《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)
來源:《南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》2006年02期
卓靜 施濤 靳晶
南京工業(yè)大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院
摘要: GPS(GlobalPositioningSystem)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的英文縮寫。GPS系統(tǒng)
Abstract:
Key words :
 

引言

GPS(GlobalPositioningSystem)是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的英文縮寫。GPS系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分:衛(wèi)星,在天上提供定位信息;控制系統(tǒng),在地面維護(hù)衛(wèi)星的正常運(yùn)轉(zhuǎn),保證衛(wèi)星的健康狀態(tài);接收機(jī),一般用戶所使用的部分。GPRS是通用無線分組業(yè)務(wù)的縮寫(GeneralPacketRadioSystem),是介于第二代和第三代之間的一種技術(shù),通常稱為2.5G,目前通過升級GSM網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)。GIS(GeographicalInformationSystem,地理信息系統(tǒng))起源于20世紀(jì)60年代初,它是以地理空間數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ),采用地理模型分析方法提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。

本文的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)溶合了GPS衛(wèi)星導(dǎo)航全球定位技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、GPRS/GSM移動(dòng)通信技術(shù)。車輛監(jiān)控系統(tǒng)主要由車輛定位、信息發(fā)布和通信三部分組成。車輛定位部分,是安裝在受控車輛上的終端設(shè)備,通過全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS可以在全球范圍內(nèi)全天候、實(shí)時(shí)地確定用戶在精確時(shí)間的精確位置;信息發(fā)布部分:地理信息系統(tǒng)GIS,是為了獲取、存儲、檢索、分析和顯示空間定位數(shù)據(jù)而建立的計(jì)算機(jī)輔助決策的信息系統(tǒng);通信部分:GPRS通用分組無線業(yè)務(wù),是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

1 車輛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)

車輛監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要包括監(jiān)控中心和車載終端,兩者之間借助于GPRS無線網(wǎng)和Internet互連網(wǎng)相互通信。

基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

車輛監(jiān)控系統(tǒng)工作流程:車載終端對GPS數(shù)據(jù)采集和相關(guān)信息采集,通過GPRS進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心,監(jiān)控中心對收到的GPS數(shù)據(jù)和相關(guān)信息進(jìn)行技術(shù)處理,客戶通過網(wǎng)站查詢車輛信息;監(jiān)控中心可以根據(jù)用戶的要求對每個(gè)車輛發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

1.2 車輛監(jiān)控系統(tǒng)GPS的設(shè)計(jì)

1.2.1 模塊的選擇

采用M12定位模塊,M12是Motorola公司生產(chǎn)的導(dǎo)航設(shè)備,具有極低的功耗,支持RTCM(RadioTechnicalCommissionforMaritime)格式的差分功能,支持逆向差分的能力,采用NAEA0183格式輸出。M12接收器在汽車定位和調(diào)度系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。

1.2.2 軟件設(shè)計(jì)

M12模塊只能傳送的54字節(jié)的數(shù)據(jù),這其中包括了目標(biāo)車輛的經(jīng)緯度、速度、高度等,考慮到傳輸成本和實(shí)際需要,僅取8個(gè)字節(jié)的經(jīng)緯度信息即可。當(dāng)然在控制中心的微機(jī)終端,必須對收到的經(jīng)緯度進(jìn)行必要的處理才能在輸出設(shè)備中顯示。

在接收GPS數(shù)據(jù)時(shí),為了區(qū)別GPRS數(shù)據(jù),設(shè)置相關(guān)標(biāo)志位用來阻止GPRS數(shù)據(jù)的接收,對于GPS收集到的數(shù)據(jù)先接收后判斷是否合法,這與下面講的GPRS不同(GPRS先判斷后接收不同),通過分時(shí)操作大大增加了PIC16F877單片機(jī)的利用率。

因?yàn)橄到y(tǒng)采用的是PIC16F877單片機(jī),由于其自身的原因,我們在把AT指令轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的程序?qū)懭肫渲袝r(shí),采用了匯編語言,主要優(yōu)點(diǎn)是克服了PIC16F877單片機(jī)容量較小的不足,又發(fā)揮了其系統(tǒng)指令簡單便捷,使用效率高的特點(diǎn)。由于程序較長,列出部分代碼:

基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1.3 車輛監(jiān)控系統(tǒng)GPRS的設(shè)計(jì)

1.3.1 模塊的選擇與設(shè)計(jì)

采用G20模塊,G20是Motorola公司推出的一款GPRS/GSM無線通信模塊,內(nèi)置TCP/IP協(xié)議棧,具有體積小、通信速率快等優(yōu)點(diǎn),并配置了完善的AT指令。值得注意的是在電壓轉(zhuǎn)換上,需要把PIC接收的0-5V的電壓轉(zhuǎn)換成0-3.6VG20可接收的電壓。

1.3.2 軟件設(shè)計(jì)

由于G20模塊帶有大多數(shù)的AT指令,可以方便軟件部分的設(shè)計(jì),在AT指令中利用了G20模塊最新提供的AT+MIPCONF指令來控制發(fā)出的信息在指定的時(shí)間內(nèi)返回,從而便捷的判斷出網(wǎng)絡(luò)在線的情況。具體的AT指令流程如圖2所示。

基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

GPRS通信部分代碼如下:

基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

1.3.3 車輛監(jiān)控系統(tǒng)的GIS的設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是利用MapInfo進(jìn)行GIS程序開發(fā)的,MapInfo是美國MapInfo公司1986年推出的桌面地圖信息系統(tǒng)。MapInfo產(chǎn)品定位在桌面地圖信息系統(tǒng)上,與Arc/Info等大型GIS系統(tǒng)相比,因MapInfo圖元數(shù)據(jù)不含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),它的制圖及空間分析能力相對較弱,但對大眾化的PC桌面數(shù)據(jù)可視及信息較低,是一個(gè)優(yōu)選GIS產(chǎn)品。MapInfo提供了自己的二次開發(fā)平臺,用戶可以在平臺上開發(fā)各自的GIS應(yīng)用。二次開發(fā)方法歸結(jié)起來有三種:基于MapBasic的開發(fā)、基于OLE自動(dòng)化的開發(fā)及利用MapX控件的開發(fā)。

其主要設(shè)計(jì)過程為,首先在MapInfoProfessional制作出相應(yīng)的地圖圖層文件,再用MapX中自帶的圖層管理工具GeosetManager創(chuàng)建gst文件,接著就可以在Delphi中使用Mapx控件調(diào)入gst文件進(jìn)行地圖的顯示了。

其次在Delphi中對調(diào)入的圖象文件進(jìn)行處理,包括圖象的放大,縮小,移動(dòng),鷹眼顯示以及車輛在地圖中的位移軌跡等。

部分Delphi代碼如下:

基于GPS/GPRS/GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

2 結(jié)語

本系統(tǒng)由于采用了Motorola公司開發(fā)的嵌入TCP/IP協(xié)議處理的GPRS模塊G20,GPS模塊M12和MapInfo公司所提供的Mapx控件進(jìn)行開發(fā),整個(gè)系統(tǒng)成功的利用了GPS/GPRS/GIS的功能和特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控。

 
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