车载GPS智能终端的设计与实现
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。 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。 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。 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{zshy}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。 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，并采用一定的波特率进行通信。主控制器可以通过AT命令控制GSM模块使其发送短消息，使用GPRS传送数据或进行语音通话。GSM模块硬件连接图如图3所示。 GPS模块用于接收GPS卫星的信号，并计算出车载终端目前所在位置。采用的GPS模块由变频器、信号通道、微处理器和存储单元组成。GPS模块通过串行口向主控制器发送定位坐标；主控制器也可以向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作方式。GPS模块需要配备专门的GPS天线接收GPS卫星信号。一般在比较开阔的地区，需接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确定位。在车载GPS智能终端系统中，把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。 电源模块用于给系统中的其它模块供电。终端系统需要电源模块提供三路电压，分别为：3.6V、5V、3.3V。其中，GSM模块在发送和接收数据时需要的电流比较大（约为2A），选用了National公司的LM2576电源芯片。它是一种PWM方式调制的高功率稳压芯片，可以提供高达3.5A的尖锋电流。电源模块中还设计了后备电池系统，在车载电源不工作或被破坏时给车载GPS终端供电。在车载电源工作正常的情况下，后备电池会自动被充电。 程序工作时先进行初始化工作，然后进入主控制循环。在主控制循环中首先检查GSM数据缓冲区中是否有完整的GSM数据包，如果有则进行解析，并根据协议中的控制命令改变终端所处的状态。接着判断GPS数据缓冲区中是否有完整的GPS数据包，如果有则取出并解析出当前的全球定位坐标，以供上传坐标时使用。{zh1}根据终端所处的状态对终端进行操作，例如：如果终端处于上传定位消息的状态，则控制GSM模块上传定的消息。 |
