基于GPS的車(chē)輛導航及GPRS網(wǎng)絡(luò )監控

系統結構

整個(gè)定位導航監控系統主要由車(chē)載終端(包括微型工控機、觸摸屏、GPS接收模塊、GPRS通信模塊和電源等)和監控數據中心DSC(TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器)兩部分組成。

車(chē)載終端的GPS模塊實(shí)時(shí)接收全球定位衛星的位置、時(shí)間等數據，一方面發(fā)送給車(chē)內的微型單板計算機，得到車(chē)輛的當前位置并且在電子地圖上顯示；另一方面，數據將通過(guò)GPRS終端模塊發(fā)送到遠程監控中心服務(wù)器，使得監控中心能實(shí)時(shí)得到所有車(chē)輛的位置信息，給車(chē)輛的安全監控以及遠程調度提供了基礎。

車(chē)載終端

車(chē)載終端硬件組成如圖1所示。

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GPS接收模塊

GPS由三部分組成，空間星座部分、地面監控部分和用戶(hù)接收機部分?？臻g星座部分由24顆導航衛星構成，相當于提供了24個(gè)已知空間點(diǎn)。地面監控部分是用來(lái)監測衛星的狀態(tài)，對衛星軌道信息進(jìn)行修正。用戶(hù)接收機用來(lái)接收衛星信號并完成信號的分析與計算，以獲得必要的導航和定位信息。

本文選用了天寶(Trimble)公司的Lassen SQ/IQ系列GPS接收模塊。該模塊支持的數據格式有TSIP和NEMA0183，在目前的軟件系統中，通常使用NEMA0183格式的數據。NEMA 0183協(xié)議允許信號源通過(guò)一根雙絞線(xiàn)將數據以串行通信方式發(fā)送到一個(gè)或者多個(gè)接收端。

微型工控機

GPS模塊的數據通過(guò)RS-232串口直接發(fā)送到微型工控機，通過(guò)工控機上運行的電子地圖軟件，能夠顯示出車(chē)輛當前的位置和各個(gè)主要地理位置。微型工控機不但具有普通計算機所有的功能，并且具有很高的集成度，體積小、重量輕、方便安裝。

GPRS通信模塊

車(chē)載終端嵌入了GPRS通信模塊，它將GPS接收模塊的位置信息實(shí)時(shí)發(fā)送到遠程數據庫監控中心，實(shí)現了所有車(chē)輛的監控和調度。

作為監控調度系統，首先要考慮監控覆蓋范圍、實(shí)時(shí)性、調度業(yè)務(wù)、車(chē)輛容量、刷新速率等要求，選擇合適的無(wú)線(xiàn)數據鏈路和電子地圖，并開(kāi)發(fā)相應的業(yè)務(wù)軟件。GPRS/IP/TCP/UDP協(xié)議?？梢詫?shí)現數據的實(shí)時(shí)交換，而且在現有的公用無(wú)線(xiàn)通信系統中擁有最大的帶寬，與目前流行的短消息傳輸方式相比，在相同數據長(cháng)度、相同時(shí)間間隔下，其通信費用是短消息方式的1/6，甚至更少。本文使用深圳宏電公司的GPRS DTU H7000系列無(wú)線(xiàn)通信模塊實(shí)現GPRS的網(wǎng)絡(luò )連接和數據傳輸。當無(wú)線(xiàn)通信模塊登陸到GPRS網(wǎng)絡(luò )時(shí)，將實(shí)時(shí)地把GPS接收模塊的位置信息發(fā)送到遠程監控中心，以供監控和調度使用。

監控中心軟件設計

監控中心就是一臺具有公網(wǎng)IP地址的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器，通過(guò)編寫(xiě)數據中心的監控系統軟件(主要由通信模塊、電子地圖數據庫、車(chē)輛信息數據庫等組成)，監控中心將實(shí)時(shí)接收車(chē)載終端通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信模塊發(fā)送來(lái)的數據，并進(jìn)行解析和存儲，將所有車(chē)輛的位置和運動(dòng)狀態(tài)都顯示在電子地圖上。并針對不同的情況進(jìn)行提示和報警。

監控中心也可以采用WebGIS技術(shù)，使用C/S或者B/S構架，監控中心和數據服務(wù)器可以處于不同的物理位置。由于數據服務(wù)器對設備的可靠性和相應的運營(yíng)、維護要求較高，所以從經(jīng)濟效益上來(lái)看，自建一個(gè)數據服務(wù)器對硬件和軟件的要求都很高?？梢岳卯斍?NET技術(shù)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)，通過(guò)本地的監控中心訪(fǎng)問(wèn)數據服務(wù)器，以獲取數據信息、發(fā)送命令等。

本文采用了Microsoft Visual C#.NET作為開(kāi)發(fā)平臺，使用了深圳宏電GPRS模塊的動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)庫，動(dòng)態(tài)開(kāi)發(fā)庫提供了GPRS無(wú)線(xiàn)通信過(guò)程中用到的一些操作函數。開(kāi)發(fā)包中的重要結構如下：

1.終端模塊注冊信息接口結構

typedef struct GPRS_USER_INFO
{
char m_userid[12]; //終端模塊號碼
uint32 m_sin_addr; //終端模塊進(jìn)入Internet的代理主機IP地址
uint16 m_sin_port; //終端模塊進(jìn)入Internet的代理主機IP端口
uint32 m_local_addr;//終端模塊在移動(dòng)網(wǎng)內IP地址
uint16 m_local_port;//終端模塊在移動(dòng)網(wǎng)內IP端口
char m_logon_date[20]; //終端模塊登錄時(shí)間
char m_update_date[20]; //終端模塊更新時(shí)間
uint8 m_status; //終端模塊狀態(tài)
}user_info;

2.數據包接口結構

typedef struct GPRS_DATA_ RECORD
{
char m_userid[12]; //終端模塊號碼
char m_recv_date[20]; //接收到數據包的時(shí)間
char m_data_buf[1024]; //存儲接收到的數據
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