车辆监控系统中车载GPS定位终端的设计解析.docx
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车辆监控系统中车载GPS定位终端的设计解析
2010年第07期,第43卷通信技术
Communications
Technology
V01.43,No.07,2010
No.223,Totally
总第223期
车辆监控系统中车载GPS定位终端的设计
陆文昌,毕世高
(江苏大学汽车与交通工程学院,江苏镇江212013)
【摘要】随着中国交通运输业的发展,车辆跟踪监控系统在物流等行业的作用越来越重要。
基于全球定位系统(GPS)
的车辆监控系统将发挥越来越重要的作用,车栽定位终端多利用GPS技术进行定位,但GPS定位也存在盲点多的缺陷,而基于GSM网络的恰好能弥补GPS定位盲点多的的缺点,从而提高了定位的精度。
介绍了监控系统的组成和工作原理,该系统能提供车辆的定位、跟踪、监控、防盗报警等功能。
【关键词】GPS定位;GSM定位;车载终端;短消息【中图分类号】TN911.7;U463.7
【文献标识码】A【文章编号】1002-0802(2010)07-0201-03
Design
on
GPSTerminalVehicleMonitoringSystem
LUWen—chang,
BI
Shi-gao
212013,China)
(School
ofAutomobileandTraffic
Engineering,JiangsuUniversity,ZhenjiangJiangsu
[Abstract]With
hasbecome
even
more
more
thedevelopmentof
important
commnications
andtransportations,thevehicletrackingandmonitoring
systembased
on
andmore
inlogisticservice,andthevehiclemonitoring
terminal
mostly
use
GPSplays
an
importantrole.ThevehicleLocation
GPStechnologyin
positioning,andhowever,
to
therealsoexistdefectsofmultipleblindspotsinGPSpostioning,whiletheGSMpstitioningcouldbeable
remedyitsdefectsofmultipleblindspots,thusraisingtheaccuracyofpositioning.Thispaperdescribesthe
compositionandworkingprincipleofthemonitorsystem.Thissystemcouldprovidevariousfunctions,includingvehiclelocation,tracking,monitoring,andguard—against—theft
alarm.
message
[Keywords]GPS
positioning;GSMpositioning;vehicleterminal:
short
0引言
随着中国城市建设规模的扩大,车辆的增多,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。
在GPS从军用转为民用以后,采用GPS技术对各种车辆实施监控、调度管理成为一个新的研究热点。
基于GSM的GPS车辆定位监控系统是对车辆管理提出的较理想的解决方案。
基于GSM的GPS车辆定位监控系统解决了GPS信号由于障碍物的遮挡而无法正常导航跟踪和定位的问题。
利用GSM网络覆盖无盲点,利用GSM数字移动通信网络进行实时数据传输,依电子地图和空间信息系统为支撑平台,实现定位跟踪、监控报警、反劫防盗、指挥调度和信息查询管理。
整个系统有GPS卫星定位系统和地面移动通信系统两大部分组成,地面移动通信系统是由指挥监控中心、车载移动单元和GSM通信网络三个部分组成。
收稿日期:
2009-{)9—29。
作者简介:
陆文昌(1957一),男,副教授,主要研究方向为车辆控制、
汽车电子技术、汽车机电1体化技术:
毕世商(1981-),
男.硕十研究生,主要研究方向为汽车电子技术、GPS车辆i盥控系统.
1
GPS系统概述
GPS简单地说,就是一个覆盖全球的24颗卫星组成的卫
1.1定位原理
星系统。
这个系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都能够同时观测到4颗卫星,以确保卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,实现导航、定位、授时等功能。
1.2系统组成
GPS全球定位系统由三部分组成:
空间部分-GPS星座;地面控制部分一地面监控系统,用户设备部分-GPS信号接收机。
2监控系统
2.1系统监控中心
系统监控中心结构如图1所示,主要包括GSM“’通信网络、GIS终端、电子显示屏、监控终端、主控计算机。
监控中心接收车载移动单元传送来的车辆GPS定位数据信息,并对车辆的报警和调度信息进行处理,通过GIS地图匹配就能在电子地图上实时显示车辆当前精确位置,从而方便的实现
20l
万方数据
对车辆的调度、监控、指挥等功能;同时也可通过GSM无线通信网络向指定的车载台发送各种控制指令,实现对车辆的远程控制和信息查询服务。
图1GPS车辆监控指挥系统中心结构
2.2车载移动单元主要部分的设计
车载移动单元”1是由主控制器CPU、GPS接收机、GSM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。
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I竺竺丝竺卜—-f{再磊刑垫曼望至I电源模块
图2车载移动单元硬件结构原理
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GSM模块进行短信息的收发,手柄控制单元实现遥控监听、请求服务、中文短信息接收及通话等功能。
在该设计中选用Atmel公司生产的AT89S51单片机b1,AT89S51是一个低功耗,高性能CMOS8位单片机,片内含4KbytesISP(In-systemprogrammable)的可反复擦写1000次的Flash只读存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造,兼容标准MCS-51川指令系统及80C51引脚结构,芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元,带有两个串行口可以同时与GPS模块和GSM模块进行通信。
