城市交通信息發布實現動態交通導航的系統的製作方法

2023-12-07 04:07:11 1

專利名稱：城市交通信息發布實現動態交通導航的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種信息技術領域的系統，具體是一種城市交通信息發布實現動 態交通導航的系統。
技術背景隨著社會經濟的快速發展， 一方面交通需求大大增加，而道路的增長卻逐步 趨於極限，使得交通需求與供給的矛盾進一步激化；另一方面信息技術的飛速進 步為綜合解決交通問題帶來了機遇。就是在這種背景下，先進的交通信息管理系 統(ATIMS)先於智能交通系統(ITS)的其他系統受到了廣泛的關注，在世界各 國都得到了快速的發展，被應用於動態路徑規劃、動態導航、路網調協交通信號 系統、動態交通調度等各個方面。其中，將當前各路段的各種交通信息(路段交 通流量、擁堵狀況等等)實時地發布到車輛終端，以最終實現路網內車輛的動態 導航是ATIMS中的關鍵組成部分。調頻負載波作為國際上交通發布和誘導方面的成熟技術，充分利用了現有的 信息共享平臺資源，它是廣域信息發布系統，與調頻廣播具有相同的覆蓋範圍， 可以容易地覆蓋全國各地，使廣域交通誘導、動態車輛導航成為可能，對緩解交 通擁堵、緩解城市交通壓力起到巨大作用。所謂調頻負載波多工信息發布，就是 利用立體聲調頻信號的空閒頻段(76KHZ—一108KHZ)進行立體聲廣播聲音信號之 外的額外數據的發送。目前世界上採用調頻負載波設計系統主要有RDS廣播數據系統、日本NHK系 統、美國MOSAIC系統、美國DBC系統和日本DARC系統。而在我國，調頻負載波 數據發送系統雖然在個別中大型城市中有所建設及運營(主要從事股票、天氣、 廣告信息發布等)，但是所用系統多為國外設計的產品，缺少自主智慧財產權的調 頻負載波交通信息發布系統。目前該類調頻負載波多工信息發布系統最為先進(帶寬，傳輸速率，差錯控制性能)的國際系統標準是European Broadcasting Union (歐洲l廣播聯盟)提出的《Radio broadcasting systems; DAta Radio Channel (DARC); System for wireless infotainment forwarding and teledistribution Final draft ETSI EN》(《廣播發布系統、數據廣播頻道、無線信息發布系統協 議》)300 751 VI. 2.1 2002-09技術標準，該標準提供了一種基於76KHz中心頻 率的調頻多工信息發布系統的設計原理和設計思路，主要涉及到了很多關鍵的技 術標準制定，不過並沒有牽涉到具體的信息發布系統的實現方法。經過對現有技術文獻的檢索發現，中國專利申請號01126633.3，專利名稱為 "智能交通信息廣播系統"，該專利採用基於傳呼機呼叫平臺的系統，而非採用 調頻副載波多工信息發布的方式。而目前傳呼平臺處於停工以及轉為它用(股票 機等)用途，無法承載大範圍的系統投入運行。中國專利申請號200510034126. 1， 專利名稱為" 一種交通信息數據的廣播方法及系統"，該專利採用無線蜂窩的移 動通訊方法，但是沒有與車載實時導航系統相整合。發明內容本發明針對上述現有技術的不足，提供了一種城市交通信息發布實現動態交 通導航的系統，使其充分利用調頻負載波的剩餘波段以及調頻負載波現有的廣泛 覆蓋範圍，利用現代先進的嵌入式系統來驅動數字電路系統實現模擬信號調製的 產生。本發明是通過如下技術方案實現的，本發明包括計算機輔助信道編碼模塊、 MSK (最小相位頻移鍵控調製)副載波生成模塊、硬體解調模塊、計算機數據解封 裝模塊，其中計算機輔助信道編碼模塊通過建立數據傳輸的數據結構，對交通信息進行數 據封裝、信息冗餘校驗、奇偶校驗、信息加擾，以解決交通信息在傳輸中產生的 出錯問題，並將封裝完的數據傳輸入MSK副載波生成模塊；MSK副載波生成模塊採用直接數字合成技術結合嵌入式系統生成MSK副載波信 號，用MSK副載波信號調製從計算機輔助信道編碼模塊接受的數據信號，並混入 調頻立體聲信號進行無線放送；硬體解調模塊負責對由MSK副載波生成模塊傳輸的信號進行濾波，濾除立體 聲信號且保留交通信息數據信號，並對該信號進行MSK解調，獲得信道編碼數據；計算機數據解封裝模塊負責對信道編碼數據進行還原，驗證計算機輔助信道 編碼模塊數據封裝的正確性以及測試系統的傳輸錯誤糾正能力，並對數據進行解 擾、檢錯和糾錯，最終還原交通信息，顯示在車載導航終端的數字地圖上。