基于GPS定位的嵌入式系統在汽車(chē)監控器設計中的應用

隨著(zhù)人們生活水平的提高，汽車(chē)逐漸進(jìn)入了普通家庭，中國各大城市的汽車(chē)保有量逐年增加。同時(shí),汽車(chē)被盜、被搶也成為一個(gè)較為嚴重的社會(huì )問(wèn)題。雖然各類(lèi)汽車(chē)防盜/報警器在汽車(chē)上的應用在一定程度上解決了汽車(chē)的安全問(wèn)題，但隨著(zhù)盜賊手段的提高，大多的報警器容易迅速被破壞。汽車(chē)報警的方式多為燈光閃爍和喇叭鳴響，車(chē)主不一定能得到報警，周邊的居民卻被嚴重干擾。此外，盜賊破壞報警器，盜走汽車(chē)后，外觀(guān)稍加改動(dòng)，汽車(chē)就如石沉大海，無(wú)法追蹤了。為了解決這些問(wèn)題，本設計利用GPS監控的方式跟蹤汽車(chē)位置，在被盜情況下可利用GSM短信模塊隨時(shí)向車(chē)主或公安部門(mén)發(fā)送汽車(chē)的GPS定位，加快破案速度。

圖1 系統功能圖

　　系統功能
　　本監控器不同于普通的汽車(chē)防盜器，并不提供被盜時(shí)聲光報警和汽車(chē)電路切斷等功能。它相當于一個(gè)具有報警功能的跟蹤器，利用GPS定位來(lái)判斷汽車(chē)是否被盜。在確定汽車(chē)被盜后，可利用GSM短信將汽車(chē)的位置信息隨時(shí)發(fā)送給警方。這種監控器是一般汽車(chē)防盜器的補充，它不易被發(fā)現，短期內無(wú)法拆除，而且定位精度較高（10m左右）。

　　整個(gè)監控器的系統功能如圖1所示。監控器安裝在汽車(chē)的隱蔽處，平時(shí)利用汽車(chē)電瓶供電，在汽車(chē)電源被切斷后，可自動(dòng)改用電池獨立供電，GPS接收天線(xiàn)位于汽車(chē)外部，有利于更好的接收信號。整個(gè)監控器工作的基本方式為，在汽車(chē)正常行駛的時(shí)候，監控器處于節電的休眠狀態(tài)。當汽車(chē)停止，車(chē)主離開(kāi)時(shí)，車(chē)主可利用手機發(fā)送短信給監控器，命令其處于監控狀態(tài)。這時(shí)監控器的GPS接收功能開(kāi)啟，定時(shí)接收GPS定位衛星發(fā)送的位置、速度和高度等信息，同時(shí)將靜止位置標志為安全位置。當竊賊破壞汽車(chē)的通用防盜系統，駕駛汽車(chē)離開(kāi)時(shí)，GPS接收到的位置坐標發(fā)生變化，當速度、位置偏差大于設定的報警值時(shí)。監控器將自動(dòng)發(fā)送報警信息到車(chē)主的手機，提示汽車(chē)被移動(dòng)，可能被盜。當車(chē)主報警后，為配合警方查找被盜的汽車(chē)，車(chē)主可再次發(fā)送命令給監控器，打開(kāi)定時(shí)短信發(fā)送功能，將當前的汽車(chē)坐標定時(shí)地發(fā)送到車(chē)主或報警中心，配合電子地圖可以非常方便的查找到當前的汽車(chē)位置，可迅速破案。系統附帶的SD卡可在報警后長(cháng)時(shí)間的存儲汽車(chē)變化的坐標等信息，作為破案的證據和查找竊賊同伙的線(xiàn)索。

　　系統硬件設計
　　為了實(shí)現監控功能，要求監控器具有GPS接收、GSM短信發(fā)送和大量數據存儲功能，并有一定的多任務(wù)處理能力，成本低，體積小。監控器的硬件結構如圖2所示。

圖2 監控器硬件結構圖

　　一款合適的主芯片將在系統中起到重要的作用，本監控器中選用了FS7821LQ嵌入式芯片。FS7821LQ集成了RISC結構的8051內核、USB 2.0控制器、收發(fā)器、NAND閃寸、SD以及CF接口控制器。利用這款芯片組成的嵌入式系統外接電路簡(jiǎn)單、功能強大、價(jià)格低廉，非常符合本設計的要求。

　　監控器的短信功能主要完成車(chē)主短信命令的接收和汽車(chē)GPS位置數據的發(fā)送，系統選用成熟的GSM-RTU短信模塊完成。該模塊內嵌GSM模塊、16位低功耗MSP430單片機控制管理，具有遙測遙控的核心單元、1個(gè)可配置的標準串口（RS-232C）、標準天線(xiàn)和SIM卡接口。將購買(mǎi)的手機SIM卡插入短信模塊，并完成系統（包括服務(wù)電話(huà)號碼）設置后，將短信模塊的串口和監控器的串口1（外加電平轉換芯片，使之符合RS-232C電平標準）連接，就完成了短信模塊的硬件安裝。

　　GPS模塊主要完成汽車(chē)GPS數據的接收，系統選用MG-30U/R-GPS模塊，采用SiRF第二代高效能芯片（具有12條通道，最多時(shí)可收到12顆GPS衛星信號）進(jìn)行比較解算，可選用速度、位置、海拔等相關(guān)數據，價(jià)格低廉，精度較高。該模塊輸出可選用RS-232C接口，利用系統主控芯片FS7821LQ的串口2和GPS模塊連接。因為傳輸的數據量不大，利用串口傳輸數據可避免使用USB接口必須在系統上建立主USB口的麻煩。