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基于GPRS的GPS车辆定位监控系统

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您的论文得到两院院士关注文章编号:1008-0570(2007)05-1-0277-03

GPSGIS

基于GPRS的GPS车辆定位监控系统

GPSVehicleOrientation,Monitoring&ControlSystemBasedonGPRS

(1.桂林师范高等专科学校;2.桂林电子科技大学)黄青萍

王伟

HUANGQINGPINGWANGWEI

摘要:详细介绍了基于GPRS的GPS车辆定位监控系统的系统组成和工作原理,该系统集成了GPS应用技术、GPRS移动通信技术、微处理器技术及传感器技术等,是目前较实用的车辆定位产品,可广泛应用于金融部门、门、长途客运、货

跟踪、监控、防盗防劫报警等业务。运、车辆出租等领域,提供车辆的定位、

关键词:GPRS;GPS;车辆监控系统

文献标识码:A中图分类号:TN967.1

Abstract:ThemainfunctionandprincipleofGPSvehiclemonitoringsystembasedonGPRSaredescribed,ThissystemintegratedtheapplicationofsuchtechnologiesastheGPS,theGPRSmobilecommunication,themicroprocessorandsensor,etc.Whichisamorepracticalproductonthevehicletorealizethefunctionoforientationatpresent.Thissystemcanbewidelyusedinthefieldoffinan-cialandpublicsecuritydepartment,long-distancetransportationandthemanagementoftheleasedvehicle,etc.Providingsuchoper-ationsforvehiclesasorientations,tracking,monitor,observationandguardagainstsheft-proofservicesandsoon.Keywords:GPRS;GlobalPositioningSystem;VehicleMonitoringSystem

1引言

GPS(GlobalPositioningSystem)定位导航是GPS的最基本应

用,随着我国城市建设规模的扩大,车辆日益增多,交通运输的经营管理和合理调度已成为一个广泛关注的问题,尤其是全球定位系统(GPS)从军用转为民用以后,GPS技术应用于移动目标的监控有着其它监控手段无法比拟的优势,所以采用GPS技术对各种车辆实施监控、调度管理是一个新的研究热点。

主要功能有电子地图显示、实时动态监控、历史记录回放以及数据查询等。

术创新

2系统的总体结构与工作原理

,是对车辆管理提“基于GPRS的GPS车辆定位监控系统”

出的较理想解决方案。该系统采用GPS技术对移动目标进行实时定位,利用GPRS无线移动通讯网络进行实时数据传输,以电监控报子地图GIS和空间信息系统为支撑平台,实现定位跟踪、警、反劫防盗、指挥调度和信息查询管理一体化功能的高科技技术体系和完整的系统。整个系统是由GPS卫星定位系统和地面移动通信系统两大部分组成,而地面移动通信系统是由指挥监控中心、车载移动单元和GPRS无线通信网络三个部分组成。车载移动单元设备可以为指挥监控中心实时提供每一个移动目标的最新定位数据、运行状况和报警信息等,并自动记录这些信息以便事后查询分析,是用户终端。指挥监控中心结合GIS电子地图,实时地显示出当前监控、指挥的车辆的地理位置。语音、图像的传输。GPRS通信网络则进行数据、

2.1系统监控中心

系统监控中心结构如图1所示,

监控中心是基于

图1GPS车辆监控指挥系统监控中心结构框图监控中心的关键技术是调用Mapx电子地图控件:Mapx是一个基于ActiveX(OCX)技术的可编程控件。在DELPHI下编程时,在装好MAPX4.5之后,还要打上相应的补丁。先要在

MapinfoProfessional制作好相应的地图图层文件,再用Mapx中自带的图层管理工具GeosetManager中创建的*.gst文件,接着就可以在DELPHI中使用Mapx控件调入gst文件进行地图的

显示了。由于在地图上要动态显示监控车辆的位置信息,需要在地图载入时创建图层并且设置为动态图层以加快绘图显示速度,加载的方法如下:

