基于GPRS的出租車監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)方案

　　該終端的軟件設(shè)計(jì)主要包含兩個(gè)部分：GPS 定位信息的接收和GPRS 撥號(hào)上網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。

　　由于終端移植了嵌入式Linux(內(nèi)核版本為2.6.16)，它提供豐富的設(shè)備支持和成熟的系統(tǒng)管理能力，因而大大地簡化了軟件的開發(fā)過程。

　　(1)GPS 定位信息接收的實(shí)現(xiàn)

　　該過程主要通過 Linux 串口通信編程來實(shí)現(xiàn)，在實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵處理部分是：串口屬性設(shè)置以及對(duì)接收到的GPS 信息的解析。

　　由于 GPS 模塊輸出的每幀數(shù)據(jù)都是以換行符結(jié)束，所以在設(shè)置串口屬性的時(shí)候可將其模式設(shè)為規(guī)范(Canonical)模式，即每次讀取串口時(shí)先將數(shù)據(jù)保存到緩存，直到讀到換行符時(shí)所有數(shù)據(jù)才會(huì)被傳輸，這樣就能保證每次讀取的是整幀數(shù)據(jù)，方便之后的幀頭判斷和信息解析。接下來還要根據(jù)GPS 模塊的默認(rèn)參數(shù)配置串口傳輸速率為4800bps，8 位數(shù)據(jù)位，1 位停止位，無校驗(yàn)位，串口屬性就設(shè)置完畢了。

　　GPS 模塊的輸出幀遵循NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)，具有多種格式，主要由幀頭進(jìn)行標(biāo)志，包括$GPGGA、$GPGLL、$GPGSA、 $GPGSV、$GPGMC、$GPVTG 六種幀，分別描述不同信息，一般來說$GPRMC 幀就可以提供我們所關(guān)心的數(shù)據(jù)，如經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等，所以只需對(duì)該幀信息進(jìn)行提取。$GPRMC 幀的格式如圖2：

　　圖2 GPRMC 幀的格式

　　在每次讀取的時(shí)候首先需要對(duì)幀頭進(jìn)行判斷是否是$GPRMC 幀，然后再根據(jù)幀中的逗號(hào)位置，對(duì)該幀數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，提取所需的定位、速度和時(shí)間信息。

　　(2)GPRS 撥號(hào)上網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)

　　該部分是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，是實(shí)現(xiàn)出租車終端和監(jiān)控中心進(jìn)行無線通信的基礎(chǔ)，該過程主要依靠PPP(點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議)來實(shí)現(xiàn)，它可以實(shí)現(xiàn)在串行鏈路上創(chuàng)建和運(yùn)行IP 協(xié)議。

　　為了能夠?qū)崿F(xiàn)PPP 連接，首先需要配置內(nèi)核使其支持PPP，然后通過交叉編譯生成ARM平臺(tái)下的pppd 和chat 應(yīng)用程序。PPP 連接的建立和維持需要由pppd 和內(nèi)核中的PPP 驅(qū)動(dòng)程序配合完成。chat 程序主要用于和GPRS 模塊進(jìn)行交互，完成撥號(hào)和各項(xiàng)配置。執(zhí)行pppd的時(shí)候?qū)⑹紫日{(diào)用chat 程序進(jìn)行撥號(hào)連接，PPP 鏈路的建立流程如圖3：

　　圖3 PPP 鏈路建立流程

　　首先執(zhí)行 chat 程序?qū)χ袊苿?dòng)的接入號(hào)碼進(jìn)行撥號(hào)，建立與PPP 服務(wù)器端的物理連接，然后進(jìn)行LCP 鏈路的協(xié)商，主要協(xié)商一些鏈路參數(shù)(數(shù)據(jù)幀格式、最大傳輸單元等)，協(xié)商成功后將建立與PPP 服務(wù)器端的數(shù)據(jù)鏈路，接著向PPP 服務(wù)器端提供用戶和口令進(jìn)行PAP驗(yàn)證，在未通過驗(yàn)證之前是不能進(jìn)行任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，最后，進(jìn)行IPCP 協(xié)商，主要進(jìn)行IP地址的協(xié)商，協(xié)商成功后，出租車終端將獲得GGSN(GPRS 網(wǎng)關(guān))為其動(dòng)態(tài)分配的IP 地址。PPP 鏈路就建立完成了，之后出租車終端就相當(dāng)于公網(wǎng)上的一臺(tái)主機(jī)，可以自由地與Internet 的其他主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互了。

　　3.2 監(jiān)控中心的軟件設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控中心是位于出租車公司的控制中心，它與公司服務(wù)器進(jìn)行局域網(wǎng)連接如圖1，服務(wù)器具有固定公網(wǎng)(Internet)IP 地址，而監(jiān)控中心的IP 地址為局域網(wǎng)IP，公網(wǎng)上的主機(jī)(出租車終端)是不能通過該IP 來訪問監(jiān)控中心的，要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)過程，必須在公司服務(wù)器設(shè)置端口映射，端口映射的原理是將擁有固定IP 地址的服務(wù)器端口映射到處于局域網(wǎng)的某臺(tái)主機(jī)端口上，如圖4：

　　圖4 端口映射示意

　　上圖中，將服務(wù)器的1111 端口映射到局域網(wǎng)內(nèi)監(jiān)控中心的2222 端口，這樣外網(wǎng)主機(jī)發(fā)往服務(wù)器1111 端口的數(shù)據(jù)都將被重定向到監(jiān)控中心的2222 端口，監(jiān)控中心只要開放并監(jiān)聽該端口，即可獲得相關(guān)數(shù)據(jù)。

　　監(jiān)控中心主機(jī)采用 Debian Linux 操作系統(tǒng)，Debian 是一套為計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的自由操作系統(tǒng)，它包含一萬五千多個(gè)軟件包，都是自由開源的，并被包裝成容易安裝的deb 格式，Debian是一款功能強(qiáng)大的Linux 操作系統(tǒng)。

　　監(jiān)控中心的軟件設(shè)計(jì)主要完成以下兩個(gè)任務(wù)：接收出租車終端發(fā)送過來的信息并寫入數(shù)據(jù)庫;設(shè)計(jì)圖形管理軟件，方便各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)。

　　(1)接收出租車終端發(fā)送過來的定位信息并寫入數(shù)據(jù)庫

　　設(shè)計(jì)一個(gè)守護(hù)(Daemon)進(jìn)程，它可以實(shí)現(xiàn)在操作系統(tǒng)啟動(dòng)后一直在后臺(tái)運(yùn)行，不受控制終端的控制，該進(jìn)程主要用于監(jiān)聽本監(jiān)控中心的指定端口，接收由出租車終端發(fā)送過來的定位、速度和時(shí)間信息，然后將所有信息寫入POSTGRESQL8.0 數(shù)據(jù)庫[4]。POSTGRESQL數(shù)據(jù)庫是世界上可以獲得開放源碼的最先進(jìn)的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，支持幾乎所有 SQL 構(gòu)件(包括子查詢，事務(wù)和用戶定義類型和函數(shù))，并且為多種開發(fā)語言提供接口(包括 C，C++，Java 等)。

　　Linux 系統(tǒng)下采用C 語言對(duì)該數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，主要用到以下三個(gè)函數(shù)：

　　PQconnectdb(“dbname=psql_data”)用于打開名為psql_data 的POSTGRESQL 數(shù)據(jù)庫;PQexec(PQconnectdb()，sql_query)用于對(duì)打開的數(shù)據(jù)庫執(zhí)行各種SQL 語句;PQfinish()用于關(guān)閉打開的數(shù)據(jù)庫。