基于GPS和GSM的車(chē)輛自動(dòng)跟蹤系統的原理與設計

　　隨著(zhù)人們生活水平的提高，汽車(chē)已逐漸進(jìn)入了普通家庭，隨著(zhù)汽車(chē)數量的逐年增加，汽車(chē)被盜、被搶也成為一個(gè)較為嚴重的社會(huì )問(wèn)題。在解決汽車(chē)防盜問(wèn)題上，大部分汽車(chē)的報警方式主要采用燈光閃爍和喇叭鳴響，這種防盜方式存在有三種缺陷，一是報警器容易被破壞，而失去防盜功能；二是喇叭鳴響聲會(huì )造成周邊居民生活被嚴重干擾；三是汽車(chē)被盜后，外觀(guān)稍加改動(dòng)，就很難追蹤。為了解決這些問(wèn)題，本系統利用GPS定位系統實(shí)時(shí)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定位信息，加快破案速度。

1 系統工作原理及框圖

　　當車(chē)主離開(kāi)車(chē)輛時(shí)，即可啟動(dòng)防盜系統，首先車(chē)主需設置手機號，以備接收車(chē)輛的定位信息，此時(shí)，單片機控制GPS模塊，不斷獲取GPS定位數據，并對獲取的GPS數據進(jìn)行分析，從而獲取包括車(chē)輛的經(jīng)、緯度以及速度等信息。系統通過(guò)車(chē)輛的速度或經(jīng)、緯度的變化來(lái)判斷車(chē)輛是否被移動(dòng)，如果車(chē)輛被非法移動(dòng)，單片機將控制GSM模塊將車(chē)輛的定位信息通過(guò)短消息，以每間隔十分鐘時(shí)間發(fā)送到車(chē)主指定的手機中，同時(shí)，單片機將此信息存儲在EEPROM中，以做將來(lái)的證據使用。車(chē)主第一時(shí)間知道車(chē)輛位置后，即可通過(guò)GSM遠程網(wǎng)絡(luò )控制防盜系統，切斷車(chē)輛的點(diǎn)火電路，使車(chē)輛熄火。同時(shí)，車(chē)主將車(chē)輛定位信息提供給警方，盡快找回自己的車(chē)輛。系統工作原理框圖見(jiàn)圖1。

2 硬件系統設計

　　2．1 單片機控制核心

　　采用宏晶科技公司的單時(shí)鐘機器周期的單片機STC12C5A60S2，它是高速、低功耗、超抗干擾的新一代51系列單片機，指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度快8～12倍，具有60kB在系統可編程Flash存儲器，其具有兩個(gè)獨立的采用UART工作方式的全雙工串行通信接口，可方便地實(shí)現單片機同時(shí)與GPS和GSM進(jìn)行數據通信。

　　2．2 GPS數據采集部分

　　GPS模塊采用瑞±u-blox公司的NEO-5Q主芯片，該芯片采用u-blox最新的KickStart微弱信號攫取技術(shù)，能確保采用此模組的設備在任何可接收到信號的位置及任何天線(xiàn)尺寸都能夠有最佳的初始定位性能并進(jìn)行快速定位，且具有成本低廉，體積小，功能強等優(yōu)點(diǎn)。

　　單片機與GPS模塊的連接如圖2所示，采用了串口通訊的方式，模塊在上電后，會(huì )實(shí)時(shí)接收GPS數據包，數據包的類(lèi)型有：GPCSV：可見(jiàn)衛星信息；GPGLL：地理定位信息；GPRMC：推薦最小定位信息；GPVTG：地面速度信息；GPGGA：GPS定位信息；GPGSA：當前衛星信息等。設計中，只對GPPMC型數據包進(jìn)行解析，數據包的內容為：$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11>，12>*hh

　　1>UTC時(shí)間，hhmmss(時(shí)分秒)格式

　　2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位

　　3>緯度ddmm．mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

　　4>緯度半球N(北半球)或S(南半球)

　　5>經(jīng)度dddmm．mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

　　6>經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))

　　7>地面速率(000．0～999．9節，前面的0也將被傳輸)

　　8>地面航向(000．0～359．9度，以正北為參考基準，前面的0也將被傳輸)

　　9>UTC日期，ddmmyy(日月年)格式

　　10>磁偏角(000．0～180．0度，前面的0也將被傳輸)

　　ll>磁偏角方向，E(東)或W(西)

　　12>模式指示(僅NMEA0183 3．00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數據無(wú)效)

　　2．3 GSM模塊部分

　　GSM模塊采用德國西門(mén)子公司的TC35I，可以實(shí)現單片機控制GSM模塊接收和發(fā)短信等功能。單片機通過(guò)向GSM模塊發(fā)送AT指令，控制GSM運行。發(fā)送短消息用到的AT指令有：

　　AT：握手命令

　　AT+CMGF=1：設置短信方式為文本方式；

　　AT+CSCS=GSM：設置為GSM字符集；

　　AT+CSMP=17．67．0．0：設置編碼類(lèi)型和字符集；

　　模塊與單片機的連接如圖2所示，采用了串口通訊的方式，當需要發(fā)送短消息時(shí)，就按順序給模塊發(fā)送AT指令和數據，將信息發(fā)送給車(chē)主。

　　2．4 人機接口和存儲部分

　　人機接口包括矩陣鍵盤(pán)和液晶顯示部分，主要用于實(shí)現預置的手機號碼的輸入、顯示和防盜功能的開(kāi)啟與關(guān)閉功能。存儲器采用HC總線(xiàn)的EEPROM AT24C08，其為非易失性存儲器，存儲的數據可保存100年以上，并可進(jìn)行上萬(wàn)次擦寫(xiě)。單片機將GPS上接收來(lái)的數據進(jìn)行解析后，所獲得的車(chē)輛所處的經(jīng)、緯度，速度等信息保存在該存儲器中，為以后做為公安機關(guān)的證據依據。

3 系統軟件設計

　　自動(dòng)跟蹤系統軟件由界面程序、信號處理程序和控制信號輸出程序等三部分組成。信號處理程序實(shí)現了單片機對GPS信號的采集、解析等以及通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )向用戶(hù)發(fā)送車(chē)輛定位信息等，是軟件程序的重點(diǎn)；界面程序主要完成手機號設置、鍵盤(pán)處理、液晶顯示等，實(shí)現了與用戶(hù)良好的溝通；控制信號程序實(shí)現對GSM信號的接收與分析，完成對車(chē)輛的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的控制；其軟件總框圖如圖3所示。

4 結束語(yǔ)

　　本系統利用單片機對GPS和GSM模塊的控制，實(shí)現了車(chē)輛防盜系統的設計。實(shí)驗模擬，當車(chē)輛被盜時(shí)，系統的工作可不受惡劣環(huán)境影響，接收、發(fā)送信息準確、實(shí)時(shí)。