GPS、GPRS与GIS基础上的车辆监控系统设计

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GPS、GPRS与GIS基础上的车辆监控系统设计

      引言

  GPS(GlobalPositioningSystem)是全球卫星定位系统的英文缩写。GPS系统主要分为三个部分:卫星,在天上提供定位信息;控制系统,在地面维护卫星的正常运转,保证卫星的健康状态;接收机,一般用户所使用的部分。GPRS是通用无线分组业务的缩写(GeneralPACketRadioSystem),是介于第二代和第三代之间的一种技术,通常称为2.5G,目前通过升级GSM网络实现。GIS(GeographICalInformationSystem,地理信息系统)起源于20世纪60年代初,它是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法提供多种空间的和动态的地理信息,为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

  本文的车辆监控系统的设计溶合了GPS卫星导航全球定位技术、GIS地理信息技术以及计算机网络技术、GPRS/GSM移动通信技术。车辆监控系统主要由车辆定位、信息发布和通信三部分组成。车辆定位部分,是安装在受控车辆上的终端设备,通过全球卫星定位系统GPS可以在全球范围内全天候、实时地确定用户在精确时间的精确位置;信息发布部分:地理信息系统GIS,是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机辅助决策的信息系统;通信部分:GPRS通用分组无线业务,是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。

  1 车辆监控系统设计

  1.1 总体设计

  车辆监控系统总体结构如图1所示,主要包括监控中心和车载终端,两者之间借助于GPRS无线网和Internet互连网相互通信。

  车辆监控系统工作流程:车载终端对GPS数据采集和相关信息采集,通过GPRS进行数据发送到监控中心,监控中心对收到的GPS数据和相关信息进行技术处理,客户通过网站查询车辆信息;监控中心可以根据用户的要求对每个车辆发出相应的控制指令。

  1.2 车辆监控系统GPS的设计

  1.2.1 模块的选择

  采用M12定位模块,M12是Motorola公司生产的导航设备,具有极低的功耗,支持RTCM(RadioTechnicalCommissionforMaritime)格式的差分功能,支持逆向差分的能力,采用NAEA0183格式输出。

  M12接收器在汽车定位和调度系统中应用广泛。

  1.2.2 软件设计

  M12模块只能传送的54字节的数据,这其中包括了目标车辆的经纬度、速度、高度等,考虑到传输成本和实际需要,仅取8个字节的经纬度信息即可。

  当然在控制中心的微机终端,必须对收到的经纬度进行必要的处理才能在输出设备中显示。

  在接收GPS数据时,为了区别GPRS数据,设置相关标志位用来阻止GPRS数据的接收,对于GPS收集到的数据先接收后判断是否合法,这与下面讲的GPRS不同(GPRS先判断后接收不同),通过分时操作大大增加了PIC16F877单片机的利用率。

  因为系统采用的是PIC16F877单片机,由于其自身的原因,我们在把AT指令转化成相应的程序写入其中时,采用了汇编语言,主要优点是克服了PIC16F877单片机容量较小的不足,又发挥了其系统指令简单便捷,使用效率高的特点。由于程序较长,列出部分代码:

  1.3 车辆监控系统GPRS的设计

  1.3.1 模块的选择与设计

  采用G20模块,G20是Motorola公司推出的一款GPRS/GSM无线通信模块,内置TCP/IP协议栈,具有体积小、通信速率快等优点,并配置了完善的AT指令。值得注意的是在电压转换上,需要把PIC接收的0-5V的电压转换成0-3.6VG20可接收的电压。软件设计#e#1.3.2 软件设计

  由于G20模块带有大多数的AT指令,可以方便软件部分的设计,在AT指令中利用了G20模块最新提供的AT+MIPCONF指令来控制发出的信息在指定的时间内返回,从而便捷的判断出网络在线的情况。具体的AT指令流程如图2所示。

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  GPRS通信部分代码如下:

1.3.3 车辆监控系统的GIS的设计

  本系统是利用MaPINfo进行GIS程序开发的,MapInfo是美国MapInfo公司1986年推出的桌面地图信息系统。MapInfo产品定位在桌面地图信息系统上,与Arc/Info等大型GIS系统相比,因MapInfo图元数据不含拓扑结构,它的制图及空间分析能力相对较弱,但对大众化的PC桌面数据可视及信息较低,是一个优选GIS产品。MapInfo提供了自己的二次开发平台,用户可以在平台上开发各自的GIS应用。二次开发方法归结起来有三种:基于MapBasIC的开发、基于OLE自动化的开发及利用MapX控件的开发。

  其主要设计过程为,首先在MapInfoProfessional制作出相应的地图图层文件,再用MapX中自带的图层管理工具GeosetManager创建gst文件,接着就可以在Delphi中使用Mapx控件调入gst文件进行地图的显示了。

  其次在Delphi中对调入的图象文件进行处理,包括图象的放大,缩小,移动,鹰眼显示以及车辆在地图中的位移轨迹等。

  部分Delphi代码如下:

2 结语

  本系统由于采用了Motorola公司开发的嵌入TCP/IP协议处理的GPRS模块G20,GPS模块M12和MapInfo公司所提供的Mapx控件进行开发,整个系统成功的利用了GPS/GPRS/GIS的功能和特点,实现了车辆实时监控。

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