基于ARM的GPS地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)的設(shè)計

發(fā)布時間:2008/5/28 0:00:00 訪問次數(shù):438

1 引言

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，人們對移動目標監(jiān)控的要求越來越高。例如，地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)可協(xié)助家長實現(xiàn)對孩子的監(jiān)控，孩子若遭遇走失或劫持事件，監(jiān)控中心通過分析手持終端發(fā)送的gps數(shù)據(jù)確定孩子所在位置，以采取相關(guān)安全措施。此外，地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)在城市出租車調(diào)度、物流運輸監(jiān)控等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。

地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)是伴隨著gps技術(shù)和gsm網(wǎng)絡(luò)的成熟而發(fā)展起來的。20世紀90年代初，gps技術(shù)逐漸興起，基于gps的移動跟蹤、監(jiān)控系統(tǒng)開始走向市場。近年來，gsm網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，其數(shù)據(jù)傳輸能力明顯加強，并且，gps技術(shù)更加成熟。2000年5月1日，美國政府宣布取消gps普通定位的選擇干擾(sa)政策，這樣，一般gps接收機定位精度可以達到25 m。綜合上述，采用gps和gsm網(wǎng)絡(luò)，以低功耗arm微控制器展開設(shè)計的地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)勢必得到迅猛發(fā)展，市場潛力巨大。

2 gps和gsm簡介

全球定位系統(tǒng)(global positioning system，gps)是美國從20世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。其基本原理是把高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方的方法，確定待測點的位置。 gsm系統(tǒng)是目前基于時分多址技術(shù)的移動通訊體制中比較成熟、應(yīng)用最廣泛的一種系統(tǒng)，主要提供話音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)，本系統(tǒng)就是利用其短消息服務(wù)傳輸數(shù)據(jù)。

gps以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，廣泛地應(yīng)用于大地測量、地質(zhì)勘探和車輛導(dǎo)航等方面，近年來隨著gps模塊成本的不斷下降和地面通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，gsm和gps技術(shù)相結(jié)合的系統(tǒng)正如火如荼地向前發(fā)展。

3 系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)由手持終端和監(jiān)控中心兩大部分組成，如圖1所示。其中手持終端以arm微控制器為核心，通過uart0和uart1分別連接gps模塊和gsm模塊(發(fā)送)；監(jiān)控中心由pc機和gsm模塊(接收)構(gòu)成，pc機中安裝的電子地圖軟件用于解析gsm模塊傳來的定位信息，并精確顯示出被跟蹤目標的具體地理位置。

4 系統(tǒng)的硬件設(shè)計

4.1 手持終端部分

手持終端由arm微控制器、gps模塊、gsm模塊、按鍵、lcd構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

手持終端以lpc2210為主控制器，lpc2210是基于實時仿真和跟蹤的16／32位arm7tdmi-scpu的微控制器，并帶有256 kb的嵌入高速flash存儲器；128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)，使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行[1]。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，從而給硬件設(shè)計和軟件移植都帶來了很大的便利。gps模塊采用日本光電公司的gsu-36，體積小，功耗低，抗電磁干擾，可以同時跟蹤12顆衛(wèi)星。gsm模塊采用benq公司的m22。

lpc2210通過串行口uart0發(fā)送gps采樣周期的設(shè)置、gps數(shù)據(jù)類型選擇和通信波特率等控制命令和接收gps定位信息。通過串行口uart1發(fā)送at指令實現(xiàn)控制gsm的工作和傳送sms。lcd顯示當前的經(jīng)緯度和時間等信息，按鍵用來控制是否發(fā)送信號。

4.2 監(jiān)控中心部分

監(jiān)控中心由gsm模塊與pc機組成。采用oziexplorer作為監(jiān)控中心的電子地圖軟件，在pc機上安裝完ozi，設(shè)置好相關(guān)的端口參數(shù)，即可實現(xiàn)將gsm模塊傳送來的定位信息實時顯示在電子地圖上。

5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計

手持終端的相關(guān)程序用c語言編寫，程序流程如圖3所示。軟件設(shè)計主要包括系統(tǒng)初始化、gps數(shù)據(jù)處理、gsm數(shù)據(jù)處理3大部分。

5.1 系統(tǒng)初始化

系統(tǒng)初始化主要是對串行口的初始化，包括傳輸幀格式、波特率的設(shè)置。根據(jù)gps模塊、gsm模塊的硬件特性，設(shè)置uart0波特率為4 800 b／s、uart1波特率為9 600 b／s，均無奇偶校驗位，1位5.2 gps數(shù)據(jù)處理 gps模塊接收gps衛(wèi)星定位信號，判斷其為gprmc格式，經(jīng)解析留下經(jīng)緯度、utc時間等主要信息以待下一步處理，否則繼續(xù)接收gps衛(wèi)星定位信號。

gps模塊輸出的gps定位信息服從name-0183通信標準。name-0183通信標準的輸出數(shù)據(jù)采用的是ascii碼，其內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度