系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)與工作原理

基于GSM的GPS車輛定位監(jiān)控系統(tǒng),是對車輛管理提出的較理想解決方案。該系統(tǒng)采用GPS技術(shù)對移動目標進行實時定位,利用GSM數(shù)字移動通信網(wǎng)絡(luò)進行實時數(shù)據(jù)傳輸,以電子地圖和空間信息系統(tǒng)為支撐平臺,實現(xiàn)定位跟蹤、監(jiān)控報警、反劫防盜、指揮調(diào)度和信息查詢管理。整個系統(tǒng)是由GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)和地面移動通信系統(tǒng)兩大部分組成,而地面移動通信系統(tǒng)是由指揮監(jiān)控中心、車載移動單元和GSM通信網(wǎng)絡(luò)三個部分組成。車載移動單元設(shè)備可以為指揮監(jiān)控中心實時提供每一個移動目標的最新定位數(shù)據(jù)、運行狀況和報警信息等,并自動記錄這些信息以便事后查詢分析，是用戶終端。指揮監(jiān)控中心結(jié)合GIS（Geographic Information System）電子地圖,實時地顯示出當前監(jiān)控、指揮的車輛的地理位置。GSM通信網(wǎng)絡(luò)則進行數(shù)據(jù)、語音、圖像的傳輸。

系統(tǒng)監(jiān)控中心

系統(tǒng)監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括GSM通信網(wǎng)絡(luò)、GIS終端、電子顯示屏、監(jiān)控終端、主控計算機。監(jiān)控中心接收車載移動單元傳送來的車輛GPS定位數(shù)據(jù)信息，并對車輛的報警和調(diào)度信息進行處理，通過GIS地圖匹配就能在電子地圖上實時顯示車輛當前精確位置，從而方便的實現(xiàn)對車輛的調(diào)度、監(jiān)控、指揮等功能；同時也可通過GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)向指定的車載臺發(fā)送各種控制指令，實現(xiàn)對車輛的遠程控制和信息查詢服務(wù)。

圖1 GPS車輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)中心結(jié)構(gòu)圖

車載移動單元主要組成部分的設(shè)計

車載移動單元是由主控制器CPU、GPS接收機、GSM無線通信模塊、功能控制單元（手柄）和液晶顯示屏組成，其結(jié)構(gòu)原理如圖2所示。

圖2 車載移動單元硬件結(jié)構(gòu)原理圖

車載移動單元通過GPS接收天線接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的定位信號，經(jīng)過CPU主控器處理，計算出車輛的日期、時間、經(jīng)緯度、速度和行駛方向等定位數(shù)據(jù)。主控制器CPU是核心，處理接收機發(fā)來的定位信息，將定位信息和監(jiān)控中心發(fā)來的控制信息顯示在液晶屏上，并控制GSM模塊進行短信息的收發(fā)，手柄控制單元實現(xiàn)遙控監(jiān)聽、請求服務(wù)、中文短信息接收及通話等功能。由于GSM無線模塊和GPS模塊都以串口通信方式與MCU相連，因此硬件設(shè)計較簡單，在本設(shè)計中MCU選擇華邦公司的W77E58，是因為它帶有兩個串行口能同時與GSM模塊、GPS模塊進行通信，并且它的指令完全兼容MCS-51，片內(nèi)有32k flash MTP ROM，可編程的看門狗定時器等，采用它可以省去很多外圍元器件，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)主控制器電路如圖3所示。

GSM無線通信

GPS車輛定位監(jiān)控管理系統(tǒng)的通信方式有兩種：專用無線通信網(wǎng)和公眾GSM網(wǎng)。GPS/GSM車輛定位監(jiān)控管理系統(tǒng)利用GSM短信息業(yè)務(wù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，短信息業(yè)務(wù)在移動臺和移動業(yè)務(wù)交換中心之間建立的是信令連接，具有優(yōu)先權(quán)，可通率極高，誤碼率極低。這是GSM公眾網(wǎng)帶來的專用網(wǎng)和集群網(wǎng)無法比擬的好處。短消息用于車輛監(jiān)控最大的優(yōu)點在于建立連接簡單，接續(xù)快，服務(wù)費用低，這適合定時把定位信息發(fā)送到監(jiān)控中心。

圖3 系統(tǒng)主控制器電路

圖4 WM01-G900/1800外圍電路設(shè)計框圖

在實際應(yīng)用中，我們選用WM02-G900/1800。它的外圍電路設(shè)計框圖如圖4所示，其相關(guān)的性能指標如表1所示。它與單片機之間采用標準的串行口進行通信，通信的最高波特率可以達到 115 200b/s。GSM模塊與SIM卡之間主要通過SIMCLK和SIMDATA信號線進行數(shù)據(jù)通信。為了保證發(fā)送短消息與短消息到達之間的時間間隔盡量短，選用的SIM卡最好是同一個電信運營商提供的。在使用GPRS功能時，還需要選擇支持GPRS的SIM卡，并開通GPRS服務(wù)。該模塊還支持驅(qū)動兩路麥克風(fēng)、兩路揚聲器和一路蜂鳴器。其中一路麥克風(fēng)和揚聲器可以連到手柄的聽筒上，以實現(xiàn)車載電話功能；另一路可以實現(xiàn)監(jiān)聽和免提功能，但這兩路不能同時工作，如果在通話中需用免提方式，可以通過AT指令：AT+SPEAKER=0或1進行切換。

WM02-G900/1800的I/O接口的邏輯電平是3V，當它與微控制器串口通信時，要進行電平轉(zhuǎn)換，筆者在應(yīng)用中選用MAX3237/3238進行轉(zhuǎn)換，如果需用GPRS業(yè)務(wù)，也可以選擇西門子公