车载乘客信息系统

第二届海峡两岸高校学生轨道交通技术应用创新竞赛

开题报告

1 课题背景

1.1

课题来源

车载乘客信息系统是乘客信息系统（Passenger Information System ，下称PIS ）的一个子系统（如图1），

PIS 是运用网络技术与多媒体技术进行信息多样化显示的系统。它通过控制中心，广告编辑中心，车站控制等系统，对所需信息实时编辑、制作、传递并通过车站火车上显示器，为地铁乘客和地铁员工提供以运营信息为主，商业广告为辅的多媒体综合信息显示。

图1 PIS 系统结构

1.2 需求分析

城市轨道交通的主要服务对象是乘客。PIS 系统可以为乘客提供直观、高效和人性化服务，通过正确的服务信息引导，使乘客安全、便捷地乘坐轨道交通。同时极大地提高了城市轨道交通的服务水平、运营效率、应急处理能力以及市场竞争力。另外，通过信息发布渠道开展广告等商业活动可以获得额外的收益。

1.3 国内外研究现状

我国目前拥有或正在建设的轨道交通的城市分别有北京、上海、广州、深圳、深圳、大连、天津、长春、武汉、重庆、南京、杭州、苏州、哈尔滨、沈阳和成都等。北京、上海、广州、深圳、香港和天津地铁都已开通了乘客信息系统，且在北京、广州和深圳等已开通车载实时传输乘客信息服务系统。另外如南京、武汉、沈阳、重庆和成都等国内城市的地铁，在设计中都采用了乘客信息系统。国外如新加坡和首尔等城市都有类似的

2

系统。 功能描述

2.1 功能特点

车载乘客信息系统具备的主要功能归结如下：

1) 列车服务信息显示功能。控制中心实时接收ATS （列车自动监控系统）的服务信息，提供到站时间、运行方向、阻塞/异常、特别服务等信息。

2) 实时信息显示功能。包括新闻、天气、通告等。

3) 定时自动播出功能。系统可以根据事先编辑设定好的播出列表自动进行资讯的播出。播出列表可以为

日、周、月，播出无需认为操作。 4) 时钟显示功能。可以读取时钟系统的时钟基准，并同步整个列车设备的时钟，确保终端显示屏幕时钟

的准确性。

5) 城市形象宣传功能。可以引用一个多媒体形象的展示平台，通过形象视频、图片、文字的播出，为城

市带来更多的形象宣传。 6) 紧急疏散功能。预先设定多种紧急灾难告警模式，如火警、恐怖袭击等。当指定灾难发生时，由自动

告警系统或人工触发，进入紧急灾难告警模式，此时相应的终端显示屏幕播放乘客告警信息及人流疏导信息。当发生非预期的灾难时，通过中心操作员或工作站操作员工作，可以即时编译各种告警信息，并发布至指定的终端显示屏幕播发乘客警告信息及人流疏导信息。

2.2 创新点

为了反映当站台发生突发情况时，列车与站台间的通信，我们准备应用视景仿真的相关技术模拟三维

站台，通过相关操作，在车载PIS 系统上发出相关警告，并告知乘客。

车上相应的控制系统，我们将用Windows Embedded CE6.0做相应的开发。

3 可行性分析

3.1 设计思路

车载乘客信息系统将录制的或者接收的数字电视广播或其他流媒体信号，通过车载LCD 显示控制设备实现列车车厢内视频和文件信息的发布。

3.2 应用技术分析

车载子系统获取信息的来源通常有三种方法：在车上播放预先录制节目的DVD 光盘；在固定的地点，通过有线或无线的方式向列车传输信息；通过车载无线集群系统向列车传送信息。因此，为了满足列车的传输信息的要求：

1) 无线局域网的选择应是由IEEE 802.11工作组规定的无线通信系统。802.11b 通常被称为WiFi ，工

作在2.4GHz ，可支持最高11Mbit/s共享接入速率。802.11g 采用OFDM(正交频分复用) 技术，支持最高54Mbit/s的速率，工作在2.4GHz ，与802.11b 兼容。

