GPS、GPRS與GIS基礎上的車(chē)輛監控系統設計

引言

　　GPS（GlobalPositioningSystem）是全球衛星定位系統的英文縮寫(xiě)。GPS系統主要分為三個(gè)部分：衛星，在天上提供定位信息；控制系統，在地面維護衛星的正常運轉，保證衛星的健康狀態(tài)；接收機，一般用戶(hù)所使用的部分。GPRS是通用無(wú)線(xiàn)分組業(yè)務(wù)的縮寫(xiě)（GeneralPacketRadioSystem），是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù)，通常稱(chēng)為2.5G,目前通過(guò)升級GSM網(wǎng)絡(luò )實(shí)現。GIS（GeographicalInformationSystem,地理信息系統）起源于20世紀60年代初，它是以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，為地理研究和地理決策服務(wù)的計算機技術(shù)系統。

　　本文的車(chē)輛監控系統的設計溶合了GPS衛星導航全球定位技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)以及計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、GPRS/GSM移動(dòng)通信技術(shù)。車(chē)輛監控系統主要由車(chē)輛定位、信息發(fā)布和通信三部分組成。車(chē)輛定位部分，是安裝在受控車(chē)輛上的終端設備，通過(guò)全球衛星定位系統GPS可以在全球范圍內全天候、實(shí)時(shí)地確定用戶(hù)在精確時(shí)間的精確位置；信息發(fā)布部分：地理信息系統GIS,是為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數據而建立的計算機輔助決策的信息系統；通信部分：GPRS通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)，是在現有GSM系統上發(fā)展出來(lái)的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶(hù)提供分組形式的數據業(yè)務(wù)。

1 車(chē)輛監控系統設計

1.1 總體設計

　　車(chē)輛監控系統總體結構如圖1所示，主要包括監控中心和車(chē)載終端，兩者之間借助于GPRS無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和Internet互連網(wǎng)相互通信。

　　車(chē)輛監控系統工作流程：車(chē)載終端對GPS數據采集和相關(guān)信息采集，通過(guò)GPRS進(jìn)行數據發(fā)送到監控中心，監控中心對收到的GPS數據和相關(guān)信息進(jìn)行技術(shù)處理，客戶(hù)通過(guò)網(wǎng)站查詢(xún)車(chē)輛信息；監控中心可以根據用戶(hù)的要求對每個(gè)車(chē)輛發(fā)出相應的控制指令。

1.2 車(chē)輛監控系統GPS的設計

1.2.1 模塊的選擇

　　采用M12定位模塊，M12是Motorola公司生產(chǎn)的導航設備，具有極低的功耗，支持RTCM（RadioTechnicalCommissionforMaritime）格式的差分功能，支持逆向差分的能力，采用NAEA0183格式輸出。

　　M12接收器在汽車(chē)定位和調度系統中應用廣泛。

1.2.2 軟件設計

　　M12模塊只能傳送的54字節的數據，這其中包括了目標車(chē)輛的經(jīng)緯度、速度、高度等，考慮到傳輸成本和實(shí)際需要，僅取8個(gè)字節的經(jīng)緯度信息即可。

　　當然在控制中心的微機終端，必須對收到的經(jīng)緯度進(jìn)行必要的處理才能在輸出設備中顯示。

　　在接收GPS數據時(shí)，為了區別GPRS數據，設置相關(guān)標志位用來(lái)阻止GPRS數據的接收，對于GPS收集到的數據先接收后判斷是否合法，這與下面講的GPRS不同（GPRS先判斷后接收不同），通過(guò)分時(shí)操作大大增加了PIC16F877單片機的利用率。

　　因為系統采用的是PIC16F877單片機，由于其自身的原因，我們在把AT指令轉化成相應的程序寫(xiě)入其中時(shí)，采用了匯編語(yǔ)言，主要優(yōu)點(diǎn)是克服了PIC16F877單片機容量較小的不足，又發(fā)揮了其系統指令簡(jiǎn)單便捷，使用效率高的特點(diǎn)。由于程序較長(cháng)，列出部分代碼：

1.3 車(chē)輛監控系統GPRS的設計

1.3.1 模塊的選擇與設計

　　采用G20模塊，G20是Motorola公司推出的一款GPRS/GSM無(wú)線(xiàn)通信模塊，內置TCP/IP協(xié)議棧，具有體積小、通信速率快等優(yōu)點(diǎn)，并配置了完善的AT指令。值得注意的是在電壓轉換上，需要把PIC接收的0-5V的電壓轉換成0-3.6VG20可接收的電壓。軟件設計#e#1.3.2 軟件設計

　　由于G20模塊帶有大多數的AT指令，可以方便軟件部分的設計，在A(yíng)T指令中利用了G20模塊最新提供的AT+MIPCONF指令來(lái)控制發(fā)出的信息在指定的時(shí)間內返回，從而便捷的判斷出網(wǎng)絡(luò )在線(xiàn)的情況。具體的AT指令流程如圖2所示。