GPS、GPRS與GIS基礎上的車輛監(jiān)控系統(tǒng)設計 - 全文

引言

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

　　本文的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設計溶合了GPS衛(wèi)星導航全球定位技術、GIS地理信息技術以及計算機網(wǎng)絡技術、GPRS/GSM移動通信技術。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、實時地確定用戶在精確時間的精確位置；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)而建立的計算機輔助決策的信息系統(tǒng)；通信部分：GPRS通用分組無線業(yè)務，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，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務。

1 車輛監(jiān)控系統(tǒng)設計

1.1 總體設計

　　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。

　　車輛監(jiān)控系統(tǒng)工作流程：車載終端對GPS數(shù)據(jù)采集和相關信息采集，通過GPRS進行數(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)和相關信息進行技術處理，客戶通過網(wǎng)站查詢車輛信息；監(jiān)控中心可以根據(jù)用戶的要求對每個車輛發(fā)出相應的控制指令。

1.2 車輛監(jiān)控系統(tǒng)GPS的設計

1.2.1 模塊的選擇

　　采用M12定位模塊，M12是Motorola公司生產(chǎn)的導航設備，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)中應用廣泛。

1.2.2 軟件設計

　　M12模塊只能傳送的54字節(jié)的數(shù)據(jù)，這其中包括了目標車輛的經(jīng)緯度、速度、高度等，考慮到傳輸成本和實際需要，僅取8個字節(jié)的經(jīng)緯度信息即可。

　　當然在控制中心的微機終端，必須對收到的經(jīng)緯度進行必要的處理才能在輸出設備中顯示。

　　在接收GPS數(shù)據(jù)時，為了區(qū)別GPRS數(shù)據(jù)，設置相關標志位用來阻止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），通過分時操作大大增加了PIC16F877單片機的利用率。

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

1.3 車輛監(jiān)控系統(tǒng)GPRS的設計

1.3.1 模塊的選擇與設計

　　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，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 軟件設計

　　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計，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間內(nèi)返回，從而便捷的判斷出網(wǎng)絡在線的情況。具體的AT指令流程如圖2所示。

　　GPRS通信部分代碼如下：

1.3.3 車輛監(jiān)控系統(tǒng)的GIS的設計

　　本系統(tǒng)是利用MapInfo進行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)不含拓撲結(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自動化的開發(fā)及利用MapX控件的開發(fā)。

　　其主要設計過程為，首先在MapInfoProfessional制作出相應的地圖圖層文件，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文件進行地圖的顯示了。

　　其次在Delphi中對調(diào)入的圖象文件進行處理，包括圖象的放大，縮小，移動，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：

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控件進行開發(fā)，整個系統(tǒng)成功的利用了GPS/GPRS/GIS的功能和特點，實現(xiàn)了車輛實時監(jiān)控。