車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)中信號的分析和處理

引言

　　隨著汽車在日常生產(chǎn)和生活中起的作用越來越突出，如何實現(xiàn)各類車輛的有效指揮、協(xié)調(diào)控制和管理已經(jīng)成為交通運輸和安全管理部門面臨的一個重要問題。為了滿足提高運輸效率和安全保障的需要，對車輛定位監(jiān)控系統(tǒng)的研究也日趨迫切。

　　車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)是GSM全球數(shù)字蜂窩移動通信技術(shù)和GIS地理信息技術(shù)、GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合研制開發(fā)出來的軟件技術(shù)。它是通過安裝在車輛上的GPS接收機(即車載機)接收衛(wèi)星信號，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息，結(jié)合車輛身份等信息形成數(shù)據(jù)報，然后通過無線信道發(fā)往控制中心；控制中心的主站接收子站發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理接收信息通過短消息的方式逐次直接發(fā)送給每一臺車載機。最后，將車輛的具體數(shù)據(jù)和狀態(tài)在監(jiān)控中心的電子地圖上顯示出來。

　　本文討論的就是從接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息的方法，以及中心處理信息后發(fā)送命令集的實現(xiàn)過程。

GPS車載機的通信協(xié)議

　　車載機與監(jiān)控中心之間的通信方式均以中心發(fā)送命令，車載機應(yīng)答的方式進行，所以我們對車載機GPS信號的分析與處理必須完全依據(jù)車載GPS接收機與監(jiān)控中心的通信協(xié)議來進行，下而是GPS車載機通信協(xié)議的部分內(nèi)容。

車載機返回信息

一般信息：

　　*XX，YYYYYYYYYY，V1，HHMMSS，S，latitude，D，longitu de，G，speed，direction，DDMMYY，vehicle_status#

確認信息：

　　*XX，YYYYYYYYYY，V4，CMD，hhmmss，HHMMSS，S，latitu de，D，longitude，G，speed，direction，DDM MYY，vehicle_status#

　　區(qū)分一般信息和確認信息的方法是看車載機傳回來的信息中是否包含“V4”，判斷返回信息是否有效的方法是看回傳信息中是否包含“HQ(制造商名稱)”。

　　其中：‘*’表示命令頭；‘XX’表示制造商名稱；‘，’表示分隔符；‘YYYYYYYYYY’表示車載機序列號；‘CMD’表示被確認的中心命令；‘hhmmss’表示被確認命令中的時間值；‘HHMMSS’表示車載機時間；‘s’表示數(shù)據(jù)有效位；‘latitude’表示緯度；‘D’表示緯度標志；‘longitude’表示經(jīng)度；‘G’表示經(jīng)度標志；‘speed’表示速度；‘direction’表示方位角；‘D D M M Y Y’表示日／月／年；‘vehicle_status’表示車輛狀態(tài)。

　　車載機返回GPS信息模式有兩種，一是返回最近的有效的GPS信息；二是返回最新的GPS信息。

　　中心發(fā)送命令結(jié)構(gòu)和命令集

　　中心發(fā)送命令結(jié)構(gòu)是：*XX，YYYYYYYYYY，CMD，HHMMSS，PARA1，PARA2，…#

　　在編寫中心發(fā)送指令時必需按照這個格式來寫，下面列出其中的七個中心發(fā)送命令。

　　定位監(jiān)控命令D1：該指令要求車載機以interval為時間間隔，回傳count次定位信息。

　　自動監(jiān)控設(shè)置命令S17：該指令完成對自動監(jiān)控參數(shù)的設(shè)置。

　　參數(shù)設(shè)置指令S12：該指令僅用于對S17命令的開關(guān)控制。

　　設(shè)置監(jiān)控中心短信號碼S2：車載機收到指令后將立即向新的監(jiān)控中心發(fā)送確認信息。

　　通話設(shè)置指令S13：phone_flag的bit0=0時允許打出，bit1=0時允許接聽。

　　清楚報警指令R7：車載機收到命令后將清除掉所有報警信息。

　　冷啟動指令R1：車載機收到命令后將執(zhí)行冷啟動復(fù)位，所有狀態(tài)參數(shù)全部清零。

通信軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

　　GPS信號與監(jiān)控中心之間的通信大致分成兩個步驟：一是GPS接收機(即車載機)接收衛(wèi)星信號，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間等數(shù)據(jù)信息；二是監(jiān)控中心將分析出的數(shù)據(jù)信息通過短消息的方式發(fā)送命令給每一臺車載機。具體步驟如下：