所述MSK副載波生成模塊，包括計算機、電臺、主處理器、MSK信號產生模 塊、音頻和導頻信號處理模塊、輔處理器、幅度調製LMSK (電平控制的MSK信號) 模塊、調頻發射機，其中計算機完成的信道編碼，通過RS-232串口傳輸給主處 理器，電臺產生立體聲信號並傳輸給音頻和導頻信號處理模塊，音頻和導頻信號 處理模塊提取立體聲信號中的導頻信號，並將導頻信號傳輸給主處理器，主處理 器將導頻信號和信道編碼傳輸給MSK信號產生模塊，並驅動MSK信號產生模塊產 生MSK信號，MSK信號傳輸給幅度調製LMSK模塊，輔處理器控制幅度調製LMSK模 塊完成LMSK調製後，將調製完成的信號和需要廣播的音頻信號混合傳輸到調頻發 射機。所述MSK信號產生模塊，內部包括嵌入式系統驅動DDS (數字頻率合成)晶片， DDS晶片合成出DARC (數據無線信道)協議所需要的二進位信號1和0，其中1信 號為80kHz的最小相位頻移鍵控調製信號，0信號為72kHz的最小相位頻移鍵控調 制信號，各個碼元之間保證相位連續，調製度為0.5，利用硬體編程對所產生的信 號的相位進行調整，保證副載波信號與立體聲導頻信號的4次諧波相位相同，只 要根據計算機發送過來原始數據編碼完成頻率調製即可。所述RS-232串口，其採用串口晶片，RS-232 口與上位機進行通訊，接受上位 機發送的二進位數據，並按照8位一個字節進行保存，保存速率可選擇2400、 4800 或9600，停止位、奇偶校驗均根據實際需要進行設定。所述音頻和導頻信號處理模塊，包括立體聲解碼晶片、減法器、放大電路， 音頻和導頻信號處理模塊接受由電臺產生的立體聲信號，立體聲信號包括L一R(左 聲道減右聲道)、L+R (左聲道加右聲道)信號和導頻信號，立體聲解碼晶片解調 立體聲信號產生左聲道(U、右聲道(R)和導頻信號，L和R信號通過減法器產生了L-R信號，L-R信號作幅度調製LMSK模塊的控制電平，該電平控制程控放大器的 放大倍數，實現對輸入的MSK信號幅度調製，減小信號的相干幹擾和多徑幹擾， 放大電路將導頻信號放大到處理器可判電平的幅度，作啟動調製信號使用。所述幅度調製LMSK模塊，按照DARC協議要求對MSK信號進行LMSK調製，根 據音頻信號大小對MSK信號進行幅度調製，經過調製後產生LMSK和音頻信號混合 後輸出發射，輸入的音頻信號經過音頻加碼晶片處理產生L一R信號，採用A/D(模 數轉換)晶片對L一R進行採樣，根據協議的折線算法使用D/A (數模轉換)晶片 產生控制電平信號，該電平控制程控放大器的放大倍數，實現對輸入MSK信號的 幅度調製，以減小信號的相干幹擾和多徑幹擾。所述數據傳輸的數據結構，為數據塊和由數據塊構成的數據幀。 所述數據塊有兩類信息數據塊和存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，信息數 據塊包括176比特信息、14比特循環冗餘校驗碼(CRC14)以及82比特糾錯校驗 碼，其中14比特循環冗餘校驗碼用於解碼部分的檢錯，由176比特的信息編碼 得到，82比特糾錯校驗碼採用縮短的大數邏輯可譯差集循環碼方法，82比特糾錯 校驗碼由差集循環碼縮短而成，通過計算176比特信息和16比特循環冗餘校驗碼 獲得；存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊則由16比特BIC標識塊，以及272比特垂 直校驗糾錯碼組成。所述數據幀，每幀包含78336比特數據， 一幀數據由272行數據組成，每行 為一個288比特的數據塊， 一個數據塊包括一個16比特的標識碼和一個272比特 的信息數據，該信息數據又分為兩部分原始交通數據和校驗數據，每個數據幀 結構有190個信息數據塊，82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，信息數據塊以 標識碼BIC為標識塊。