基于GPS GPRS定位定向导航系统车载终端应用

一、引言

目前,随着人民生活水平的提高,交通工具越来越多,安全服务也越来越受到重视,尤其是车载监控系统越来越多地受到业界的关注。本文介绍了作者设计的一种车载监控系统（以下简称为车载系统）,并重点介绍了车载系统终端的设计与实现。该系统将GPRS、GPS技术相结合,利用GPRS的数据传输功能,实现移动车辆与监控中心的双向数据传输,以实施对车辆运行状态、安全状态、技术状态的监控。
   
二、 系统组成及特点  

由于在GPS_GPRS定位系统中,涉及到了GPS卫星定位技术与GPRS通用分组无线业务的相关应用,从而在系统的组成中,GPS与GPRS无疑是整个系统的核心部门,下面就GPS系统与GPRS系统,以应用为前提作如下简要介绍。

全球定位系统（GPS,Global Positioning System）是美国从上世纪70年代开始研制、历时20年、耗资200亿美元、于1994年全面建成、具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
   
GPRS是欧洲电信协会GSM系统中有关分组数据所规定的标准。它采用信道捆绑（目前GPRS的设计可以在一个载频或8个信道中实现捆绑）和增强数据速率改进实现高速接入,理论上可提供高达115kbps的空中接口传输速率,使若干移动用户能够同时共享一个无线信道,一个移动用户也可以使用多个无线信道。实际不发送或接收数据包的用户仅占很小一部分网络资源,并且网络容量只有在实际进行传输时才被占用。  

为了实现GPRS,需要在现有的GSM网络中引入3种新的逻辑网络实体：服务GPRS支持节点（SGSN）、网关GPRS支持节点（GGSN）和分组控制单元（PCU）。GPRS与现有的GSM语音系统最根本的区别是,GSM是一种电路交换系统,而GPRS是一种分组交换系统。因此,GPRS特别适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据传输,也适用于偶尔的大数据量传输。这一特点正适合大多数移动互联的应用。
  
基于以上对GPS系统和GPRS系统的简要介绍,可以得出GPS_GPRS定位系统车载终端的组成及特点。其中,系统结构方框图如图1所示,系统工作流程为：GPS_GPRS定位系统车载终端将其所获取的当前GPS地理位置信息,通过GPRS方式上传到系统服务器。客户端可以通过专用GIS软件或IE浏览方式,对当前受监控车辆所在的位置、车速及行进方向进行实时监控,并可以通过网络对车载终端进行控制,实现移动车辆与监控中心的双向数据传输,完成对车辆运行状态、安全状态、技术状态的监控。  

  
图1 系统结构方框图  

三、系统功能及工作原理  

GPS_GPRS定位系统车载终端原理框图如图2所示。  

  
图2 车载终端原理框图  

其中,该车载终端需要实现的主要功能如下：  
用户当前信息一次查询;   
用户连续定位信息查询/启动发送实时定位信息;   
停止终端定位数据上传;   
设置GPS采样定位数据周期;   
硬件点对点下载GPS定位系统终端定位采样数据;  
备开关（电平）输出/输入端子,实现与车用防盗报警器、紧急报警（SOS）、医疗服务、故障服务、继电器输出、警示嗽叭、点火信号等的接口;  
安防功能：可以通过手机短信、直接遥控、网络等三种方式进行设/撤防操作。同时具备应急、紧急求助功能。且当系统在一定程度上遭到破坏或出现异常时,系统终端自动启动安防功能;   
监听功能：用户可通过手机短信,或者网络对监听号码（接警号码）进行设置并发送监听命令（监听电话主动挂机则结束监听）,且当系统在一定程度上遭到破坏或出现异常时,系统终端将自动启动安防功能;   
电话功能：通过电话手柄,完成拨打和接听电话的功能;   
欠压检测示警及后备电源自动启用功能。  

该系统车载载终端的工作原理如下：
   
车载终端由W77E58实现控制,其核心部分主要包括PPP及TCP/IP协议栈、GPRS控制、GPS控制,以及外围接口控制。CPU内嵌PPP及TCP/IP协议栈,同时分别通过串行口UART0去控制GPRS的工作,通过串行口UART1去控制GPS的工作。其中：  

（1）CPU对GPRS的控制   

主要是通过串行口UART0发送AT命令实现。同时,在该系统设计中,CPU还可以通过控制I/O口电平输出状态,对GPRS进行硬件复位,以防止意外情况下的不可恢复性死机（值得注意的是,通常情况下,GPRS模块都有软件复位命令,为实现对GPRS模块的保护,最好在软件复位命令无效时,才选择硬件复位）。