gpsgprs车载监控终端的设计与实现

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200810产品设计与实现GPS/GPRS车载监控终端的设计与实现田日才黄佳哈尔滨工业大学通信技术研究所，黑龙江，150001【摘要】随着智能交通系统得到广泛重视，对车辆精确监控与调度的需求也越来越迫切。介绍了GPS/GPRS车辆监控系统的总体结构和车载终端的主要功能，利用高性能的ATMEGA64(L)单片机和SIM508通信模块为核心，设计并实现了一款功能强大的监控系统车载终端。经多次测试，系统性能稳定，效果良好。【关键词】车辆监控GPSGPRS车载终端近年来，随着汽车的普及和道路的建设，城际间的经济往来更加频繁，活动的区域也越来越大，由此产生了交通拥挤、车祸增加、废气排放量增加等严重问题。智能交通系统（IntelligentTransportSystem）的出现有效地改善了以上各种交通问题。车载监控系统是智能交通系统的一个分支，它集先进的无线定位技术、地理信息系统和现代移动通信技术于一身，不仅二、车载终端的功能在智能交通系统中担负主要作用，同时还能提供防盗车载GPS/GPRS终端的卫星接收模块采集到GPS卫防抢劫报警、紧急医疗求助、娱乐等多种服务。这些星数据，经过数据处理得到车辆的地理坐标信息。该都促使各研发机构大力开发车辆监控系统，本文就选信息通过车载终端处理之后，由GPRS无线通信模块发取整个系统中的车载终端模块进行设计与实现。送到GPRS无线通信网上。GPRS网络根据相应的协议在一、车辆监控系统总体结构车载终端和接入Internet网的监控中心之间建立一条支整个系统由GPS卫星、车载终端、通信网络持TCP/IP的数据通道。车载GPS/GPRS终端依靠该数据（GPRS和Internet）和监控中心组成。车辆在运行过程通道和监控中心之间进行信息的交互。监控中心还可中，车载终端的GPS接收机接收定位数据，计算出车辆以通过该通道向下发送控制命令和服务信息。另外，当前的经度、纬度、速度、航向和其他信息（时间、除了车辆定位，系统还可以提供诸如防盗防抢、对移状态）等，然后通过GPRS网络传送到具有静态IP地址动车辆进行断油断电、显示调度信息、医疗求助、移的监控中心，并存入中心数据库。监控中心在接到车动电话等多种服务。辆上传的信息后，根据车辆的当前状况科学地进行调三、车载终端硬件设计度和管理，从而提高运营效率。客户也可以通过车载终端硬件系统以单片机和GPS+GPRS模块为核Internet或电话来查询特定车辆的当前状况。系统的总心，属于经济型功能终端，其结构如图2所示。体结构如图1所示。-31- 产品设计与实现200810外部存储器息、医疗求助、维修求助、启闭设备等功能。手柄装置包括确认、返回和上、下翻动四个功能键，为方便GPRS天线串口1LCD显示模块用户输入而设计。GPRS模块MCU四、车载终端软件设计遥控输入模块GPS天线GPS模块串口2ATMEGA64L（）SIM508本软件系统采用模块化设计方法，每个模块实现手柄输入模块一个功能或一个协议，各功能模块以子函数形式出现，缩短了软件开发时间，易于程序修改和移植，同电源模块图2车载终端硬件结构框图时，在编写软件时，还留有一些软件应用接口，便于1、信息处理和控制模块软件升级，如增加新协议。软件系统功能模块如图3所采用AVR系列的单片机系统，主要功能是进行信示。息处理和控制车载台的各组成部分按照通信协议的要遥控器译码、功能实现模块求执行响应的操作。该模块由CPU、外部存储器、I/手柄译码、功能实现模块O接口以及控制逻辑电路组成。其中CPU采用AT2MEGA64(L)单片机实现，它是基于增强的AVRRISC结液晶驱动、显示输出模块构的低功耗8位CMOS微控制器，由于其先进的指令集串口（GPS、GPRS）通信模块以及单时钟周期指令执行时间，ATMEGA64(L)的数据外部E2PROM读写模块吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以减缓系统在功耗和处理速度之间的矛盾。该单片机具有两个串口，分别用图3软件系统功能模块图来与GPS和GPRS模块通信。1、系统工作流程2、GSM/GPRS+GPS模块车载终端软件系统的主要功能是由主程序完成采用SIMCOM公司的SIM508模块。SIM508模块是的。主程序采用状态机的系统结构，其工作流程如图一款将三频GSM/GPRS和具有20通道能力的GPS完全整4所示。开始合到一个模块中（34mm×55mm×3mm）的产品。该产品的设计完全满足车载应用环境要求（温度、湿度、GPS、GPRS串口初始化防震等)。特别地，整合了附加元器件的SIM508可以节省很多时间和成本。