所述計算機輔助信道編碼模塊，通過資料庫及數據文件讀入固定大小的一幀 原始交通數據，如果數據量不足一幀則在空餘位填零，並將原始交通數據分割成 190塊，存入每一幀的190個信息數據塊中，按照次序分配這190塊信息數據塊的 標識碼BIC的標誌位報頭，採用模二除法取餘數，逐塊計算每塊的CRC14校驗碼 及82比特誤差糾正交織碼並填入該信息數據塊的尾端對應位置完成當前塊的封裝；當190個信息數據塊封裝完成後，逐列計算垂直82比特誤差糾正交織碼，將 計算結果依次分配給82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，如此循環，直至除BIC 標識之外的當前數據幀前190塊272列的82比特誤差糾正交織碼全部計算完成， 並依次放入82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，則當前數據幀完全封裝完成； 最後對該數據幀進行加擾處理，並將處理完的數據通過RS-232串口傳給MSK副載 波生成模塊。所述計算機數據解封裝模塊，讀取一幀的數據，進行解擾處理，還原數據幀， 並根據每個數據塊的標識碼BIC區分所在數據塊的類別，將82塊存儲垂直糾錯信 息的糾錯校驗塊定位後，逐列按次序提取它們的當前列的比特值，獲得當前一列 數據的垂直82比特誤差糾正交織碼，計算判斷是否出錯，如沒有出錯，則處理下 一列，若出錯，則調用糾錯功能進行錯誤糾正，如此循環，直到272列數據被處 理完成，之後根據標識碼BIC報頭處理每個橫向的信息數據塊，利用CRC14碼判 斷數據是否有錯，如沒有則轉入下一個橫向信息數據塊，如果有錯則通過82比特 誤差糾正交織碼進行錯誤糾正；處理完成後，提取當前幀前190塊信息數據塊中 的交通數據進行還原及顯示。本發明工作時，計算機輔助信道編碼模塊和MSK副載波生成模塊屬於系統發 射端，硬體解調模塊和計算機數據解封裝模塊屬於系統接收端，計算機輔助模塊 將交通數據進行封裝處理，然後進行傳輸加擾，通過RSC-232串口，將封裝完成 的待發送數據傳輸至MSK副載波生成模塊，MSK副載波生成模塊通過MSK調製獲得 數據信號，再將該信號與調頻立體聲的信號進行混合，最後交由大功率無線電發 射機進行發射。接受端通過硬體解調模塊接受調頻信號，進行濾波，獲得MSK調 制的數據信號，進行解調，然後交由計算機數據解封裝模塊，解數據封裝，進行 數據校驗以及錯誤糾正，最後將數據還原顯示在數字地圖上。本發明解決了調頻 多工副載波產生及調製解調實現以及多工數據發布的數據結構設計這兩大問題。 在工作過程中，四個模塊兩兩分別對應發射端計算機輔助信道編碼模塊對應接 受端計算機數據解封裝模塊，發射端MSK副載波生成模塊對應接收端硬體解調模塊。與現有技術相比，本發明具有如下有益效果本發明利用了現代先進的嵌入 式系統來驅動數字電路系統實現模擬信號調製的產生，此外，本系統利用計算機 系統實現以往需要大量專用硬體電路設計才能實現的數據封裝、糾錯、傳輸加擾 處理功能。本發明將嵌入式系統和計算機系統結合起來，提高了系統的靈活性和 可擴展性，只需要進行軟體程序的設計修改便可以實現功能擴展。


圖1為本發明系統結構框堪；圖2為本發明MSK副載波生成模塊的系統結構框圖； 圖3為本發明數據塊(信息數據塊)結構圖；圖4為本發明數據塊(存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗數據塊)結構圖； 圖5為本發明數據幀信息結構圖；圖6為本發明計算機輔助信道編碼模塊的工作流程圖； 圖7為本發明硬體解調模塊的工作流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案 為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護 範圍不限於下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括計算機輔助信道編碼模塊、MSK副載波生成模塊、 