基于GPS GPRS定位定向導航系統車載終端應用
加入技術交流群
目前,隨著人民生活水平的提高,交通工具越來越多,安全服務也越來越受到重視,尤其是車載監控系統越來越多地受到業界的關注。本文介紹了作者設計的一種車載監控系統（以下簡稱為車載系統）,并重點介紹了車載系統終端的設計與實現。該系統將GPRS、GPS技術相結合,利用GPRS的數據傳輸功能,實現移動車輛與監控中心的雙向數據傳輸,以實施對車輛運行狀態、安全狀態、技術狀態的監控。
二、 系統組成及特點
由于在GPS_GPRS定位系統中,涉及到了GPS衛星定位技術與GPRS通用分組無線業務的相關應用,從而在系統的組成中,GPS與GPRS無疑是整個系統的核心部門,下面就GPS系統與GPRS系統,以應用為前提作如下簡要介紹。
全球定位系統（GPS,Global Positioning System）是美國從上世紀70年代開始研制、歷時20年、耗資200億美元、于1994年全面建成、具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。
GPRS是歐洲電信協會GSM系統中有關分組數據所規定的標準。它采用信道捆綁（目前GPRS的設計可以在一個載頻或8個信道中實現捆綁）和增強數據速率改進實現高速接入,理論上可提供高達115kbps的空中接口傳輸速率,使若干移動用戶能夠同時共享一個無線信道,一個移動用戶也可以使用多個無線信道。實際不發送或接收數據包的用戶僅占很小一部分網絡資源,并且網絡容量只有在實際進行傳輸時才被占用。
為了實現GPRS,需要在現有的GSM網絡中引入3種新的邏輯網絡實體：服務GPRS支持節點（SGSN）、網關GPRS支持節點（GGSN）和分組控制單元（PCU）。GPRS與現有的GSM語音系統最根本的區別是,GSM是一種電路交換系統,而GPRS是一種分組交換系統。因此,GPRS特別適用于間斷的、突發性的或頻繁的、少量的數據傳輸,也適用于偶爾的大數據量傳輸。這一特點正適合大多數移動互聯的應用。
基于以上對GPS系統和GPRS系統的簡要介紹,可以得出GPS_GPRS定位系統車載終端的組成及特點。其中,系統結構方框圖如圖1所示,系統工作流程為：GPS_GPRS定位系統車載終端將其所獲取的當前GPS地理位置信息,通過GPRS方式上傳到系統服務器。客戶端可以通過專用GIS軟件或IE瀏覽方式,對當前受監控車輛所在的位置、車速及行進方向進行實時監控,并可以通過網絡對車載終端進行控制,實現移動車輛與監控中心的雙向數據傳輸,完成對車輛運行狀態、安全狀態、技術狀態的監控。
圖1 系統結構方框圖
三、系統功能及工作原理
GPS_GPRS定位系統車載終端原理框圖如圖2所示。
圖2 車載終端原理框圖
其中,該車載終端需要實現的主要功能如下：
用戶當前信息一次查詢;
用戶連續定位信息查詢/啟動發送實時定位信息;
停止終端定位數據上傳;
設置GPS采樣定位數據周期;
硬件點對點下載GPS定位系統終端定位采樣數據;
備開關（電平）輸出/輸入端子,實現與車用防盜報警器、緊急報警（SOS）、醫療服務、故障服務、繼電器輸出、警示嗽叭、點火信號等的接口;
安防功能：可以通過手機短信、直接遙控、網絡等三種方式進行設/撤防操作。同時具備應急、緊急求助功能。且當系統在一定程度上遭到破壞或出現異常時,系統終端自動啟動安防功能;
監聽功能：用戶可通過手機短信,或者網絡對監聽號碼（接警號碼）進行設置并發送監聽命令（監聽電話主動掛機則結束監聽）,且當系統在一定程度上遭到破壞或出現異常時,系統終端將自動啟動安防功能;
電話功能：通過電話手柄,完成撥打和接聽電話的功能;
欠壓檢測示警及后備電源自動啟用功能。
該系統車載載終端的工作原理如下：
車載終端由W77E58實現控制,其核心部分主要包括PPP及TCP/IP協議棧、GPRS控制、GPS控制,以及外圍接口控制。CPU內嵌PPP及TCP/IP協議棧,同時分別通過串行口UART0去控制GPRS的工作,通過串行口UART1去控制GPS的工作。其中：
（1）CPU對GPRS的控制
主要是通過串行口UART0發送AT命令實現。同時,在該系統設計中,CPU還可以通過控制I/O口電平輸出狀態,對GPRS進行硬件復位,以防止意外情況下的不可恢復性死機（值得注意的是,通常情況下,GPRS模塊都有軟件復位命令,為實現對GPRS模塊的保護,最好在軟件復位命令無效時,才選擇硬件復位）。
（2）CPU對GPS的控制
主要是通過串行口UART1發送控制命令實現（GPS采樣周期的設置、GPS輸出數據選擇 、通訊波特率設置等）,同時也是通過串行口UART1接收GPS定位信息,由于GPS輸出數據采用NMEA-0183(Ver2.0)格式,輸出數據為多組,在本系統中,僅選擇了取其中的一組數據：GPRMC(推薦最小數據量的GPS具體內容/傳輸數據),其格式見圖3,其中,當且僅當GPS輸出數據為有效定位數據時,對應的UTC時間才為當前準確時間。
評論