1.1 车载终端
车载终端由传感器部分和数据收发控制器两部分组成，传感器部分是一个带有距离测量传感器和Zigbee传输功能的装置。此装置放在公交车悬架系统的钢板弹簧附近靠近车体的地方，距离传感器的探头所对的方向与钢板弹簧发生形变时钢板弹簧与车体距离发生变化的方向一致。随着车辆载重量的增加，车体会压迫钢板弹簧，使其产生形变，距离传感器用来测量车体与悬架系统的钢板弹簧之间由于形变产生的距离变化。钢板弹簧形变量能够体现公交车的载重量，即公交车的拥挤程度。数据收发控制器部分是一个带有GPS定位功能[2]、GPRS无线传输功能[3]、Zigbee无线传输功能的装置。此装置可放在车内司机操作面板上。装置内的GPS模块将定位卫星发送来的公交车地理位置信息和速度信息以及通过Zigbee将传感器传来的公交车悬架高度变化量信息传送给单片机，单片机将这些数据进行简单的处理分析，通过GPRS模块，经过GSM无线网络把数据传输到指定的服务器上。车载终端可实现自动报站功能。
1.2 公交系统监控中心
公交监控中心的一个基础装置是服务器，它用来接收每个车载终端通过GPRS发送过来的公交车的位置信息、速度信息，以及公交车悬架系统的钢板弹簧形变量信息。公交系统监控中心能够实时地掌握每一辆公交车的地理位置、速度、拥挤程度信息，可以通过行车位置和拥挤程度对发车间隔进行实时调整，也可以通过这些数据对司机进行绩效考核。并且将这些数据定期地写入数据库，为以后的公交系统的运力调整和车辆调配的分析提供数据支持。服务器再将公交车的位置信息、速度信息以及公交车内的拥挤程度信息发送给装有GPRS模块的电子站牌。
1.3 公交车站电子站牌
公交车站的电子站牌由GPRS模块、PC机、液晶显示器组成。GPRS模块用来接收公交系统监控中心发送过来的公交车的位置信息、速度信息以及公交车内的拥挤程度信息再将数据以RS232电平通过串口传给PC机，PC机分析处理这些数据，将公交车的位置、速度、拥挤程度的信息数据嵌入到GIS系统[4]中，系统将这些情况直观地在液晶显示器上显示出来。在公交车站等车的乘客可以从电子站牌上看到自己所要乘坐的车的位置、速度、拥挤程度，通过这三个因素来进行决策。例如当看到自己即将乘坐的车还有很远，且行车速度很慢，可以考虑是否换乘其他路线车辆进行倒车来到达目的地；如果看到电子站牌上公交车过于拥挤，可以考虑乘坐出租车到达目的地。
由于大多数城市没有实现快速公交系统BRT（Bus Rapid Transit），城市公交没有专用线路，而且国内的大城市堵车现象比较严重，所以本文不设计预测公交车到达下一站还有多长时间的功能。由于交通拥堵情况无法掌控，所以预测公交车到站时间也没有实际意义。在公交车站等车的乘客可以通过在电子站牌上显示出的公交车位置和速度信息判断公交车的行车速度，自己做出判断和抉择。
2 系统硬件设计方案
2.1 车载设备
在硬件设计方面，GPRS模块和GPS模块尽量采用二合一模块，这样能够减少硬件的开发成本，增强GPRS和GPS功能的稳定性，使用二合一模块还能够节省单片机的UART接口，可使用Telit的GM862-GPS/GPRS二合一模块，或者使用SIMCom的SIM548C-GPS/GPRS二合一模块，也可以使用两块独立模块，例如ublox公司的LEON GSM/GPRS模块和u-blox5 GPS模块，这两块模块之间用I2C进行通信，GPS模块不与单片机直接连接，而是通过GPRS模块的UART与单片机进行通信。
Zigbee模块[5]采用CC2430芯片，终端上的Zigbee模块接收来自另一个在公交车悬架系统的钢板弹簧上方与距离传感器相连接的Zigbee模块发送来的数据。距离传感器是测量钢板弹簧形状变化的，随着载重量的增加，车体压迫钢板弹簧，钢板弹簧会发生形变，具体形变量与载重量的关系依不同弹簧片的性质决定。通过钢板弹簧的形变量计算出车的载重量。钢板弹簧弹性形变为非线性，较为复杂，本文不作详细说明。钢板弹簧的结构和传感器的安放位置如图2所示。将传感器测量的距离值通过Zigbee模块传给车载终端的Zigbee模块。Zigbee为无线局域网，虽然采用同一频率，但发送无线数据帧中带有设定好的编码，接收端接收之后，会对发送来的编码进行核对，若不是预先设定好的模块编码发来的，将自动丢弃。所以在两台车相遇时不会出现发错数据包的现象。