//为Map1创建图层

M_Layer1:=Map1.Layers.CreateLayer('Rectlayer',Emptyparam,1,Emptyparam,Emptyparam)

Map1.Layers.AnimationLayer:=M_layer1;//设置M_layer1为Map1的动态图层

在地图较大时就需要使用鹰眼功能来对地图快速浏览与定位,鹰眼功能实现方法如下:

GIS/GPS/GPRS的车辆监控系统的核心,主要由TCP/IP网络通

告警模块组成。系统的信模块、数据库模块、GIS地理信息模块、

黄青萍:讲师

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科攻05370512-2)

Ifm_Layer2.AllFeatures.Count=0Then

有创建时

//'矩形边框还没

//'设置矩形边框样式

邮局订阅号:82-946360元/年-

《PLC技术应用200例》

277-

GPSGIS

中文核心期刊《微计算机信息》(测控自动化)2007年第23卷第5-1期

拟的性价比优势。设计中采用WISMO2C-2模块是基于EGSM

tempStyle:=CoStyle.create;//'创建Style对象

tempStyle.RegionPattern:=miPatternNoFill;//'设置Style的矩

形内部填充样式

tempStyle.RegionBorderColor:=255;//'设置Style的矩形边

框颜色

tempStyle.RegionBorderWidth:=2;//'设置Style的矩形边框宽度

//'创建矩形框

tempFea:=Map2.FeatureFactory.CreateRegion(Map1.Bounds,tempStyle);

m_Fea:=m_Layer2.AddFeature(tempFea,EmptyParam);//'添

加矩形边框

900/GSM1800网络的GSM/GPRS调制解调OEM模块,串行接口符合V24协议。支持语音、数据、传真和短信息功能。我们用了其串行接口,SIM卡接口和电源接口。通过连接开通GPRS功能的SIM卡系统就能够通过GPRS网络连接到internet上。用8位单片机W77E58作为微控制器,它利用自带的异步串口与电平转换芯片和GPRS模块连接,使用AT命令对GPRS模块进行控制,从而实现SOCKET通信。

Else//否则,根据Map1的视野变化改变矩形边框的大小

和位置

m_Fea.Parts.Item(1).RemoveAll;//'除去已有的矩形边框的顶

技术创新

//'添加大小和位置已变化的矩形边框的四个顶点m_Fea.Parts.Item(1).AddXY(Map1.Bounds.XMin,Map1.Bounds.YMin,EmptyParam);

m_Fea.Parts.Item(1).AddXY(Map1.Bounds.XMax,Map1.Bounds.YMin,EmptyParam);

m_Fea.Parts.Item(1).AddXY(Map1.Bounds.XMax,Map1.Bounds.YMax,EmptyParam);

m_Fea.Parts.Item(1).AddXY(Map1.Bounds.XMin,Map1.Bounds.YMax,EmptyParam);

m_Fea.Update(EmptyParam,EmptyParam)//'更新显示2.2车载移动单元主要组成部分的设计车载移动单元是由主控制器CPU、GPS接收机、GPRS无线通信模块、功能控制单元(手柄)和液晶显示屏组成,其结构原理如图2所示。车载移动单元通过GPS接收天线接收GPS卫星发射的定位信号,经过CPU主控器处理,计算出车辆的日期、时间、经纬度、速度和行驶方向等定位数据。主控制器CPU是核

心,处理接收机发来的定位信息,将定位信息和监控中心发来的控制信息显示在液晶屏上,并控制GPRS无线模块通过网络请求服务、信息进行信息的收发,手柄控制单元实现遥控监听、

接收及通话等功能。由于GPRS无线模块和GPS模块都以串口通信方式与MCU相连,因此硬件设计较简单,在本设计中MCU选择华邦公司的W77E58,是因为它带有两个串行口能同时与