硬體解調模塊、計算機數據解封裝模塊，其中計算機輔助信道編碼模塊通過建立數據傳輸的數據結構，對交通信息進行數據封裝、信息冗餘校驗、奇偶校驗、信息加擾，以解決交通信息在傳輸中產生的 出錯問題，並將封裝完的數據傳輸入MSK副載波生成模塊；MSK副載波生成模塊採用直接數字合成技術結合嵌入式系統生成MSK副載波信 號，用MSK副載波信號調製從計算機輔助信道編碼模塊接受的數據信號，並混入 調頻立體聲信號進行無線放送；硬體解調模塊負責對由MSK副載波生成模塊傳輸的信號進行濾波，濾除立體 聲信號且保留交通信息數據信號，並對該信號進行MSK解調，獲得信道編碼數據並傳輸到計算機數據解封裝模塊；計算機數據解封裝模塊負責對信道編碼數據進行還原，驗證計算機輔助信道 編碼模塊數據封裝的正確性以及測試系統的傳輸錯誤糾正能力，並對數據進行解 擾、檢錯和糾錯，最終還原交通信息，顯示在車載導航終端的數字地圖上。所述MSK副載波生成模塊和硬體解調模塊組成系統的發射端，實現調頻多工 副載波產生及調製解調。所述計算機輔助信道編碼模塊及計算機數據解封裝模塊組成系統的接收端， 建立多工數據發布的數據結構。如圖2所示，所述MSK副載波生成模塊，包括計算機、電臺、主處理器、 MSK信號產生模塊、音頻和導頻信號處理模塊、輔處理器、幅度調製LMSK (電平 控制的MSK信號)模塊、調頻發射機，其中計算機完成的信道編碼，通過RS-232 串口傳輸給主處理器，電臺產生立體聲信號並傳輸給音頻和導頻信號處理模塊， 音頻和導頻信號處理模塊提取立體聲信號中的導頻信號，並將導頻信號傳輸給主 處理器，主處理器將導頻信號和信道編碼傳輸給MSK信號產生模塊，並驅動MSK 信號產生模塊產生MSK信號，MSK信號傳輸給幅度調製LMSK模塊，輔處理器控制 幅度調製LMSK模塊完成LMSK調製後，將調製完成的信號和需要廣播的音頻信號 混合傳輸到調頻發射機。所述MSK信號產生模塊，內部包括嵌入式系統驅動DDS晶片，DDS晶片合成出 DARC標準所需要的二進位信號1和0，其中1信號為80kHz的最小相位頻移鍵控 調製信號，0信號為72kHz的最小相位頻移鍵控調製信號，各個碼元之間保證相位 連續，調製度為0.5，利用硬體編程對所產生的信號的相位進行調整，保證副載波 信號與立體聲導頻信號的4次諧波相位相同，只要根據PC機發送過來原始數據編碼完成頻率調製即可。所述RS-232串口，其採用串口晶片，RS-232 口與上位機進行通訊，接受上位 機發送的二進位數據，並按照8位一個字節進行保存，該部分速率可選擇2400、 4800或9600，停止位、奇偶校驗均根據實際需要進行設定。所述音頻和導頻信號處理模塊，包括立體聲解碼晶片、減法器、放大電路， 音頻和導頻信號處理模塊接受由電臺產生的立體聲信號，立體聲信號包括L一R信 號、L+R信號和導頻信號，立體聲解碼晶片解調立體聲信號產生L信號、R信號和 導頻信號，L和R信號通過減法器產生了 L-R信號，L-R信號作幅度調製LMSK模 塊的控制電平，該電平控制程控放大器的放大倍數，實現對輸入的MSK信號幅度 調製，減小信號的相干幹擾和多徑幹擾，放大電路將導頻信號放大到處理器可判 電平的幅度，作啟動調製信號使用。所述幅度調製LMSK模塊，按照DARC協議要求對MSK信號進行LMSK調製，根 據音頻信號大小對MSK信號進行幅度調製，經過調製後產生LMSK和音頻信號混合 後輸出發射，輸入的音頻信號經過音頻加碼晶片處理產生L一R信號，採用A/D芯 片對L一R信號進行採樣，根據協議的折線算法使用D/A晶片產生控制電平信號， 該電平控制程控放大器的放大倍數，實現對輸入MSK信號的幅度調製，以減小信 號的相干幹擾和多徑幹擾。所述數據傳輸的數據結構，為數據塊和由數據塊構成的數據幀。