基于GPS的新型出租车调度系统设计

引言

　　在大多数国家，出租车都是一种十分普遍和便捷的交通工具。多数发达国家建设了完善的出租车调度系统，实现了出租车高效运营，如美国，电话预约和站点候客的出租车运营方式占98％，"路抛式"仅占2％；在伦敦、巴黎、新加坡等发达国家城市，除非电话预约，或者在指定的停靠地点，否则很少能看到乘客在街头打车，这大大提高了公共交通资源的运行效率。但是在我国的大多数城市，仍然以乘客街头叫车为主，虽然部分城市已经实现了出租车安装GPS设备和实时记录出租车位置信息，但是并没有很好地利用这些GPS位置信息为出租车调度服务，导致很多出租车GPS系统成为摆设。为了进一步提高我国的出租车调度系统的运行效率和提高GPS系统的实用性，很有必要研究一种结合GPS/GIS技术的快速高效出租车调度系统。

　　本文设计和实现了一种新型的出租车调度系统，该系统通过改进当前调度系统的叫车方式，并提出基于网格的出租车调度算法，该算法结合通信平台上传的出租车GPS位置信息和GIS系统网格信息把出租车分组，实现小组内及小组间出租车高效协作和调度，很大程度上提高了出租车的调度效率。

　　1 系统设计

　　本系统包括三个部分：出租车调度终端、通信平台和调度中心。调度终端是基于三星S3C2440硬件平台和WINCE操作系统的智能嵌入式设备，实现了与调度平台的通信和现场智能控制；调度终端实现GPS数据的采集、上报和调度信息的显示；通信平台提供准确、高效的信息传输功能；调度中心实现出租车快速调度以及基于GIS的车辆实时监控功能。

　　1.1 出租车调度终端设计

　　出租车调度终端在硬件上包括两部分：基于三星S3C2440的系统板和基于VK3224的设备扩展板。系统板和扩展板之间通过SPI接口进行通信。系统板包括：

　　S3C2440 ARM9核心处理器、存储器FLASH、SDRAM、电源管理器件、RS232、I/O口空载标识灯接口及上报乘客信息按钮等。接口板包括：VK3224、GPS模块、GPRS模块和RS232等。此调度终端在设计上增加了一个出租车司机上报乘客位置的按钮，其作用是行驶在马路上的每个出租车司机都可以上报在路上发现的乘客位置信息，系统收到信息就会调度最近的空载出租车前来服务。

　　终端的硬件结构如图1所示。

　　出租车调度终端在软件设计上采用透明通道提供可靠的数据传输层。透明通道是通过GPRS上面封装TCP/IP协议和服务器进行通信，当主站控制终端上某个串口设备的时候，将主站发送的数据包中加载串口数据，数据包传输到了终端后，终端将这些串口数据直接发送给对应的串口设备，当串口设备返回数据后，系统将这些数据加载在TCP/IP数据包上，通过GPRS发送到主站，在主站应用层看来和直接操作串口没有区别。调度终端和服务器之间GPS位置信息上传，上报乘客信息，调度指令下发等都是通过透明通道完成的。调度终端软件设计图如图2所示。


1.2 通信平台

　　为了实现平台和出租车的通讯以及收集乘客叫车信息，通信平台包括M2M通信模块、短信平台和呼叫中心三个模块。

　　（1）M2M通信模块实现出租车和调度中心的通信功能，具体包括：出租车位置上传、路边乘客位置上传、调度中心指令下发等。M2M通信模块使用基于GPRS网络上的TCP/IP技术，服务器端采用Windows平台的完成端口（IOCP）技术，从而保证单个服务器能同时接入大量出租车调度终端（大于5000台）。完成端口的最大优点在于其管理海量连接时的处理效率，通过操作系统内核的相关机制完成I/O处理的高效率，由于出租车调度过程中连接量巨大，且每个连接上收发的数据包比较小，通常只有几k甚至不到1k的字节，因此很适合使用完成端口技术。

　　（2）短信平台和呼叫中心模块实现乘客和调度中心之间的通信，主要功能是乘客位置和打车请求收集。短信平台负责接收短信调度的短信，再由调度中心分析短信内容，完成短信调度。呼叫中心负责电话链路，话务员和系统根据来电内容使用调度中心模块实现电话调度。

　　1.3 调度中心设计

　　调度中心分为前台应用程序和后台服务程序。

　　前台应用软件采用B/S架构，主要包括：系统管理、注册管理和调度管理三个部分，

　　（1）系统管理包括：部门管理、用户管理、角色管理和权限管理等；

　　（2）注册管理包括：固定电话注册、手机注册。固定电话注册完成固定电话和单个固定叫车位置的关联绑定，如酒店、公司等，通过GIS系统记录该位置的经纬度信息；手机短信注册完成手机号码和几个固定叫车位置的绑定，每个绑定有一个标签短信代替，同时将每个叫车位置在GIS系统中的经纬度信息记录下来。

（3）调度管理包括：司机互助调度、话务员调度、注册电话调度、短信调