图2车载移动单元硬件结构原理图

①建立一个TCP通信。

AT+ISTCP:XXX.XXX.XXX.XXX,PORT<CR>

建立SOCKET连接,XXX.XXX.XXX.XXX为监控中心计算机端IP地址,PORT为端口号。如果连接成功,监控中心监听程序会显示连接的终端IP地址。

②发送数据。

AT+ISSND%:xxx,<stringLength>:<string>

发送数据,xxx为句柄,<stringLength>为要发送的字符长度2.2.2GPS接收机及其数据格式

GPSOEM板用于接收GPS卫星的信号,并计算出车载终

端目前所在位置。它由变频器、信号通道、微处理器和存储单元组成。GPS模块通过串行口向主控制器发送定位坐标;主控制器也可以向GPS模块发送设置命令,以控制GPS模块的状态和工作方式。GPS模块需要配备专门的GPS天线接收GPS卫星信号。一般在比较开阔的地区,需接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS智能终端系统中,把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。我们选择TFAG10

GPRS模块、GPS模块进行通信,并且它的指令完全兼容

MCS-51,片内有

32KflashMTPROM,可编程的看门狗定时器等,采用它可

以省去很多外围元器件,提高了系统的稳定性。

2.2.1GPRS无线通信网络

GPRS通用分组无线业务(GeneralPacketRadioService),是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。GPRS作为第二代移动通信技术(GSM)向第三代移动通信(3G)的过渡技术,GPRS采用先进的无线分组技术,将无线通信与因特网紧密结合,跨入无线互

联网的崭新时代。

本系统选用GPRS进行通讯,而不选用传统的GSM短消息,是因为考虑到车载台发送数据量较少,实时性要求较高,短消息费用相对较高且时常出现延时现象,而GPRS具有覆盖范围广、数据传输速度快、通信质量高、永远在线和按流量计费等优点,所以从效率和经济角度,GPRS都较GSM短信有无可比

GPSRECEIVER。其性能指标如表1所示。

TFAG10GPSRECEIVER接收机语句的输入、输出是通过RS-232串行接口完成,符合美国国家海洋电子协会制定的NMEA-0183通信标准格式。其通信端口的数据格式应该设置为8个数据位、1个起始位和1个停止位;无奇偶校验;波特率为4800b/s。

NMEA-0183通信标准的输出数据采用的是ASCII码,其

内容包含了纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状态等信息。语句有五种,对于不同的应用,选用的语句记录经纬度、地面速度,因也不同,在本设计中只关心日期和时间、

此只选用RMC记录语句。一条¥GPRMC语句包含13个记录:语句标识头、世界时间、定位状态、纬度、纬度方位、经度、经度方位、地面速度、地面路线、日期、磁偏角、校验和结束标记,它一共占用70个字节(其中还包括用于分隔记录所使用的11个逗号),例如:

¥GPRMC,161229.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,120598,,*10

《现场总线技术应用200例》

278-360元/年邮局订阅号:82-946您的论文得到两院院士关注表1TFAG10GPSRECEIVER接收机性能指标

GPSGIS

[4]WM02MODEMSERIESGSM900/1800/1900USERMANUAL.[5]TFAG10GPSRECEIVERUSERMANUAL.

作者简介:黄青萍(1968-),女(汉),广西桂林,桂林师范高等专

科学校物理系讲师,主要从事嵌入式系统的应用研究及物理教育工作;王伟(1979-),男(汉),广西桂林电子科技大学电子工程学院在读研究生。

Biography:HuangQing-ping(1968-),LecturerinthePhysicsDepartmentofGuiLinNormalCollege,HerresearchinterestsareintheapplicationandresearchonEmbeddedSystem.2.2.3电源设计

车载设备的电源设计中我们重点考虑如下问题:

﹡充分考虑汽车电源的波动和脉冲干扰,选择合适的电源滤波器;

