gps车辆管理和监控系统中快速通信的实现

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1、GPS车辆管理和监控系统中快速通信的实现作者：张岩峰　…    资料来源：中国科学院长春光学精密机械与物理所    点击数：1380    更新时间：2006-5-16    　　中国科学院长春光学精密机械与物理所　张岩峰　郑素花　王瑞光　　《世界电子元器件》7月号　　GPS定位技术在车辆管理和监控系统中已经得到广泛地应用。系统利用GPS技术，GIS技术和通信技术对移动车辆进行实时监控和管理。整个系统由监控中心和多个移动车载台组成，监控中心通过无线通信与各移动车辆相互联络。目前，由于通信系统和手段的限制，中心采用轮询的方法对各移动车辆的位置、状态等信息进行查询。根据时分制

2、的原理，将一个轮询周期分为若干个时间段，每个移动车载台占用其中的一个时间段，移动车载台只有在自己的时间段里才向监控中心回传车辆信息。　　轮询方法可靠性高，易于实现，因此得到了广泛的应用。但同时它也限制了系统的容量和信道的使用效率。本文详细分析了GPS导航数据和轮询方法，提出了一种移动车辆GPS智能控制通信规程，利用JupiterGPS接收板提供的高精度同步时钟，实现了系统中各移动车辆与监控中心的快速通信。　　一、GPS车辆监控和管理系统　　系统采用星型拓扑结构。移动车载台由JupiterGPS接收板，航位推算系统，控制模块和电台组成。控制模块采用MCU对输出的导航数据进行

3、融合处理，控制数据的接收和发送。通信设备采用数传电台。也可以采用调制解调器加VHF(或UHF)电台。移动车载台的组成如图1所示。　　监控中心由工作站(计算机)、GIS和电台组成。数传电台接收车辆回送的GPS数据。转换为RS232信号，送入工作站。如果采用VHF(或UHF)电台，则将车辆回送的GPS数据解调，信号经电平转换，再送入中心站。电子地图根据回送的GPS数据，将各个车辆的位置和状态实时显示出来。　　二、JupiterGPS接收板的同步时钟　　JupiterGPS接收板是GPS卫星的制造商ROCKWELL公司的产品。它体积小，重量轻，功耗低，具有并行12通道，首次定位

4、和重捕获时间短，有极强的抗遮挡能力，无静态漂移，工作稳定。JupiterGPS接收板提供1pps(pulsespersecond)的秒脉冲输出和10kHz的时钟输出，定位精度和时钟输出的精度均为1　s。秒脉冲与卫星钟输出的脉冲是同步的，10kHz的时钟输出与卫星钟也是同步的。秒脉冲与10kHz的时钟都是相对时间，它们之间的各种测算误差均方值为ns级，与后面将要说明的快速发送方法的延时相比，可忽略不计。因此，可以认为秒脉冲和10kHz时钟是同步的。它们的关系如图2所示。　　对于多个同类型的JupiterGPS接收板，各接收板之间的误差可以表示为:。其中，第一项表示卫星钟在t

5、0时刻的误差，第二项表示GPS稳定度的统计误差。在GPS系统稳定工作的情况下，误差　t为ns级。与快速发送方法的延时相比，　t可以忽略。　　三、通信规程　　中心对移动车辆的监控采用三种工作模式，即正常工作模式、重点监控模式和报警工作模式。在正常监控模式下，监控中心对所有车辆进行全面监控；在重点监控模式下，中心对选定的重点车辆进行监控；在报警工作模式下，中心只对报警车辆进行监控。采用不同的监控模式，可以降低监控中心的数据处理量，减少不必要的查询，缩短轮询时间。　　各移动车载台接到GPS导航数据后，需要对数据进行处理，截取有效信息，并加上控制信息，重新编帧。监控中心对移动车载

6、台的信令格式如下：　　(1)识别码：用于区分不同的帧。长度为2字节：CHR$(5DH)+CHR$(01H)　　(2)车辆号：用于指定不同的车辆。长度为1字节：CHR$(00H～0FFH)　　(3)控制命令：长度为1字节：CHR$(00H～0FFH)　　01H：中心需要选中车辆的信息。　　02H：选中车辆熄火。　　0FFH：启动移动车载台的定时/计数器，开始接收和发送GPS数据。　　移动车载台对监控中心的信令格式如下：　　(1)识别码：功能同前。长度为2字节：CHR$(5DH)+CHR$(01H)　　(2)车辆号：功能同前。长度为1字节：CHR$(00H～0FFH)　　(3

7、)车辆工作状态：长度为1字节：CHR$(00H～0FH)　　00H：车辆状态正常　　0FH：车辆状态异常　　(4)GPS数据状态：标志GPS接收板接收的导航数据是否有效。A为有效状态，V为无效状态。长度为1字节。　　(5)纬度信息：GPS接收板接收到纬度信息后，将数据压缩为BCD码形式。如北纬43度53.48分经压缩后变为：43H，53H，48H。纬度标志“N”省略。压缩后长度为3字节。　　(6)经度信息：和纬度信息的处理方法相同。如东经123度56.87分经压缩后变为：01H，23H，56H，87H。经度标志“E”省略。压缩