An Efficeint Internet of Vehicles (IoV) System for Monitoring the Passenger Number on a Bus

近幾年來，物聯網(IoT)技術蓬勃發展，而其新主流方向則為傳統車輛之自我組織網路，也就是所謂的車聯網(IoV)。在車聯網系統中，每輛車輛被視為一個無線節點，經由無線通訊傳輸技術，車輛間便可彼此交換訊息，或是透過車內感測元件進行蒐集相關行車資訊後再傳輸到雲端資料庫。 本論文透過無線網路之行動通訊的功能，設計一套公車內乘客人數監控之高效率車聯網系統。具體而言，我們選用Arduino Nano with ATmega328與ESP8266 ESP-12F來建構所需的車聯網系統，其中，車內主控台以Arduino Nano with ATmega328實現，並透過紅外線感應器進行公車乘客人數資料收集，之後再經由ESP8266 ESP-12F所形成之WiFi無線網狀網路傳輸資料至智慧公車候車亭後再傳輸到雲端資料庫進行彙整。Technology of Internet of Things (IoT) has been thriving in recent years, and its new mainstream is the conventional self-organizing network of vehicles, i.e., what is called Internet of Vehicles (IoV). In the IoV system, each vehicle is regarded as a wireless node, and all vehicles can exchange information with each other by the wireless communication transmission technology, or transmit relevant traffic information collected through sensor components inside the vehicle to the cloud database. In this thesis, we design a highly efficient IoV system for a bus to monitor its passenger number through the mobile communication function of a wireless network. Specifically, we use the Arduino Nano with ATmega328 and the ESP8266 ESP-12F to construct the required IoV system, in which the central console in a vehicle is implemented with the Arduino Nano with ATmega328 and the number of bus passengers is collected through an infrared sensor. Besides, the console will transmit the above information to the Intelligent Bus Stop through the WiFi Wireless Mesh Network (WMN) formed by the ESP8266 ESP-12F and then to the cloud database for aggregation.摘要 i ABSTRACT ii 目錄 iii 圖目錄 v 表目錄 vii 第1章 緒論 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 論文架構 2 第2章 背景知識 3 2.1 無線網狀網路 3 2.2 TCP/IP 3 2.2.1 OSI七層網路架構 5 2.3 網路拓樸（TOPOLOGY） 6 2.3.1 Bus Topology 6 2.3.2 Ring Topology 7 2.3.3 Star Topology 8 2.3.4 Hybrid Topology 8 2.3.5 Tree Topology 8 2.4 Arduino簡介 9 2.4.1 Arduino軟體介紹 10 2.5 ESP8266簡介 10 第3章 系統實作 12 3.1 公車乘客人數監控網路通訊架構 12 3.2 系統開發平台硬體架構 14 3.2.1 公車系統硬體 14 3.2.2 公車候車亭系統硬體 15 3.3 系統開發平台軟體架構 16 3.3.1 公車系統軟體流程 16 3.3.2 公車候車亭系統軟體流程 18 3.4 紅外偵測與LCD顯示器功能測試 19 3.5 ESP8266 WiFi AT指令功能測試 20 3.5.1 測試AT啟動 20 3.5.2 重啟模塊 21 3.5.3 選取WiFi應用型態 22 3.5.4 設定 AP 型態下的參數 23 3.5.5 設置 AP 的 IP 地址 24 3.5.6 啟動多連接 25 3.5.7 配置為 TCP 服務器 26 3.5.8 加入AP 27 3.5.9 建立 TCP/UDP 連線 28 3.5.10 傳送資料 30 3.5.11 退出與AP的連接 31 3.5.12 通訊軟體監控 32 第4章 實驗結果 33 4.1 系統WiFi AT設定 33 4.1.1 公車候車亭系統WiFi AT功能設定 33 4.1.2 公車1系統WiFi AT設定 35 4.1.3 公車2系統WiFi AT功能設定 37 4.2 公車系統傳輸資料 39 4.2.1 公車1系統連結至公車候車亭系統 39 4.2.2 公車2系統連結至公車候車亭系統 45 第5章 結論與未來展望 49 參考文獻 5