基于GPS GPRS定位定向?qū)Ш较到y(tǒng)車載終端應(yīng)用
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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(wù)也越來越受到重視,尤其是車載監(jiān)控系統(tǒng)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注。本文介紹了作者設(shè)計的一種車載監(jiān)控系統(tǒng)（以下簡稱為車載系統(tǒng)）,并重點介紹了車載系統(tǒng)終端的設(shè)計與實現(xiàn)。該系統(tǒng)將GPRS、GPS技術(shù)相結(jié)合,利用GPRS的數(shù)據(jù)傳輸功能,實現(xiàn)移動車輛與監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)傳輸,以實施對車輛運行狀態(tài)、安全狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)的監(jiān)控。
二、 系統(tǒng)組成及特點
由于在GPS_GPRS定位系統(tǒng)中,涉及到了GPS衛(wèi)星定位技術(shù)與GPRS通用分組無線業(yè)務(wù)的相關(guān)應(yīng)用,從而在系統(tǒng)的組成中,GPS與GPRS無疑是整個系統(tǒng)的核心部門,下面就GPS系統(tǒng)與GPRS系統(tǒng),以應(yīng)用為前提作如下簡要介紹。
全球定位系統(tǒng)（GPS,Global Positioning System）是美國從上世紀(jì)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(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。
GPRS是歐洲電信協(xié)會GSM系統(tǒng)中有關(guān)分組數(shù)據(jù)所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。它采用信道捆綁（目前GPRS的設(shè)計可以在一個載頻或8個信道中實現(xiàn)捆綁）和增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率改進(jìn)實現(xiàn)高速接入,理論上可提供高達(dá)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(fā)送或接收數(shù)據(jù)包的用戶僅占很小一部分網(wǎng)絡(luò)資源,并且網(wǎng)絡(luò)容量只有在實際進(jìn)行傳輸時才被占用。
為了實現(xiàn)GPRS,需要在現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)中引入3種新的邏輯網(wǎng)絡(luò)實體：服務(wù)GPRS支持節(jié)點（SGSN）、網(wǎng)關(guān)GPRS支持節(jié)點（GGSN）和分組控制單元（PCU）。GPRS與現(xiàn)有的GSM語音系統(tǒng)最根本的區(qū)別是,GSM是一種電路交換系統(tǒng),而GPRS是一種分組交換系統(tǒng)。因此,GPRS特別適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸,也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。這一特點正適合大多數(shù)移動互聯(lián)的應(yīng)用。
基于以上對GPS系統(tǒng)和GPRS系統(tǒng)的簡要介紹,可以得出GPS_GPRS定位系統(tǒng)車載終端的組成及特點。其中,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖如圖1所示,系統(tǒng)工作流程為：GPS_GPRS定位系統(tǒng)車載終端將其所獲取的當(dāng)前GPS地理位置信息,通過GPRS方式上傳到系統(tǒng)服務(wù)器?？蛻舳丝梢酝ㄟ^專用GIS軟件或IE瀏覽方式,對當(dāng)前受監(jiān)控車輛所在的位置、車速及行進(jìn)方向進(jìn)行實時監(jiān)控,并可以通過網(wǎng)絡(luò)對車載終端進(jìn)行控制,實現(xiàn)移動車輛與監(jiān)控中心的雙向數(shù)據(jù)傳輸,完成對車輛運行狀態(tài)、安全狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)的監(jiān)控。
圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖
三、系統(tǒng)功能及工作原理
GPS_GPRS定位系統(tǒng)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(xiàn)的主要功能如下：
用戶當(dāng)前信息一次查詢;
用戶連續(xù)定位信息查詢/啟動發(fā)送實時定位信息;
停止終端定位數(shù)據(jù)上傳;
設(shè)置GPS采樣定位數(shù)據(jù)周期;
硬件點對點下載GPS定位系統(tǒng)終端定位采樣數(shù)據(jù);
備開關(guān)（電平）輸出/輸入端子,實現(xiàn)與車用防盜報警器、緊急報警（SOS）、醫(yī)療服務(wù)、故障服務(wù)、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(jī)短信、直接遙控、網(wǎng)絡(luò)等三種方式進(jìn)行設(shè)/撤防操作。同時具備應(yīng)急、緊急求助功能。且當(dāng)系統(tǒng)在一定程度上遭到破壞或出現(xiàn)異常時,系統(tǒng)終端自動啟動安防功能;
監(jiān)聽功能：用戶可通過手機(jī)短信,或者網(wǎng)絡(luò)對監(jiān)聽號碼（接警號碼）進(jìn)行設(shè)置并發(fā)送監(jiān)聽命令（監(jiān)聽電話主動掛機(jī)則結(jié)束監(jiān)聽）,且當(dāng)系統(tǒng)在一定程度上遭到破壞或出現(xiàn)異常時,系統(tǒng)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(tǒng)車載載終端的工作原理如下：
車載終端由W77E58實現(xiàn)控制,其核心部分主要包括PPP及TCP/IP協(xié)議棧、GPRS控制、GPS控制,以及外圍接口控制。CPU內(nèi)嵌PPP及TCP/IP協(xié)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(fā)送AT命令實現(xiàn)。同時,在該系統(tǒng)設(shè)計中,CPU還可以通過控制I/O口電平輸出狀態(tài),對GPRS進(jìn)行硬件復(fù)位,以防止意外情況下的不可恢復(fù)性死機(jī)（值得注意的是,通常情況下,GPRS模塊都有軟件復(fù)位命令,為實現(xiàn)對GPRS模塊的保護(hù),最好在軟件復(fù)位命令無效時,才選擇硬件復(fù)位）。
（2）CPU對GPS的控制
主要是通過串行口UART1發(fā)送控制命令實現(xiàn)（GPS采樣周期的設(shè)置、GPS輸出數(shù)據(jù)選擇 、通訊波特率設(shè)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(shù)據(jù)采用NMEA-0183(Ver2.0)格式,輸出數(shù)據(jù)為多組,在本系統(tǒng)中,僅選擇了取其中的一組數(shù)據(jù)：GPRMC(推薦最小數(shù)據(jù)量的GPS具體內(nèi)容/傳輸數(shù)據(jù)),其格式見圖3,其中,當(dāng)且僅當(dāng)GPS輸出數(shù)據(jù)為有效定位數(shù)據(jù)時,對應(yīng)的UTC時間才為當(dāng)前準(zhǔn)確時間。
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