　　function IsValidMsg(Str：String)：Boolean；{判斷消息是否有效}

　　function IsConfgMsg(str：String)：Boolean；{區(qū)分一般信息和確認信息}

　　procedure ResoleGprsV(RecvGprs：String)；{處理接受信息}

　　procedure ResoleGprsV1(RecvGprs：String)；{處理一般信息(V1)}

　　procedure ResoleGprsV4(RecvGprs：String)；{處理確認信息(V4)}

　　function Direc(sr：String)：String；{車輛行駛方向}

　　function HexCng(Rhex：String)：String；{十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)}

　　function HandleCarStatus(ArrBin：array of String)：String；{處理車輛狀態(tài)}

　　function ChangeTel(sTel：String)：String；{}function StrToHex(sStr：String)：String；

　　procedure SendSms(Tel，Other：String；iCmdID，iSendType：Integer；

　　CarID：String=”){中心發(fā)送命令集}

　　從車載機接收的GPS信號中判斷返回的信息是否有效，如果無效則直接丟棄，如果有效，則確認是一般信息還是確定信息，再接收處理一般信息或確定信息。

　　區(qū)分一般信息和確認信息的依據(jù)是參數(shù)字符串是否包含“V4”。

　　Result：=False；{初始返回結(jié)果}

　　Result：=pos(‘V4’，Str)>0；{如果str包含“V4”，就返回true，否則false}

　　判斷是否返回有效的信息的依據(jù)是參數(shù)字符串足否包含”*HQ”。

　　Result：=False；{初始返回結(jié)果}

　　Result：=pos(‘*HQ’，Str)>0；{如果str包含“*HQ”，就返回true，否則false}

　　一般信息的標志是V1。車載回傳的一般信息中包含的參數(shù)有車載序列號、移動電話號碼、車牌號、時間、絳緯度、速度、方位、日期。

　　∥獲取車載序列號(同樣的方法可以獲取移動電話號碼、車牌號、時間)

　　sCarNo：=copy(RecvGprs，iPos+4，10)；

　　∥獲取緯度(同樣的方法可以獲得經(jīng)度)

　　sLatitude：=copy(RecvGprs，iPos+3，9)；

　　sLatitude：=FloatToStr(StrToFloat(copy(sLatitude，1，2))+StrToFloat(copy(sLatitude，3，7))／60)；

　　∥獲取南緯和北緯(同樣的方法可以獲得東西經(jīng))

　　iPos：=pos(‘，S，’，RecvGprs)；{查找“，S，”在RecvGprs的位置}

　　if iPos>0 then；(如果RecvGprs包含‘，S，’就執(zhí)行下面語句}

　　sNS：=‘南緯’

　　else begin

　　iPos：=pos(‘，N，’，RecvGprs)；{查找“，N，” 在RecvGprs的位置}

　　sNS：=‘北緯’；

　　end；

　　∥獲取速度、方位、日期

　　sSpeed：=copy(RecvGprs，iPos+3，6)；{獲取速度}

　　sDirection：=copy(RecvGprs，iPos+10，3)；(獲取方位}

　　sDate：=copy(RecvGprs，iPos+14，6)；{獲取日期}

　　if Pos(‘.’，sSpeed)<=0 then{判斷sSpeed是否包含‘.’，如果包含就執(zhí)行下面語句}

　　begin

　　sSpeed：=copy(RecvGprs，iPos+3，3)；{獲取速度}

　　sDirection：=copy(RecvGprs，iPos+7，3)；{獲取方位}

　　sDate：=copy(RecvGprs，iPos+11，6)；{獲取日期}

　　end；

　　∥數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

　　sSpeed：=FormatFloat(‘0.00'，StrToFloat(sSpeed)*1.852)；{行駛速度轉(zhuǎn)換}

　　sSceond：=copy(sTime，5，2)；{時間轉(zhuǎn)換}

　　if StrToInt(sSceond)<60 then{時間轉(zhuǎn)換(‘YYYY-MM-DD HH：MM：SS’表示為：年月日時分秒)

