移動(dòng)車(chē)輛跟蹤系統的設計與開(kāi)發(fā)

移動(dòng)車(chē)輛跟蹤系統是指將先進(jìn)的通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和計算機技術(shù)等綜合地應用于管理系統，從而建立一種全方位的實(shí)時(shí)、準確、高效的綜合管理和控制系統[1]。該系統可以監控車(chē)輛的運行軌跡和狀態(tài)，且調試方便，經(jīng)濟效益和社會(huì )效益明顯，可廣泛應用于特殊車(chē)輛，如長(cháng)途客運車(chē)、銀行運鈔車(chē)、公安車(chē)輛以及公交智能交通管理等領(lǐng)域。

1 系統設計方案和通信協(xié)議

1.1 系統設計方案

移動(dòng)車(chē)輛跟蹤系統主要由車(chē)載移動(dòng)終端、監控站和控制中心等部分組成，如圖1所示。車(chē)載移動(dòng)終端主要負責采集車(chē)輛數據，即車(chē)輛運行狀況，同時(shí)接收來(lái)自控制中心的命令；利用無(wú)線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )作為數據傳輸的載體，監控點(diǎn)采集數據，并將信息送至控制中心。監控中心是管理系統的核心，通過(guò)軌跡可以顯示車(chē)輛所在的直觀(guān)位置，對移動(dòng)車(chē)輛實(shí)施監控。


1.2 通信原理

無(wú)線(xiàn)通信是指車(chē)載移動(dòng)終端與監測點(diǎn)之間的通信，它是整個(gè)設計的樞紐。運行車(chē)輛的車(chē)況信息是不斷變化的，要使控制中心能夠及時(shí)了解車(chē)輛的行駛狀況，車(chē)載移動(dòng)終端要能把車(chē)況信息數據發(fā)送給相應的監測點(diǎn)，通過(guò)監測點(diǎn)間的通信傳遞給控制中心。通信時(shí)，監測點(diǎn)區分不同的車(chē)輛，運行車(chē)輛要進(jìn)行編號。此外，由于發(fā)送和接收共用同一物理信道，當有多輛運行車(chē)到達同一監測點(diǎn)時(shí)，要防止車(chē)輛的通信競爭[2]。

當系統運行時(shí)，監測點(diǎn)上的微處理器設置無(wú)線(xiàn)模塊上的頻率合成器，分時(shí)切換成三種不同的頻率，監測點(diǎn)循環(huán)檢測通信口是否有信息接收或發(fā)送。信息的類(lèi)型分為定位碼、應答指令和控制指令。定位碼包括車(chē)輛的編號及車(chē)輛的運行狀態(tài)信息。應答指令分為定位應答碼和控制應答碼，如果信息成功發(fā)送至對方監測點(diǎn)，對方監測點(diǎn)則發(fā)送應答碼，表明數據已收到，否則發(fā)送端重新發(fā)送信息?？刂浦噶钍怯煽刂浦行膶ΡO控車(chē)輛下達的調度指令。通信原理如圖2所示。

2 系統的硬件設計

2.1 車(chē)載移動(dòng)終端

車(chē)載移動(dòng)終端定時(shí)發(fā)送信號，不需要等待接收監測點(diǎn)發(fā)送應答信號便可發(fā)送下一信息。車(chē)載移動(dòng)終端電路原理圖如圖3所示。車(chē)載終端以8051單片機為核心，其主要完成信號的處理及發(fā)送，LED數碼管用于顯示移動(dòng)車(chē)輛運行的速度及公里數。

2.2 監測點(diǎn)

監測點(diǎn)對接收到的移動(dòng)車(chē)輛的信號給予分析、判斷，然后通過(guò)無(wú)線(xiàn)信號發(fā)送至下一監測點(diǎn)，直至信號傳送至控制中心。在一定時(shí)間間隔內，監測點(diǎn)的頻率合成器自動(dòng)調頻到監測點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)的頻率，完成與臨近監測點(diǎn)的信息交換。同時(shí)，監測點(diǎn)接收控制中心發(fā)送的控制指令。圖4為監測點(diǎn)的電路原理圖。

3 系統的軟件設計

系統的軟件主要包括兩部分：（1）數據采集及無(wú)線(xiàn)傳輸，主要是以8051單片機為核心進(jìn)行程序設計，可分為車(chē)載移動(dòng)終端與監測點(diǎn)的通信以及監測點(diǎn)間的通信。（2）監控中心管理軟件的設計。監控中心數據管理界面采用VB6.0編程，程序基于Keil開(kāi)發(fā)平臺采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。這樣可以縮短開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本，使程序易于調試和維護，可靠性高，可讀性和可移植性好[3]。

3.1 數據傳輸的軟件實(shí)現

數據傳輸是系統軟件設計的核心部分。程序初始化包括串口和定時(shí)器的初始化。串口初始化將8051單片機的串口設置為工作方式1，即8 bit數據位和1 bit停止位。定時(shí)器選用定時(shí)器0的工作方式1，即選用16 bit定時(shí)器，晶振頻率為12 MHz，定時(shí)器0初值分別為T(mén)H0＝0xEC，TL0=0x78。

初始化后，接收端循環(huán)檢測串口電位的變化。當檢測到串口電平由低電位變成高電位，則可能有信號輸入。為了確保串口輸入的不是干擾信號，當檢測到串口有電位跳變時(shí)，延長(cháng)100個(gè)脈沖（每個(gè)脈沖為1 ms）后，對輸入信號再次進(jìn)行檢測，若仍為高電平，則表示有數據輸入，而不是受外界干擾。串口檢測到低電位后，經(jīng)過(guò)15個(gè)脈沖后，對輸入信號再次檢測，若仍為低電平，則確認這是“起始位”，有數據輸入，開(kāi)始接收數據。接收完8 bit數據位后，串口若收到停止位，則將數據位送入數據寄存器中，并通過(guò)LED數碼管顯示，否則接收數據錯誤，丟棄數據。

3.2 PC串口通信程序設計

控制平臺的程序是在Visual Basic環(huán)境下開(kāi)發(fā)的，MSCOMM控件具有功能完善的串口數據發(fā)送和接收功能以及良好的人機界面。MSCOMM提供了查詢(xún)法和事件驅動(dòng)（Event-driven）法兩種處理通信問(wèn)題的方法。查詢(xún)方式通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)查詢(xún)事件和錯誤；事件驅動(dòng)方式是利用MSCOMM控件發(fā)OnComm事件捕獲串口通信錯誤或事件，并在OnComm事件中編寫(xiě)程序進(jìn)行相應處理，這種方法響應及時(shí)、可靠性高[4]。在本系統中使用的是通過(guò)事件驅動(dòng)方法來(lái)實(shí)現串口通信的。當MSCOMM收到數據時(shí)，便觸發(fā)OnComm事件。

移動(dòng)車(chē)輛跟蹤系統采用了先進(jìn)的計算機軟硬件技術(shù)，設計制作了低成本的信息化車(chē)輛管理系統，發(fā)揮了無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )數據傳輸的優(yōu)點(diǎn)，提高了系統的性?xún)r(jià)比。本系統主要圍繞車(chē)輛管理的具體情況進(jìn)行精心設計，從而確保了系統的先進(jìn)性、靈活性和擴展性，既能滿(mǎn)足車(chē)輛管理系統長(cháng)期發(fā)展的需要，又能適應信息技術(shù)的快速發(fā)展，具有較高的經(jīng)濟性和實(shí)用性[5]。