基于GPS的車輛導航及GPRS網(wǎng)絡監(jiān)控

引言

近年來，對機動性強、數(shù)量眾多的移動目標進行有效監(jiān)控、緊急救援和提供各種信息服務的需求，在客運、公安、銀行、物流等行業(yè)表現(xiàn)得尤為突出。通用分組無線業(yè)務(gprs)的出現(xiàn)，使得人們能夠?qū)σ苿幽繕诉M行全國范圍、實時、全天候的監(jiān)控調(diào)度。將gps定位技術和gprs相結(jié)合，具有廣泛的應用前景。

系統(tǒng)結(jié)構

整個定位導航監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載終端(包括微型工控機、觸摸屏、gps接收模塊、gprs通信模塊和電源等)和監(jiān)控數(shù)據(jù)中心dsc(tcp/ip的網(wǎng)絡服務器)兩部分組成。

車載終端的gps模塊實時接收全球定位衛(wèi)星的位置、時間等數(shù)據(jù)，一方面發(fā)送給車內(nèi)的微型單板計算機，得到車輛的當前位置并且在電子地圖上顯示；另一方面，數(shù)據(jù)將通過gprs終端模塊發(fā)送到遠程監(jiān)控中心服務器，使得監(jiān)控中心能實時得到所有車輛的位置信息，給車輛的安全監(jiān)控以及遠程調(diào)度提供了基礎。

車載終端

車載終端硬件組成如圖1所示。

gps接收模塊

gps由三部分組成，空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機部分。空間星座部分由24顆導航衛(wèi)星構成，相當于提供了24個已知空間點。地面監(jiān)控部分是用來監(jiān)測衛(wèi)星的狀態(tài)，對衛(wèi)星軌道信息進行修正。用戶接收機用來接收衛(wèi)星信號并完成信號的分析與計算，以獲得必要的導航和定位信息。

本文選用了天寶(trimble)公司的lassen sq/iq系列gps接收模塊。該模塊支持的數(shù)據(jù)格式有tsip和nema0183，在目前的軟件系統(tǒng)中，通常使用nema0l83格式的數(shù)據(jù)。nema0183協(xié)議允許信號源通過一根雙絞線將數(shù)據(jù)以串行通信方式發(fā)送到一個或者多個接收端。

微型工控機

gps模塊的數(shù)據(jù)通過rs-232串口直接發(fā)送到微型工控機，通過工控機上運行的電子地圖軟件，能夠顯示出車輛當前的位置和各個主要地理位置。微型工控機不但具有普通計算機所有的功能，并且具有很高的集成度，體積小、重量輕、方便安裝。

gprs通信模塊

車載終端嵌入了gprs通信模塊，它將gps接收模塊的位置信息實時發(fā)送到遠程數(shù)據(jù)庫監(jiān)控中心，實現(xiàn)了所有車輛的監(jiān)控和調(diào)度。

作為監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，首先要考慮監(jiān)控覆蓋范圍、實時性、調(diào)度業(yè)務、車輛容量、刷新速率等要求，選擇合適的無線數(shù)據(jù)鏈路和電子地圖，并開發(fā)相應的業(yè)務軟件。gprs／ip，tcp／udp協(xié)議棧可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時交換，而且在現(xiàn)有的公用無線通信系統(tǒng)中擁有最大的帶寬，與目前流行的短消息傳輸方式相比，在相同數(shù)據(jù)長度、相同時間間隔下，其通信費用是短消息方式的1／6，甚至更少。本文使用深圳宏電公司的gprs dtu h7000系列無線通信模塊實現(xiàn)gprs的網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)傳輸。當無線通信模塊登陸到gprs網(wǎng)絡時，將實時地把gps接收模塊的位置信息發(fā)送到遠程監(jiān)控中心，以供監(jiān)控和調(diào)度使用。

監(jiān)控中心軟件設計

監(jiān)控中心就是一臺具有公網(wǎng)ip地址的網(wǎng)絡服務器，通過編寫數(shù)據(jù)中心的監(jiān)控系統(tǒng)軟件(主要由通信模塊、電子地圖數(shù)據(jù)庫、車輛信息數(shù)據(jù)庫等組成)，監(jiān)控中心將實時接收車載終端通過無線通信模塊發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并進行解析和存儲，將所有車輛的位置和運動狀態(tài)都顯示在電子地圖上。并針對不同的情況進行提示和報警。

監(jiān)控中心也可以采用webgis技術，使用c／s或者b／s構架，監(jiān)控中心和數(shù)據(jù)服務器可以處于不同的物理位置。由于數(shù)據(jù)服務器對設備的可靠性和相應的運營、維護要求較高，所以從經(jīng)濟效益上來看，自建一個數(shù)據(jù)服務器對硬件和軟件的要求都很高。可以利用當前．net技術的網(wǎng)絡服務，通過本地的監(jiān)控中心訪問數(shù)據(jù)服務器，以獲取數(shù)據(jù)信息、發(fā)送命令等。

本文采用了microsoft visual c#.net作為開發(fā)平臺，使用了深圳宏電gprs模塊的動態(tài)開發(fā)庫，動態(tài)開發(fā)庫提供了gprs無線通信過程中用到的一些操作函數(shù)。開發(fā)包中的重要結(jié)構如下：

1．終端模塊注冊信息接口結(jié)構

typedef struct gprs-user-inf()

{

char m_userid[12]；//終端模塊號碼

uint32 m_sin_addr；//終端模塊進入internet的代理主機ip地址

uint16 m_sin_pot；//終端模塊進入internet的代理主機ip端口

uint32 m_local_addr；//終端模塊在移動網(wǎng)內(nèi)ip地址

uint16 m_local_port；//終端模塊在移動網(wǎng)內(nèi)ip端口

char m_logon_date[20]；//終端模塊登錄時間

char m_update_date[20]；//終端模塊更新時間

uint8 m_status；//終端模塊狀態(tài)

}user_info；

2．數(shù)據(jù)包接口結(jié)構

typedef struct gprs_data_record

{

char m_userid[12]；//終端模塊號碼

char m_recv_date[20]；//接收到數(shù)據(jù)包的時間

char m_data_buf[1024]；//存儲接收到的數(shù)據(jù)

uintl6 m_data_len；//接收到的數(shù)據(jù)包長度

uint8 m_data_type；//接收到的數(shù)據(jù)包類型

}data_record；

結(jié)語

該系統(tǒng)綜合運用了gps衛(wèi)星定位技術和gprs線網(wǎng)絡傳輸技術，將兩者結(jié)合應用在車載導航和監(jiān)控調(diào)度中。

該系統(tǒng)可以應用于各類營運車輛，現(xiàn)在已在雙人無動力觀光旅游車上應用，取得了良好的效果。