0  引  言

近年來，基于GPS系統(tǒng)和GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)的移動車輛實時定位技術(shù)發(fā)展很快，并廣泛應(yīng)用于公安、消防、銀行、物流管理等行業(yè)，這些特殊行業(yè)希望能對移動車輛進(jìn)行實時定位和遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度。另外，民用車輛特別是出租車行業(yè)也越來越重視車輛安全問題，車載系統(tǒng)可以實現(xiàn)對車輛的防盜防劫報警、自動控制等功能。GPS／GSM車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)可以利用GSM短信息業(yè)務(wù)(SMS)或GPRS方式傳輸數(shù)據(jù)，前者具有方便、快捷、廉價等特點，在車載系統(tǒng)中得到普遍的重視。文中選取XT55 GPS／GSM集成模塊和單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建了車載設(shè)備，并采用SMS與監(jiān)控中心實現(xiàn)信息的雙向傳輸。

1 GPS／GSM車載設(shè)備的組成

如圖1所示，基于GPS／GSM的車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)主要由三大部分組成：車載終端部分(GPS接收機(jī)、GSM通信機(jī)、微處理器及人機(jī)交互控制單元等)、傳輸媒質(zhì)(GPS衛(wèi)星星座和GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)等)和監(jiān)控中心部分(GIS管理系統(tǒng)、GPS接收機(jī)、GSM通信機(jī)及中央處理器設(shè)備等)。車載終端利用GPS獲取用戶當(dāng)前位置和時間信息，以SMS形式通過GSM網(wǎng)絡(luò)發(fā)往監(jiān)控中心，同時監(jiān)控中心通過GSM網(wǎng)絡(luò)給車輛發(fā)送控制指令。


車載終端設(shè)備的硬件構(gòu)成如圖2所示，文中設(shè)計的系統(tǒng)采用SIMENS公司的低功耗無線模塊XT55，該模塊采用超緊湊設(shè)計，集成有三頻GSM／GPRS通信模塊和GPS-OEM模塊。GPS-OEM板接收來自GPS天線單元的衛(wèi)星信號，通過處理得到用戶的位置和時間等信息，通過串口0送入微處理器進(jìn)行處理，得到的數(shù)據(jù)經(jīng)串口1送入GSM模塊，再由GSM天線發(fā)射經(jīng)GSM無線通信網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心。此外系統(tǒng)中還包括GPS天線及低噪聲放大器(LAN)、GSM天線、SIM卡插槽、話柄、LCD顯示器、按鍵等單元。  


2系統(tǒng)信號流程設(shè)計

2.1 GPS信號流程設(shè)計

GPS-OEM板采用NMEA0183格式，輸出ASCII數(shù)據(jù)信息。NMEA0183語句有多種數(shù)據(jù)句型，每條語句包含多種信息。我們關(guān)心的是用戶的位置、速度和時間等信息，這可以對讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式識別，進(jìn)而提取得到。以GPRMC為例，其格式如下：

其中：GP為信息來源，RMC為句型識別符，其后依次為UTC時間、狀態(tài)(A=定位，V=導(dǎo)航)、緯度、緯度方向(N或S)、經(jīng)度、經(jīng)度方向(E或W)、速率、方位(二維方向指向)、UTC日期、磁差、磁航向等。

系統(tǒng)工作時，可以將接收到的GPS定位信息保存在一個結(jié)構(gòu)體中，按監(jiān)控中心發(fā)出的命令以一定的時間間隔將定位信息通過GSM送回監(jiān)控中心。GPS定位信息的中斷接收程序流程圖如圖3所示。


2.2 GSM信號流程設(shè)計

GSM信號處理包括信息發(fā)送和信息接收兩種。其中接收的GSM信號即控制信號，由用戶或監(jiān)控中心向車載系統(tǒng)發(fā)送，以取得運(yùn)載體導(dǎo)航參數(shù)或?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展功能。圖4所示是接收信號流程。發(fā)送的GSM信號包含有導(dǎo)航參數(shù)，反映運(yùn)載體的狀態(tài)，另外還包含有一些有實際意義的文字，如報警信息等。圖5所示是發(fā)送信號流程。

3 GSM通信服務(wù)

車載系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一是對短消息進(jìn)行編碼和解碼。與短消息收發(fā)有關(guān)的規(guī)范主要包括GSM03.38，GSM03.40和GSM07.05。前二者中描述的是SMS的技術(shù)實現(xiàn)，后者則規(guī)定了SMS的接口標(biāo)準(zhǔn)。共有3種方式來發(fā)送和接收SMS信息：Block Mode，Text Mode和PDU Mode。PDU Mode是手機(jī)默認(rèn)的編碼方式，可使用任何字符集，所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼后得到PDU串(ASCII碼)，PDU串包含可顯示的消息以及SMS服務(wù)中心號碼、目標(biāo)號碼、回復(fù)號碼、編碼方式和服務(wù)時間等其他信息。

3.1“點對點”短信服務(wù)模式

所謂“點對點”短信服務(wù)模式，即車載單元和監(jiān)控中心都采用類似手機(jī)的短信收發(fā)通信模塊，車載單元短信收發(fā)通信模塊將包括GPS信息在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站一同發(fā)給短信服務(wù)中心(SMSC)，再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給監(jiān)控中心短信收發(fā)通信模塊；而監(jiān)控中心短信收發(fā)通信模塊也將包括中央處理機(jī)送出的命令和GPS差分修正數(shù)據(jù)在內(nèi)的短信和要發(fā)往的目的站一同發(fā)給SMSC，再由SMSC轉(zhuǎn)發(fā)給車載單元短信收發(fā)通信模塊。

3.2 GSM短消息的編碼及其程序?qū)崿F(xiàn)

短消息使用基于AT指令的Text模式或者PDU模式。常用AT命令如表1所示。


短消息的發(fā)送有文本Text模式和PDU模式。采用PDU模式時可以使用任何編碼方式。文中使用16 b的Unicode編碼顯示文本信息，可以用于大多數(shù)手機(jī)。發(fā)送或接收中文短消息時，需將GB2312的中文編碼轉(zhuǎn)換為代碼頁為CP936的Unicode編碼。對英文字符編碼時，每個字符用7 b表示，若要傳送此短消息，需將這些7 b轉(zhuǎn)換成8 b，將源串每8個字符分為一組進(jìn)行編碼，在組內(nèi)字符間壓縮。SMS編碼(解碼)程序的信號流程如圖6所示。


4結(jié)語

車載移動終端是智能交通系統(tǒng)(ITS)的重要組成部分。本文利用GPS-OEM，GSM通信模塊、單片機(jī)及其他外圍器件構(gòu)建基于短消息模式的終端系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)控中心對目標(biāo)車輛的合理調(diào)度，同時使用戶對車輛進(jìn)行有效控制，進(jìn)而達(dá)到對車輛進(jìn)行實時定位、遠(yuǎn)程監(jiān)控、安全報警及自動控制等目的。同時研制的設(shè)備具有成本低、體積小、使用維護(hù)簡便、可靠性高等優(yōu)點。