﹡由于汽车电瓶有+12V和+24V,车载设备的电源应设计成宽输入电压(我们选择的电源模块的输入电压范围为

(桂林师范高等专科学校物理系桂林541001)黄青萍(桂林电子科技大学电子工程学院桂林541001)王伟(DepartmentofPhysics,

GuiLinNormalCollege,

GuiLin

541001,China)HuangQingPingWangWei

通讯地址:(541001桂林桂林师范高等专科学校物理系)黄青萍

(收稿日期:2007.3.13)(修稿日期:2007.4.15)

7-35V);

﹡车载设备应选用低功耗器件和采取停车时使GPS模块和GPRS模块断电等措施,最大限度地降低车载设备的功耗,以免汽车停车时间较长时损坏汽车电瓶。对50AH的汽车电瓶而言,如果车载终端的待机电流为140mA,则泊车时能坚持

(上接第291页)

4结束语

本文用基于VHDL语言的有限状态机对计算机总线,包括同步总线和异步总线进行了描述和仿真。同步通信方式比较简洁,但受限于系统时钟,而异步通信方式比较灵活,但会增加控制信号线。

本文介绍的计算机系统中总线控制器设计方法,在嵌入式片上系统及SOPC有借鉴作用。通过对文中介绍方法进行多主从模块扩展就可应用于较为复杂的系统中。

仿本文作者创新点:用VHDL语言对总线控制器进行描述、真并进行硬件下载测试,为进一步在嵌入式片上系统构建复杂

357小时约15天;

﹡应采取过流、过压保护措施。

在本系统中,我们采用LM2596系列开关稳压集成电路,其主要性能指标如表3所示

表3LM2596性能指标

技术创新

经实际使用证明,采用LM2596系列开关稳压集成电路作为本系统的电源模块不仅可以提高电源的工作效率,减少能源损耗,减少对核心器件的热损害,而且可减少外部汽车电平电压大幅波动对器件的干扰,同时可降低经电源窜入的脉冲干扰,这对保障系统的安全和可靠运行能起到事半功倍的作用。

的系统(例如CPU等)打基础。

参考文献

[1]徐炜民,严允中.计算机系统结构.北京:电子工业出版社,2003[2]卢毅,赖杰.VHDL与数字电路设计.北京:科学出版社,2001[3]陈耀和.VHDL语言设计技术.北京:电子工业出版社,2005[4]李心广.多路计时系统设计[J]微计算机信息,2006,1:263-264

作者简介:罗海涛,1967年6月生,男,广东兴宁市人,广东外语外贸大学信息学院讲师,硕士,研究方向:计算机应用;李心广,

3结束语

本文基于GPRS的GPS车辆监控系统以GPRS网络作为数据通信平台,发挥了通用无线分组(GPRS)业务数据传输的优点,提高了数据传输速度,降低了误码率,增强了实时性,增大了传输流量。因此基于GPRS的GPS车辆监控系统将会有美好的应用前景。

本文的创新点:本文设计实现了基于GPRS的GPS车辆定位监控系统,解决了将GPRS、GIS和GPS三者融合在一起实现车辆的实时监控问题。

1963年1月生,男,湖南南县人,广东外语外贸大学信息学院教

授,博士,研究方向:计算机应用。

Biography:LuoHaitao,borninJune1967,Masterdegree,LecturerofSchoolofInformatics,GuangdongUniversityofForeignStudies.Interestarea:computerapplications(510420广东广州广东外语外贸大学信息学院)罗海涛

李心广

通讯地址:(510420广东广州市白云大道北2号广东外语外贸大学信息科学技术学院)罗海涛

(收稿日期:2007.3.13)(修稿日期:2007.4.15)

参考文献

基于GPRS/GPS的车辆监控系统的设计》,微计算[1]李艳晴等,《机信息,2004,4。[2]张其善等.智能车辆定位导航系统及其应用[M].北京:科学出版社,2002.

[3]钟章队.GPRS通用分组无线业务.人民邮电出版社,2001

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《PLC技术应用200例》

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