提升公共自行車服務系統的信息化水平。

1 系統總體結構設計

　　本系統由Android手機終端、服務器端和車載終端構成，并采用GPRS進行數據通信，具有網絡覆蓋范圍廣、接入速度快、傳輸特性好、費用低廉的優勢，同時采用無線IP技術，資源利用率高，能夠與因特網(Internet)實現無縫連接，以支持穩定的數據傳輸^[4-5]，如圖1所示為系統的通信架構。

　　本系統核心部件車載終端只需要安裝在公共自行車上即可實現對運行狀態的監控。車載終端主要由型號為HT66FU50 44LQF的MCU、定位數據獲取單元UM220-III N模塊、GPRS通信單元SIM900A模塊、GM8125異步串口擴展模塊、按鍵模塊構成，其總體結構如圖2所示。MCU主要負責運行數據處理和邏輯處理，與UM220-III N模塊和SIM900模塊通過串口相連，用于實現車載終端與服務器的TCP/IP通信;串口擴展模塊用于將MCU單一串口擴展為多串口，供上述兩個模塊使用;按鍵模塊用于自行車出現故障時的遠程保修。

2 系統硬件設計

2.1 單片機及其外圍電路設計

　　本系統所用HT66FU50是合泰半導體公司的8位精簡指令集集成Flash的MCU，具有豐富的功能選項，且內建完整的SPI和I2C功能，同時還具有EEPROM存儲器及多個定時器模塊。其外圍電路如圖3所示，引腳的主要功能為：RXD0及TXD0為與GM8125異步串口擴展模塊相連的串口通信、INT0及INT1為按鍵模塊的外部中斷、E0-E5為GM8125異步串口擴展模塊的地址選擇、A6及A7分別為GM8125異步串口擴展模塊工作方式選擇及復位。

2.2 UM220-III N電路設計

　　系統所用UM220-III N是采用低功耗GNSS單片系統(SoC)芯片的Humbird北斗/GPS雙系統定位模塊，集成度高且功耗低，定位精度可達3至5米，可選擇工作方式為BD單獨定位、GPS單獨定位或GPS/BD雙模定位[6-8]。UM220-III N模塊提供一個輸出脈寬和極性可調的1PPS信號，其串口1為主串口，支持數據傳輸、固件升級功能，串口波特率可調，默認波特率為9600bps，最高可設為115200bps。默認輸出信息為NMEA-0183協議格式，默認輸出定位信息(GGA)、地理定位信息(GLL)、衛星信息(GSA)、可見衛星信息(GSV)等多條數據。通過$CFGMSG、msgClass、msgID、rate命令即可將模塊默認輸出數據設置為僅輸出GGA。