　　sDate：=FormatDateTime(‘YYYY-MM-DDHH：MM：SS’，IncHour(StrToDateTime(‘20’+copy(sDate，5，2)+‘-’+copy(sDate，3，2)+‘-’+copy(sDate，1，2)+‘ ’+copy(sTime，1，2)+‘：’+copy(sTime，3，2)+‘：’+copy(sTime，5，2))，8))

　　else begin

　　sDate：=FormatDateTime(‘YYYY-MM-DDHH：MM：SS’，IncHour(StrToDateTime(‘20’+ copy(sDate，5，2)+‘-’+copy(sDate，3，2)+‘-’+copy(sDate，1，2)+‘ ’+copy(sTime，1，2)+‘：’+copy(sTime，3，2)+‘：’+‘00’)，8))；

　　sDate：=FormatDateTime(‘YYYY-MM-DD HH：MM：SS’，

　　IncMinute(StrToDateTime(sDate)，+1))；

　　end；

　　確認信息的標志是V4。車載回傳的確認信息中包含車輛行駛方位和車輛狀態(tài)。

　　處理一般信息中獲取的方位信息，由字符類型轉(zhuǎn)換為整型數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)所在范圍確定車輛的行駛方位，小于22.5或大于337.5為正北方向，大于22.5小于67.5為東北方向，大于67.5小于112.5為正東方向，依此類推確認車輛的行駛方向。

　　處理一般信息中獲取的車輛狀態(tài)，由字符類型轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字符串，把二進制數(shù)據(jù)的每一位存進數(shù)組，每一位對應(yīng)表一中的一個車輛狀態(tài)。

　　∥獲取車輛狀態(tài)

　　iPos：=Pos(‘#’，RecvGprs)；

　　sCarStatus：=copy(RecvGprs，iPos-8，8)

　　∥轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)字符串

　　sBin：=″；

　　forI：=1 to 8 do

　　sBin：=sBin+HexCng(copy(sCarStatus，I，1))；

　　∥把二進制數(shù)據(jù)的每一位存進數(shù)組

　　forI：=0to 3l do

　　ArrBin[I]：=copy(sBin，I+1，1)；

　　sCarStatuText：=HandleCarStatus(ArrBin)；{車輛狀態(tài)}

　　監(jiān)控中心根據(jù)每一臺車載機傳回的信息內(nèi)容發(fā)送不同的命令。發(fā)送命令程序需嚴格按照中心發(fā)送命令集規(guī)定的的格式來寫，下面列舉其中的幾條命令：

　　∥該指令要求車載機以sInterval為時間間隔，回傳sCount次定位信息。

　　sRightStr：=‘*HQ，0000000000，D1，’+sTime+‘，’+sInterval+‘，’+sCount+‘#’

　　∥車載機接到這條指令后將清除掉 所有報警信息。

　　sRightStr：=‘*HQ，0000000000，R7，’+sTime+‘#’；

　　if Application.MessageBox(PChar(‘真的要解除對車輛【‘十CarID+’】報警嗎?’)，‘提示’，MB_YESNO+MB_DEFBUTTON2)=IDNO then Exit；

　　這里的CarID指車載機序列號。

　　∥車載機收到這條命令將會啟動斷油斷電。

　　sRightStr：=‘*HQ，0000000000，S20，’+sTime+‘，1，3，10，3，5，5#’；

　　if Application.MessageBox(PChar(‘真的要對車輛【‘+CarID+’】斷油斷電嗎?’)，‘提示’，MB_YESNO+MB_DEFBUTTON2)=IDNO then Exit；

結(jié)語

　　目前，車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)被各運輸公司使用在出租車、客車以及大型車隊上，該軟件技術(shù)很好的實現(xiàn)了對車輛位置、狀態(tài)的監(jiān)控和調(diào)度管理。

　　隨著GPS應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，車載GPS導(dǎo)航定位監(jiān)控軟什的系統(tǒng)的功能也將隨著導(dǎo)航、通信等需求而不斷的增多和完善。GPS車載機通信協(xié)議會根據(jù)GPS車載機產(chǎn)品的功能升級而不斷升級，增加新的命令，相應(yīng)的軟件系統(tǒng)也要增加新的指令，本系統(tǒng)的設(shè)計將易于這些升級維護工作的進行。