如圖3、 4所示，所述數據塊有兩類信息數據塊和存儲垂直糾錯信息的糾錯 校驗塊，如圖3所示，為信息數據塊的結構圖，信息數據塊包括176比特信息、 14比特循環冗餘校驗碼(CRC14)以及82比特糾錯校驗碼，其中14比特循環冗餘 校驗碼用於解碼部分的檢錯，由176比特的信息編碼得到；82比特糾錯校驗碼採 用(272， 190)編碼方法，即一種縮短的大數邏輯可譯差集循環碼，它是由差集循 環碼(273， 191)碼縮短而成，通過計算176比特信息和16比特循環冗餘校驗碼獲 得；如圖4所示，存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊則由16比特BIC標識塊，以及 272比特垂直校驗糾錯碼組成。如圖5所示，所述數據幀結構，每幀包含78336比特數據， 一幀數據由272 行數據組成，每行為一個288比特的數據塊， 一個數據塊包括一個16比特的標識 碼和一個272比特的信息數據，該信息數據又分為兩部分原交通信息數據和校 驗數據，每個數據幀結構有190個信息數據塊，82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校 驗塊，信息數據塊以標識碼BIC為標識塊，標識碼BIC包括4種類型BIC1、 BIC2、BIC3、 BIC4，其中BIC1代表高優先級交通數據如某路段事故信息，BIC2代表一般 交通數據如當前個路段交通情況，BIC3代表擴展數據，在進行擴展開發前，該報 頭的數據處於備用階段，以BIC3為標誌塊的信息數據塊為60個、以BIC2為標誌 塊的信息數據塊為70個、以BIC1為標誌塊的信息數據塊為60個、以BIC4為標 志塊的存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊為82個，原數據幀中三種報頭的數據塊個 數的區別並非固定，可以依據實際使用情況進行調整。所述四個標誌碼BIC1、 BIC2、 BIC3、 BIC4之間具有較弱的相關性，其自相關 作用使得適合用於同步，不同的標誌碼用於區分不同的信息數據塊，同時也用於 信息幀、塊的同步，這些標誌碼的碼字是固定的，不能由更高層協議操作，每行 校驗碼有272比特，整個糾錯校驗塊由82行垂直校驗碼組成，每個校驗碼由其上 的對應的信息比特計算得到，即水平校驗碼是由水平方向的信息和CRC計算得到， 垂直校驗碼即由垂直方向的信息計算而來，數據的結構和BIC報頭由預定義操作 來表示。如圖6所示，所述計算機輔助信道編碼模塊，其通過資料庫及數據文件讀入 固定大小的一幀原始交通數據，如果數據量不足一幀則在空餘位填零，並將原始 交通數據分割成190塊，存入每一幀的190個信息數據塊中，按照次序分配這190 塊信息數據塊的BIC標誌位報頭，採用模二除法取餘數，逐塊計算每塊的CRC14 校驗碼及82比特誤差糾正交織碼並填入該信息數據塊的尾端對應位置完成當前塊 的封裝；當190個信息數據塊封裝完成後，逐列計算垂直82比特誤差糾正交織碼， 將計算結果依次分配給82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，如此循環，直至除 BIC標識之外的當前數據幀前190塊272列的82比特誤差糾正交織碼全部計算完 成並依次放入82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，則可視為當前數據幀完全封 裝完成；最後對該數據幀進行加擾處理，並將處理完的數據通過串口傳給所述MSK 副載波生成模塊。如圖7所示，所述計算機數據解封裝模塊，其讀取一幀的數據，進行解擾處 理，還原數據幀，並根據每個數據塊的BIC標識碼區分所在數據塊的類別，將82 塊存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊定位後，逐列按次序提取它們的當前列的比特值，獲得當前一列數據的垂直82比特誤差糾正交織碼，計算判斷是否出錯，如沒 有出錯，則處理下一列，若出錯，則調用糾錯功能進行錯誤糾正，如此循環，直 到272列數據被處理完成，之後根據BIC報頭處理每個橫向的信息數據塊，利用 CRC14碼判斷數據是否有錯，如沒有則轉入下一個橫向信息數據塊，如果有錯則通 過82比特誤差糾正交織碼進行錯誤糾正；處理完成後，提取當前幀前190塊信息 數據塊中的交通數據進行還原並顯示在車載數字地圖上。