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车载GPS智能终端的设计与实现

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:讨论了智能交通系统中车载终端的作用和意义;阐述了车载GPS智能终端的主要功能;介绍了GSM模块及其性能和使用方法。着重讨论了车载GPS智能终端的软硬件设计与实现方法。

    关键词:智能交通系统(ITS) 车载终端 GSM GPS 短消息

智能交通系统(Intelligent Transport System,即ITS)采用信息技术、计算机技术、控制技术等于手段对传统交通运行系统进行改造,以达到增强系统运行效率、提高系统可靠性和安全性、减少能源消耗和对自然界的污染等目的。ITS总体来说包括四部分:交通信息采集部分、车辆调度控制部分、电子收费系统和交通信息服务。其中的每个部分都需要车载终端的参与:在交通信息采集部分,需要车载终端提供车辆的准确定位信息和车辆运行情况信息;在车辆调度控制部分,车载终端作为控制的接收端,负责接收ITS中心的调度指挥信息;电子收费系统需要车载终端与收费站自动完成付费交易;车载终端还是交通信息服务的接收平台,把服务显示给车辆驾驶员和乘客。因此,车载终端是ITS系统中非常重要的组合部分。本文所介绍的“车载GPS智能终端”就是ITS车载终端的一个具体实现。下面详细介绍车载终端系统的功能与设计实现方法。

1 车载GPS智能终端的功能

根据ITS系统的要求,车载GPS智能终端应具有如下功能:(1)车辆定位;(2)终端与ITS控制中心通讯;(3)报警,包括主动报警和自动报警;(4)在必要时进行车内监听;(5)在必要时控制汽车熄火;(6)显示调度信息。另外,车载GPS智能终端还根据用户需要实现了其它功能:(1)可拨打车载电话;(2)限制车辆行驶范围和行驶时间,监控车辆的行驶轨迹等。车载GPS智能终端的这些功能使其特点适用于汽车保险、运输车队或出租车队的管理、调度等领域。

图1 ITS系统的结构示意图

2 基于GPS-GSM/GPRS的ITS系统设计

目前全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)的技术已经比较成熟,使用也非常方便,通过专用的GPS模块即可方便地获得车载GPS智能终端所在的全球定位坐标。其定位精度比较高,一般误小于15m。

如何把定位信息发送给ITS中心一直是比较难解决的问题之一。以往的ITS系统多采用集群通信系统实现车载终端与ITS中心的通讯。但是这种系统具有覆盖区域小、安装维护费用高、技术复杂等缺点。近两年随着GSM/GPRS网在中国的普及,车载终端通过GSM/GPRS网与ITS中心通讯的方式已经成为最受欢迎的方式。这主要由于以下原因:(1)GSM/GPRS网覆盖面广,目前已经遍及我国大部分地区,包括乡村和边远地区;(2)无需建网、维护;(3)GSM/GPRS网可靠性高、误码率低;(4)使用短消息功能或GPRS进行数据传输,费用比较低;(5)由于GSM/GPRS技术使用广泛,提供相应通讯模块的厂商较多,价格也比较合理。这里设计的ITS系统就是基于GPS卫星系统和GSM/GPRS这两大系统的。其结构如图1所示。

首先车载GPS智能终端通过GPS卫星定位自己的全球坐标;然后以消息或GPRS数据通讯方式把定位信息发送到ITS中心,ITS中心的控制调度命令也是通过GSM/GPRS网络发送到车载GPS智能终端中,终端与ITS中心的通讯符合专用的命令协议;最后,互联网的用户还可以通过VPN专用网技术或其它安全联网技术连接到ITS中心,以控制、查看车载终端的状态。

3 车载GPS智能终端硬件系统的设计

车载GPS智能终端利用单片机与GSM模块联合设计了一个符合经济型终端功能需求的硬件解决方案。其硬件系统结构如图2所示。

3.1 主控单片机

主控单片机采用具有两个串口的高性能单片机W77E58。在系统中,主控单片机负责接收用户的手柄输入信号和GPS输入信号;对GPS信号进行计算,以获得当前的经、纬度坐标;接收并解析ITS中心发送的短消息命令,按命令进行上传定位坐标、报警等操作;另外还负责把系统的运行状态及ITS的信息通过液晶屏显示出来。

3.2 GSM模块

使用GSM模块可以方便地利用GSM网进行通讯。它同主控制器以串行口的方式连接,并采用一

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