2) 为保证车载播放设备，应做到：支持断点续传；定时下载；缓冲播放。

3.3 技术方案的比较

3.3.1 宽带无线接入网络制式的选择

1) 无线局域网（Wireless Local Area Network,简称WLAN ）由IEEE 802.11工作组规定的无线通信

系统。最初主要用于解决办公室局域网和校园网用户与用户终端的无线接入，业务主要用于数据存

取，速率最高只有2Mbit/s。随着IEEE 相继推出802.11b ，802.11a ，802.11g ，其传输速率达到了一个很高的标准。

2) WiMax 全称World Interoperability for Microwave Access即全球微波接入互操作性，是针对微

波和毫米微波频段的一种新的空中接口标准，能提供覆盖50km 范围的高速互联网连接，有很强的技术优势，支持小区切换，支持120km/s移动速度和提供电信级的多媒体服务等。但存在全球标准不统一的问题，阻碍了他的推广。

3) 数字电视（Digital Television，DTV ），基本满足10Mbit/s以上的多媒体信息。当采用数字电视

技术向移动列车发送视频信号时，为解决低频率信号在隧道中加速衰减的问题，需要在隧道中敷设

漏缆。

综上，当前PIS 系统一般都无线局域网的实现方式。 3.3.2 嵌入式开发工具的选择

嵌入式Linux OS与Windows CE相比的弱点：

1) 第一：LINUX 开发难度较高，需要很高的技术实力，WINCE 开发相对较容易，开发周期短，内核完

善，主要是应用层开发。 2) 第二：LINUX 核心调试工具不全，调试不太方便，尚没有很好的用户图形界面，WINCE 的GUI 丰富，

开发工具强大；

3) 第三：系统维护难度大。Linux 占用较大的内存，如果去掉部分无用的功能来减小使用的内存，但

是如果不仔细，将引起新的问题。

综上，基于使用Windows CE开发容易上手的特点，我们选取Windows CE作为嵌入式开发的工具。

3.4 设计重点难点

我们认为，如何合理优化的构建车载信息系统的网络是本项目的重点。如何实现视频信号良好的传输

和通信、运用Windows CE进行相应的开发和与视景虚拟环境之间的通信，是本次的难点。

4 项目总体设计

4.1

总体描述与系统框架

我们这次设计的车载乘客信息系统可分为2 部分：车载显示发布系统和移动电视引入系统。其中我们主要研究的是车载显示发布系统，在条件及时间许可下可适当引入移动电视引入系统。车载设备主要通过数字移动电视机顶盒接收发布自车站或控制中心的列车运营信息、紧急信息、乘客服务信息，通过车载LCD 多媒体显示控制器进行解码合成后，在本列车的所有LCD 显示屏上实时播放。车载信息显示系统能实时播放各种信息，包括实时电视转播、节目录播、准实时播出等视频播出，也能实时接收由控制中心传输的各种通告、紧急信息和运营信息等。车载显示发布子系统为轨道交通车载子系统的一部分，车载子系统主要包括车载信息显示部分、车载监控部分、车载网络部分等，车载子系统结构如图所示。

4.2 各子模块的实现方法

车载显示设备主要负责利用WLAN 设备将车上监控视频、互联网数据、火灾报警信号、车辆故障信息上传至控制中心或车辆段等需要的地点。列车通过车载数字移动电视机顶盒接收DVB-T 实时数字电视信号、WLAN 设备接收转发的流媒体信号、TETRA 设备接收发布紧急信息和乘客服务信息等内容，以上信息再通过车载L C D 显示控制器进行解码合成后，在本列车所有LCD 显示屏上实时播放。

车载显示控制部分主要包括车载服务器、显示控制器、数字移动电视机顶盒以及S D I 信号传输器等设备，如图下所示。所有的信息（视频信息、广告信息及其他所需的图文信息）在控制中心进行统一采编、管理及任意修改终端显示屏内容并设置相应的信息源设备。实时性信息能通过T E T R A 和WLAN 无线网络由控制中心向各线路运行的列车同时实时广播传送。

5 进度预估和团队合作

5.1竞赛执行的进度预估

预计在7月末，我们能将该课题的准备工作完成，其中包括课题的架构、设计的资料及其导师的辅助。而后我

们将在八月初着手开始完成该课题，预计在上旬能完成初略的框架，在中旬左右能将windows CE的开发阶段及调试工作完成，在下旬左右大概能完成与视景仿真模块的通信连接。

5.2 小组成员明确分工

整个设计的方案由李明智和陆扬共同讨论并规划出一个整体的架构。在前期由李明智负责查阅搜集相关资料，陆扬则负责将资料整合并筛选出有用的信息。中期由李明智主要负责基于windows CE 的PIS 开发，而陆扬则负责视景建模并将其仿真出来。后期则共同协助完成通信协议的连接模块。