本實施例工作時，計算機輔助模塊將交通數據進行封裝處理，計算機輔助信 道編碼模塊和計算機數據解封裝模塊共同實現數據檢錯及糾錯以及數據的加擾和 解擾，實現數據檢錯時，採用一種14比特的循環冗餘校驗碼，該碼設計有生成式， 為該循環冗餘校驗碼建立比特運算規則，用來計算出特定數據所對應的CRC14碼 的真值，計算機輔助信道編碼模塊用二進位比特序列來表示該多項式，通過進行 邏輯除法和模二除法取餘數的異或運算得到每個信息數據塊的14比特循環冗餘校 驗碼CRC-14，如果要在接受端確定傳輸過程是否產生錯誤，則計算機數據解封裝 模塊計算原信息流加上其CRC14碼並除以多項式得到餘數，若結果為0，則表明沒 有檢測到錯誤，說明傳輸過程中沒有發生錯誤；若結果不為0，實現數據糾錯時， 採用採用的82比特誤差糾正交織碼，該種碼是一種縮短的大數邏輯可譯差集循環 碼，傳輸效率為70%，最小碼距達18bit，並且具有在272比特數據中的任意8位 的糾錯能力，該碼設計有生成式，為該交織糾錯碼建立比特運算規則，用來計算 出特定數據所對應的碼值的真值，計算機輔助信道編碼模塊用二進位比特序列來 表示該多項式，通過進行邏輯除法和模二除法取餘數的異或運算得到每個信息數 據塊的82比特交織糾錯碼，如果傳輸中檢測到錯誤並要在接受端糾正傳輸過程中 產生錯誤，計算機數據解封裝模塊計算原信息流加上其82比特誤差糾正交織碼並 除以多項式得到新82比特餘數，該餘數被稱為檢驗字。這82位的檢驗字可以用 S0，…S81表示。通過一系列異或運算，得到17個A序列，通過相應的檢測手段， 糾正處錯的碼字。在數據傳輸過程中還要實現加擾，計算機輔助信道編碼模塊釆 用自同步循環加擾方式，將一個加擾多項式以及初始序列用9位的移位寄存器實 現，當更新寄存器狀態後，寄存器右移，寄存器中比特流異或的結果推入最左邊空出的位，用這些比特流異或輸入的1位數據，完成加擾過程，在接受端實現解 擾時，計算機數據解封裝模塊檢測到移位寄存器的初始序列時，只需要重新進行 加擾的過程就可實現解擾。這個過程稱為"同步解擾"。計算機輔助信道編碼模塊 進行加擾傳輸後，通過RSC-232串口，將封裝完成的待發送數據傳輸至MSK副載 波生成模塊，MSK副載波生成模塊通過MSK調製獲得數據信號，再將該信號與調頻 立體聲的信號進行混合，最後交由大功率無線電發射機進行發射，接受端通過硬 件解調模塊接受調頻信號，進行濾波，獲得MSK調製的數據信號，進行解調，然 後交由計算機數據解封裝模塊，解數據封裝，進行數據校驗以及錯誤糾正，最後 將數據還原並顯示在車載數字地圖上。本實施例利用了嵌入式系統來驅動數字電路系統實現模擬信號調製的產生， 此外，利用計算機系統實現以往需要大量專用硬體電路設計才能實現的數據封裝、 糾錯、傳輸加擾處理功能，本實施例將嵌入式系統和計算機系統結合起來，提高 了系統的靈活性和可擴展性，只需要進行軟體程序的設計修改便可以實現功能擴 展。
權利要求
1、一種城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特徵在於，包括硬體解調模塊、計算機輔助信道編碼模塊、最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊、硬體解調模塊、計算機數據解封裝模塊，其中硬體解調模塊負責對由最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊傳輸的信號進行濾波，濾除立體聲信號且保留交通信息數據信號，並對該信號進行最小相位頻移鍵控調製解調，獲得信道編碼數據並傳輸到計算機數據解封裝模塊；計算機輔助信道編碼模塊通過建立數據傳輸的數據結構，對交通信息進行數據封裝、信息冗餘校驗、奇偶校驗、信息加擾，以解決交通信息在傳輸中產生的出錯問題，並將封裝完的數據傳輸入最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊；最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊採用直接數字合成技術結合嵌入式系統生成最小相位頻移鍵控調製副載波信號，用最小相位頻移鍵控調製副載波信號調製從計算機輔助信道編碼模塊接受的數據信號，並混入調頻立體聲信號進行無線放送；計算機數據解封裝模塊負責對信道編碼數據進行還原，驗證計算機輔助信道編碼模塊數據封裝的正確性以及測試系統的傳輸錯誤糾正能力，並對數據進行解擾、檢錯和糾錯，最終還原交通信息，顯示在車載導航終端的數字地圖上。