可编程的看门狗定时器等,采用它可省去很多外围电路,提高系统的稳定性。
2.2.1
GSM无线通信
GPS车辆定位监控管理系统的通信方式有两种:
专用无线通信网和公众GSM网。
GPS/GSM车辆定位监控管理系统利用GSM短信业务实现数据的双向传输,短信息业务在移动台和移动业务交换中心之间建立的是信令连接,具有优先权,可通率极高,误码率极低。
这是GSM公众网带来的专用网和集群网无法比拟的好处。
短消息用于车辆监控最大的优点在于建立连接简单,连接快,服务费用低,适合定时把信息发送到监控中心。
GSM模块硬件连接图如图3所示。
埔匪巫pGSM
厂雨万b
模块
图3GSM模块硬件连接图
万方数据
GSM模块与单片机之间采用标准的串行口进行通讯,通讯的最高波特率可以达到115
200
bit/s。
GSM模块与SIM
卡之间主要通过SIMCLK和SIMDATA信号线进行数据通信。
为了保证发送短消息与短消息到达之间的时间间隔尽量短,选用的SIM卡最好是同一个电信运营商提供的。
在使用GPRS功能时,还需要选择支持GPRS的SIM卡,并开通GPRS服务。
GSM模块还支持驱动两路麦克风、两路扬声器和一路蜂鸣器。
其中~路麦克风和扬声器可以连接到手柄的听筒上,以实现车载电话功能。
选用Simens的TC35iGSM模块,在车载终
端中TC35iGSM模块不但通过GSM网络获得定位信息,还要通过短消息的形式与监控中心进行通信。
2.2.2
GPS模块
GPS模块用于接受GPS卫星信号,并计算出车载终端所在的位置。
它由变频器、信号通道、微处理器和存储单元等组成。
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模块需要专门的GPS天线接受GPS卫星信号才能进行准确定位。
在车载GPS智能系统中把天线放置
在车顶可以有比较好的定位效果。
现选择REB3310。
该模块具有低功耗、抗干扰能力强、扛遮挡能力强等特点,适用范围包括汽车定位导航、地图制作等。
2.2.3电源模块
电源模块用于给系统中的其他模块充电。
在该系统中采用LM2576电源芯片。
它是降压型开关稳压器,LM2576具有非常小的电压调整率和电流调整率,L~E576具有3A的负载驱动能力,L舵,576能够输出3.3v、5
y、12V、15
V的固定电压
和电压可调节的可调电压输出方式。
LM2576应用时比较简单且外围元件较少,LM2576内置频率补偿电路和固定频率振荡器。
LM2576系列产品的开关频率为52KHz,所以应用时可以使用小尺寸的滤波元件。
LM2576可以高效的取代一般的三端线性稳压器,LM2576能够充分的减小散热片的面积,LM2576在一些应用条件下甚至可以不使用散热片。
在规定的输入电压和输出负载的条件下,LM2576输出电压的误差范围为±4%;振荡器的振荡频率误差范围为±10%;典型的待机
电流为50
Il
A,芯片内置过流保护电路和过热保护电路。
3车载GPS软件系统的设计
系统软件设计主要包括初始化模块、数据处理模块、人机对话模块。
考虑到GPS定位比GSM定位准确,所以定位以GPS为主以GSM为辅。
其主程序流程图【删如图4和图5所示。
初始化模块主要完成开机上电后对MCU、液晶显示、GPS模块的初始化工作。
对MCU设置其串口工作模式、中断工
作模式和波特率;对于液晶显示模块要设置开机画面和显示模块、对于GPS模块要设置波特率成功完成串口通信。
数据处理模块主要是负责处理GPS接受的数据、从键盘输入的数据。
GPS初始化设置过程中,需要根据实际需求配置GPS的语句设置,还要完成MCU与液晶模块之间的数据通信和处理。
4结语
璺
囊被引爆)
GPS数据处
一
图4主程序流程
扣断返凹
该系统利用GSM网络的数据传输功能,对GPS数据进行实时传输,可以很好的完成终端定位、与监控中心通讯、报警、拨打车载电话等功能,并且具有成本较低、系统覆盖面广、使用维护费用低、通讯可靠等特点。
而且是一个可以提供实时、准确、交互信息的系统,基本可以实现准确且无盲点的定位,保障定位的效果。
电
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理子程序
图5中断程序流程
人机对话模块主要处理键盘输入和显示模块操作。
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(上接第162页)
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EdgeDetection
4结语
算法通过提供备选结构元素库、选择参考模板、遍历提取待处理图像边缘并进行二值化、将结构元素提取到的二值边缘与参考模板进行匹配、分析匹配结果选定最优结构元素等步骤,实现对结构元素的选择。
通过对Iena无噪图像的仿真表明算法是可行的。
提出的步骤式选取结构元素的方法要根据具体的处理对象作适当的变换,如何提供备选结构元素库、如何选择参考模板等应根据具体情况来决定。
一般而言,在不影响选择精度的情况下,尽量提供较少的备选结构元素有助于算法计算量的减少,提高运效率;参考模板的选取涉及到所选结构元素的权威性,通常选用在作者所要处理的领域广泛应用的方法来构造模板;在分析选优阶段,综合匹配点、误差点和形态学算法处理的特点等,分析、选择最适合的结构元素来做后续处理。
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万方数据
车辆监控系统中车载GPS定位终端的设计
作者:
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年,卷(期):
被引用次数:
陆文昌,毕世高江苏大学汽车与交通工程学院,江苏,镇江,212013通信技术COMMUNICATIONSTECHNOLOGY2010,43(7)0次
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8f9b2776-e85f-40ec-94d5-9dfb00e2d2e8
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2010年9月24日
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