引言

随着汽车数量的增长，车辆被盗、遇险等现象不断发生。针对交通运输业对车辆的管理要求，一套具有定位、跟踪、调度、报警等功能的GPSGPRS车辆监控系统的车辆管理方案，就成了解决问题的关键。特别是公交系统、出租、铁路、运输等服务行业正在寻求这样一种全新的、功能完善的、易操作的车辆管理系统。网络通信的迅速发展，也为该系统的实现提供了最基本的保障。GPSGPRS车辆监控系统是基于计算机通信技术、网络技术、自动控制技术和微电子技术的全方位、全时段新型监控系统。它能够准确定位车辆的位置、速度、方向、时间等信息并将此信息传递给监控中心，让监控人员实时掌握车辆的运行状况。此外，监控人员还可调出车辆在某一特定时段的运行轨迹，以解决纠纷，保护司机及车辆的安全。

1 GPSGPRS车载系统硬件设计

1.1 总体设计

本系统采用美国Luminary Micro公司（现被TI公司收购）的Stellaris（群星）系列CortexM3内核的LM3S1138作为控制核心。处理器LM3S1138采用了纯Thumb2指令的执行方式，采用了先进的ARMv7M架构；它具有带分支预测功能的3级流水线，以NMI的方式取代了FIQ/IRQ的中断处理方式，其中断延迟最大只需12个周期；带睡眠模式；8段MPU（存储器保护单元）；具有1.25 MIPS/MHz的性能，并且功耗仅为019 mW/MHz；具有片载的64 KB单周期Flash、16 KB单周期SRAM，以及7组GPIO、4个32位Timer、3路全双工UART、2路SSI等丰富的外围接口电路[1]。GPSGPRS车载硬件结构框图如图1所示。

图1 GPSGPRS车载硬件结构框图

1.2 GPRS接口电路

本系统的GPRS模块采用的是华为GTM900C两频段GSM/GPRS无线模块。它支持标准的AT命令及增强型AT命令，通过串口发送 AT 命令，即可使用GSM 模块。串行线对端的应用设备包括终端设备TE（Terminal Equipment）、数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）或其他应用设备。这些终端或应用设备可以运行在嵌入式系统里。

图2 GTM900C启动与数据传送的关系当供给GTM900C模块的电压大于3.3 V，同时PWON信号为低电平（维持至少10 ms）时，GTM900C开始工作。若需要关闭同样需要低脉冲，GTM900C启动与数据传送的关系如图2所示。

GSM/GPRS无线模块的RXD1、TXD1、SIMOPEN引脚分别和LM3S1138的PA0、PA1、PG5引脚连接，串口通信电路通过RXD5、TXD5完成与GTM900C的串口数据传输。GSM/GPRS模块接口电路如图3所示。

图3 GSM/GPRS模块接口电路

2 GPSGPRS车载系统软件设计

整个监控系统由车载终端、GPRS网络和监控终端组成。上位机模块作为GPRS控制系统的监控终端，用来显示、保存以及处理从车载终端发来的数据信息。GPSGPRS监控系统管理软件用来接收并显示GPRS通信网络发送的数据。它包括数据信息管理、用户管理、实时信息管理、监控功能、通信功能等几部分。网络通信接口命令按照TCP/IP网络通信协议编写接收程序，将接收到的串口通信信息在窗口中显示出来。同时，还可以在窗口中发送命令修改相应的数据信息传输方式，并能在不同IP地址下接收同一组数据。

Winsock网络通信流程如图4所示。首先初始化各个函数，开始对通信网络进行监控。当有连接请求时，在数据信息管理中查询该用户IP,若地址薄中有用户客户端IP,则建立连接，若没有，则加载控件之后建立连接。当有数据通过GPS传送并接收到时，开始接收数据。如果3 ms超时，未接收到完整数据，则转换到另外一个频点继续监控网络。数据被完整正确地接收之后，上位机通过查询数据库，能够准确定位车辆的位置、速度、方向、时间等信息并将此信息传送给监控中心。

图4 Winsock网络通信流程

以下为建立连接的程序：

void GPRSStart (void){

unsigned char GPRS_Stop[]="AT%IPCLOSE=1\\r\\n";

unsigned char GPRS_Comm1[]="AT+CGDCONT=1,\\"IP\\",\\"CMNET\\"\\r\\n";//27个字节

unsigned char GPRS_Comm2[]="AT%ETCPIP\\r\\n";//11个字节

unsigned char GPRS_Comm3[]="AT%IPOPEN=\\"TCP\\",\\"221.3.8.181\\",6000\\r\\n";//37个字节

ClearGucBuf_UART1();//清除接收到的数据

Uart1Send(GPRS_Stop,14);

Send:

write_comm(0x01);

delay(20000);

write_comm(0x80);

display(GPRS_Comm1);

Uart1Send(GPRS_Comm1,27); //发送命令1，初始化APN

delay(100000);

while(GuiPos_UART1==0);

if (GuiPos_UART1 > 0){

if(StrFind(GucBuf_UART1, "OK\\r") !=1) { //查找数据中是否存在OK

ClearGucBuf_UART1();

goto Send;

}

else {

beep(50);

}

ClearGucBuf_UART1();

}

delay(1000000);//延时

}

GPS_GPTS数据发送的程序：

void GPRSSend (unsigned char *ucSendBuf){

unsigned char GPRS_Comm4[200]="AT%IPSEND=\\"";

strcat((char *)GPRS_Comm4,(char *)ucSendBuf);

strcat((char *)GPRS_Comm4,"\\"\\r\\n");

Uart1Send(GPRS_Comm4,strlen((char *)GPRS_Comm4));

}

监控中心接收界面包括服务器端地址、端口号、服务器端接收信息、建立的IP连接等信息窗口。通过GPRS网络与车载GPS建立连接，采集车辆数据，通过无线通信发送给监控中心。同时，车载终端接收监控中心的控制指令信息，实现与车载GPS端的数据通信。通过服务器向GPS终端发送命令，终端上传数据的时间由1 s一次变为5 s一次，接收端仿真实验数据如图5所示。

图5 接收端仿真实验数据

GPSGPRS对用户进行正确定位追踪之后，通过车载终端实时的将目标车辆的动态位置、速度、方向等信息通过无线网络发送给信息管理系统，这样用户的信息便会保留在数据库之中。监控系统可以在后台数据库之中查询出目标的准确位置、速度、方向等，为调度管理提供可视化的依据。出租车GPS信息查询界面如图6所示。

图6 出租车GPS信息查询界面

结语

该GPSGPRS计价与监控系统，采用CortexM3 LM3S1138处理器为核心部件， 利用GSM/GPRS无线模块，并配合一套独特的软件算法，将GPS技术与GSM移动通信技术中的GPRS技术相结合，且以较低的成本解决了车载端的定位、跟踪、调度等关键问题。对于日益发展的出租车行业，具有较高的实用价值。