2、 根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊，包括計算機、電臺、主處 理器、最小相位頻移鍵控調製信號產生模塊、音頻和導頻信號處理模塊、輔處理 器、幅度調製LMSK模塊、調頻發射機，其中計算機完成的信道編碼，通過RS-232 串口傳輸給主處理器，電臺產生立體聲信號並傳輸給音頻和導頻信號處理模塊， 音頻和導頻信號處理模塊提取立體聲信號中的導頻信號，並將導頻信號傳輸給主 處理器，主處理器將導頻信號和信道編碼傳輸給最小相位頻移鍵控調製信號產生 模塊，並驅動最小相位頻移鍵控調製信號產生模塊產生最小相位頻移鍵控調製信 號，最小相位頻移鍵控調製信號傳輸給幅度調製LMSK模塊，輔處理器控制幅度調製LMSK模塊完成LMSK調製後，將調製完成的信號和需要廣播的音頻信號混合傳 輸到調頻發射機。
3、 根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述最小相位頻移鍵控調製信號產生模塊，內部包括嵌入式系統驅動數字 頻率合成晶片，驅動數字頻率合成晶片合成出數據無線信道協議所需要的二進位 信號1和0，其中l信號為80kHz的最小相位頻移鍵控調製信號，0信號為72kHz 的最小相位頻移鍵控調製信號，各個碼元之間保證相位連續，調製度為0.5，利用 硬體編程對所產生的信號的相位進行調整，保證副載波信號與立體聲導頻信號的4 次諧波相位相同，只要根據計算機發送過來原始數據編碼完成頻率調製。
4、 根據權利要求2所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述RS-232串口，其採用串口晶片，RS-232 口與上位機進行通訊，接受上 位機發送的二進位數據，並按照8位一個字節進行保存，保存速率可選擇2400、 4800或9600。
5、 根據權利要求2所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述音頻和導頻信號處理模塊，包括立體聲解碼晶片、減法器、放大電 路，音頻和導頻信號處理模塊接受由電臺產生的立體聲信號，立體聲信號包括左 聲道減右聲道、左聲道加右聲道信號和導頻信號，立體聲解碼晶片解調立體聲信 號產生左聲道信號、右聲道信號和導頻信號，左聲道信號和右聲道信號通過減法 器產生了左聲道減右聲道信號，左聲道減右聲道信號作幅度調製LMSK模塊的控制 電平，該電平控制程控放大器的放大倍數，實現對輸入的最小相位頻移鍵控調製 信號幅度調製，減小信號的相干幹擾和多徑幹擾，放大電路將導頻信號放大到處 理器可判電平的幅度，作啟動調製信號使用。
6、 根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述幅度調製LMSK模塊，按照數據無線信道協議要求對最小相位頻移鍵控 調製信號進行LMSK調製，根據音頻信號大小對最小相位頻移鍵控調製信號進行幅 度調製，經過調製後產生LMSK和音頻信號混合後輸出發射，輸入的音頻信號經過 音頻加碼晶片處理產生左聲道減右聲道信號，採用模數轉換晶片對左聲道減右聲道信號進行採樣，根據協議的折線算法使用數模轉換晶片產生控制電平信號，該 電平控制程控放大器的放大倍數，實現對輸入最小相位頻移鍵控調製信號的幅度 調製，減小信號的相干幹擾和多徑幹擾。
7、 根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述數據傳輸的數據結構，為數據塊和由數據塊構成的數據幀。
