基于GPRS的出租車(chē)監控調度系統方案

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

　　由于終端移植了嵌入式Linux(內核版本為2.6.16)，它提供豐富的設備支持和成熟的系統管理能力，因而大大地簡(jiǎn)化了軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程。

　　(1)GPS 定位信息接收的實(shí)現

　　該過(guò)程主要通過(guò) Linux 串口通信編程來(lái)實(shí)現，在實(shí)現過(guò)程中的關(guān)鍵處理部分是：串口屬性設置以及對接收到的GPS 信息的解析。

　　由于 GPS 模塊輸出的每幀數據都是以換行符結束，所以在設置串口屬性的時(shí)候可將其模式設為規范(Canonical)模式，即每次讀取串口時(shí)先將數據保存到緩存，直到讀到換行符時(shí)所有數據才會(huì )被傳輸，這樣就能保證每次讀取的是整幀數據，方便之后的幀頭判斷和信息解析。接下來(lái)還要根據GPS 模塊的默認參數配置串口傳輸速率為4800bps，8 位數據位，1 位停止位，無(wú)校驗位，串口屬性就設置完畢了。

　　GPS 模塊的輸出幀遵循NMEA0183 標準，具有多種格式，主要由幀頭進(jìn)行標志，包括$GPGGA、$GPGLL、$GPGSA、 $GPGSV、$GPGMC、$GPVTG 六種幀，分別描述不同信息，一般來(lái)說(shuō)$GPRMC 幀就可以提供我們所關(guān)心的數據，如經(jīng)緯度、速度、時(shí)間等，所以只需對該幀信息進(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)候首先需要對幀頭進(jìn)行判斷是否是$GPRMC 幀，然后再根據幀中的逗號位置，對該幀數據進(jìn)行解析，提取所需的定位、速度和時(shí)間信息。

　　(2)GPRS 撥號上網(wǎng)的實(shí)現

　　該部分是整個(gè)系統的關(guān)鍵，是實(shí)現出租車(chē)終端和監控中心進(jìn)行無(wú)線(xiàn)通信的基礎，該過(guò)程主要依靠PPP(點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議)來(lái)實(shí)現，它可以實(shí)現在串行鏈路上創(chuàng )建和運行IP 協(xié)議。

　　為了能夠實(shí)現PPP 連接，首先需要配置內核使其支持PPP，然后通過(guò)交叉編譯生成ARM平臺下的pppd 和chat 應用程序。PPP 連接的建立和維持需要由pppd 和內核中的PPP 驅動(dòng)程序配合完成。chat 程序主要用于和GPRS 模塊進(jìn)行交互，完成撥號和各項配置。執行pppd的時(shí)候將首先調用chat 程序進(jìn)行撥號連接，PPP 鏈路的建立流程如圖3：

　　圖3 PPP 鏈路建立流程

　　首先執行 chat 程序對中國移動(dòng)的接入號碼進(jìn)行撥號，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(數據幀格式、最大傳輸單元等)，協(xié)商成功后將建立與PPP 服務(wù)器端的數據鏈路，接著(zhù)向PPP 服務(wù)器端提供用戶(hù)和口令進(jìn)行PAP驗證，在未通過(guò)驗證之前是不能進(jìn)行任何數據傳輸的，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(chē)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(chē)終端就相當于公網(wǎng)上的一臺主機，可以自由地與Internet 的其他主機進(jìn)行數據交互了。

　　3.2 監控中心的軟件設計

　　監控中心是位于出租車(chē)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，而監控中心的IP 地址為局域網(wǎng)IP，公網(wǎng)上的主機(出租車(chē)終端)是不能通過(guò)該IP 來(lái)訪(fǎng)問(wèn)監控中心的，要想實(shí)現這個(gè)過(guò)程，必須在公司服務(wù)器設置端口映射，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)的某臺主機端口上，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)內監控中心的2222 端口，這樣外網(wǎng)主機發(fā)往服務(wù)器1111 端口的數據都將被重定向到監控中心的2222 端口，監控中心只要開(kāi)放并監聽(tīng)該端口，即可獲得相關(guān)數據。

　　監控中心主機采用 Debian Linux 操作系統，Debian 是一套為計算機設計的自由操作系統，它包含一萬(wàn)五千多個(gè)軟件包，都是自由開(kāi)源的，并被包裝成容易安裝的deb 格式，Debian是一款功能強大的Linux 操作系統。

　　監控中心的軟件設計主要完成以下兩個(gè)任務(wù)：接收出租車(chē)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的信息并寫(xiě)入數據庫;設計圖形管理軟件，方便各項功能的實(shí)現。

　　(1)接收出租車(chē)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的定位信息并寫(xiě)入數據庫

　　設計一個(gè)守護(Daemon)進(jìn)程，它可以實(shí)現在操作系統啟動(dòng)后一直在后臺運行，不受控制終端的控制，該進(jìn)程主要用于監聽(tīng)本監控中心的指定端口，接收由出租車(chē)終端發(fā)送過(guò)來(lái)的定位、速度和時(shí)間信息，然后將所有信息寫(xiě)入POSTGRESQL8.0 數據庫[4]。POSTGRESQL數據庫是世界上可以獲得開(kāi)放源碼的最先進(jìn)的數據庫系統，支持幾乎所有 SQL 構件(包括子查詢(xún)，事務(wù)和用戶(hù)定義類(lèi)型和函數)，并且為多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言提供接口(包括 C，C++，Java 等)。

　　Linux 系統下采用C 語(yǔ)言對該數據庫進(jìn)行操作，主要用到以下三個(gè)函數：

　　PQconnectdb(“dbname=psql_data”)用于打開(kāi)名為psql_data 的POSTGRESQL 數據庫;PQexec(PQconnectdb()，sql_query)用于對打開(kāi)的數據庫執行各種SQL 語(yǔ)句;PQfinish()用于關(guān)閉打開(kāi)的數據庫。