SIM508支持NMEA20183，SiRF开始定位binary和RTCMSC2104三种GPS数据格式，能够满足不N同的设计要求。车载终端通过模块中的GPS部分获得车定位是否成功辆的具体位置，经过CPU处理后，显示给用户并通过YGPRS部分将该信息发送到监控中心，以实现对车辆的处理定位数据实时定位跟踪，同时还能实现语音和短消息通信功能。3、输入输出模块建立GPRS连接输出通过12232F液晶模块实现，可以显示图形也N可以显示7.5×2个（16×16点阵）汉字，与外部CPU接连接是否成功Y口可以采用并行或串行，考虑到编程的简易性，本车发送不定期位数据至监控中心载终端采用串行接口连接。车载终端的输入有两种方式：遥控器输入（主要输入设备）和手柄输入。考虑图4软件系统工作流程到紧急情况下手柄输入的局限性，这里采用遥控器作程序工作时先进行GPS和GPRS串口初始化工作，为主要输入设备，可以用来完成语音拨号、收发短消然后进入主控制循环。在主控循环中，先识别GPS数据-32- 200810产品设计与实现是否有效，即定位是否成功，定位成功则系统转到下自己的IP。终端与网络之间的物理层通道就是GPRS连一个状态，建立GPRS连接，否则重新定位。建立好接。具体的GPRS协议都已被做在GPRSmodem中，通GPRS连接后便可以向监控中心发送处理后的定位数过数据端对GPRSmodem正确的AT指令设置后，就可以据。同时，主程序运行的过程中，还能响应遥控器输用AT拨号指令进行拨号连接，当收到GPRSmodem的拨入中断请求，以便实现其他功能。号反馈应答后，一条物理通道即GPRS信道就在本终端2、软件系统协议栈中和网络之间建立起来了。借鉴于OSI模型和标准的TCP/IP协议栈，本系统采五、结语用四层网络传输协议：传输层、网络层、数据链路层介绍了基于GPS/GPRS的车辆监控系统终端的一种和物理层。系统协议栈结构如图5所示。实现方案，并给出了详细的软件及硬件组成和设计实传输层UDP现，经多次测试系统稳定，效果良好。该系统可以应网络层IP用于指挥监控系统、城市租赁汽车管理系统、物流运数据链路层PPP输系统、医疗救护系统等领域，市场前景极为广阔。物理层GPRS【参考文献】图5软件系统协议栈结构考虑到车辆监控系统中几十、几百甚至上千个车[1]赵亦林.车辆定位与导航系统[M].北京:电子工业出版社,1999.载终端的情况，对于这种多点分散、数据量小、实时[2]李富年.基于GPS/GPRS的车辆移动监控终端性要求高、终端数量多的应用，传输层采用UDP比的设计与实现[J].现代电子技术,2007,30(13):191-194.TCP会更好一些。IP协议作为网络层协议，主要是将数[3]郭龙,史小军.基于GPRS的车队管理系统传输据流切割成适当的大小，然后将这些数据包通过选择协议[J].电子工程师,2006,32(5):15-17.路由，利用不同的路由来传送到目的地IP。在物理层[4]朱晓红.GPS智能车辆车载设备系统[J].现代电之上，PPP协议作为GPRS在物理层之上的惟一指定的子技术,2006,29(11):159-161.数据链路层协议，通过CRC校验、确认等手段将原始转自《现代电子技术》2008年第15期的物理层连接改造成无差错的数据链路。PPP协商成功后，系统将成功远程登录Internet，并得到网关分配给（上接第27页）开发板，完成基本的数字视频采集和视频显示功能。分析，初步预测项目经济效益约为200万元。可以对该数字视频监控系统进行进一步的开发，将采集的数字视频进行压缩编码，扩展网络接口，进一步【参考文献】做成嵌入式无线视频传输系统；也可形成不同视频处[1]樊灵晶,基于SOPC技术的嵌入式摄像控制系统理算法，完成例如入侵视频跟踪智能型监控系统等一的研究[D].上海:上海海事大学,2006。[2]陈丽,基于NIOSII的视频图像处理系统的设计系列相关的项目；此外，很容易将Linux等嵌入式系统[D].北京:北京交通大学,2006。移植到本硬件平台上来，为更高级的应用提供有效的[3]陈彬,基于FPGA的视频图像处理系统设计[D].支持。因此，它具有灵活性、实用性和可扩展性等特重庆:重庆大学,2006。点，市场前景广阔。[4]潘松,黄继业,曾毓.SOPC技术实用教程[M].北数据来源说明：本文研究的内容是将成本相对较京:清华大学出版社,2005:349~358。低的FPGA应用于视频监控系统。该课题的应用将遍及[5]刘宇飞,郭宏.基于Nios软核的CT机扫描系统军事、国防、居家安全、环境监测、危险区域远程控控制器设计[J]微计算机信息,2006.23:146~148。制等许多领域，有极高的应用前景和科研价值。由此转自《微计算机信息》2008年第8期-33-