8、 根據權利要求7所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述數據塊有兩類信息數據塊和存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，信息數據塊包括176比特信息、14比特循環冗餘校驗碼以及82比特糾錯校驗碼，其中 14比特循環冗餘校驗碼用於解碼部分的檢錯，由176比特的信息編碼得到，82比 特糾錯校驗碼採用縮短的大數邏輯可譯差集循環碼方法，82比特糾錯校驗碼由差 集循環碼縮短而成，通過計算176比特信息和16比特循環冗餘校驗碼獲得；存儲 垂直糾錯信息的糾錯校驗塊則由16比特BIC標識塊，以及272比特垂直校驗糾錯 碼組成；所述由數據塊構成的數據幀，每幀包含78336比特數據， 一幀數據由272行 數據組成，每行為一個288比特的數據塊， 一個數據塊包括一個16比特的標識碼 和一個272比特的信息數據，該信息數據又分為兩部分原始交通數據和校驗數 據，每個數據幀結構有190個信息數據塊，82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊， 信息數據塊以標識碼BIC為標識塊。
9、 根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其特 徵是，所述計算機輔助信道編碼模塊，其通過資料庫及數據文件讀入固定大小的 一幀原始交通數據，如果數據量不足一幀則在空餘位填零，並將原始交通數據分 割成190塊，存入每一幀的190個信息數據塊中，按照次序分配這190塊信息數 據塊的標識碼BIC的標誌位報頭，採用模二除法取餘數，逐塊計算每塊的14比特 循環冗餘校驗碼及82比特誤差糾正交織碼並填入該信息數據塊的尾端對應位置完 成當前塊的封裝；當190個信息數據塊封裝完成後，逐列計算垂直82比特誤差糾 正交織碼，將計算結果依次分配給82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，如此循 環，直至除標識碼BIC之外的當前數據幀前190塊272列的82比特誤差糾正交織碼全部計算完成，並依次放入82個存儲垂直糾錯信息的糾錯校驗塊，則當前數據 幀完全封裝完成；最後對該數據幀進行加擾處理，並將處理完的數據通過RS-232 串口傳給最小相位頻移鍵控調製副載波生成模塊。
10、根據權利要求1所述的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，其 特徵是，所述計算機數據解封裝模塊，其讀取一幀的數據，進行解擾處理，還原 數據幀，並根據每個數據塊的標識碼BIC區分所在數據塊的類別，將82塊存儲垂 直糾錯信息的糾錯校驗塊定位後，逐列按次序提取它們的當前列的比特值，獲得 當前一列數據的垂直82比特誤差糾正交織碼，計算判斷是否出錯，如沒有出錯， 則處理下一列，若出錯，則調用糾錯功能進行錯誤糾正，如此循環，直到272列 數據被處理完成，之後根據標識碼BIC報頭處理每個橫向的信息數據塊，利用14 比特循環冗餘校驗碼判斷數據是否有錯，如沒有則轉入下一個橫向信息數據塊， 如果有錯則通過82比特誤差糾正交織碼進行錯誤糾正，處理完成後，提取當前幀 前190塊信息數據塊中的交通數據進行還原及顯示。
全文摘要
一種信息技術領域的城市交通信息發布實現動態交通導航的系統，包括計算機輔助信道編碼模塊、MSK副載波生成模塊、硬體解調模塊、計算機數據解封裝模塊，計算機輔助信道編碼模塊對交通信息進行數據封裝、信息冗餘校驗、奇偶校驗、信息加擾；MSK副載波生成模塊生成MSK制副載波信號，用MSK副載波信號調製計算機輔助信道編碼模塊傳輸的信號，並混入調頻立體聲信號進行無線放送；硬體解調模塊進行濾波，濾除立體聲信號保留交通信息數據，對該信號進行MSK解調，獲得信道編碼數據；計算機數據解封裝模塊對數據進行解擾、檢錯和糾錯，最終還原交通信息。本發明利用嵌入式系統來驅動數字電路系統實現模擬信號調製的產生。
文檔編號H04H20/55GK101217326SQ200710173268
公開日2008年7月9日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年12月27日
發明者傅宇輝, 劉允才, 張東海, 張麗燕, 趙奕陽 申請人:上海交通大學