利用GPS来作定位导航是GPS的最基本应用

系统总体结构及工作原理

基于GSM的GPS车辆定位监控系统是车辆管理的理想解决方案。 系统利用GPS技术对移动目标进行实时定位，利用GSM数字移动通信网络进行实时数据传输，以电子地图和空间信息系统为支撑平台，实现定位跟踪、监控报警、防盗抢险等功能。防盗、指挥调度、信息查询。 管理。 整个系统由GPS卫星定位系统和地面移动通信系统两部分组成。 地面移动通信系统由指挥监控中心、车载移动单元和GSM通信网络三部分组成。 车载移动单元设备可以实时向指挥监控中心提供各个移动目标的最新定位数据、运行状态和报警信息，并自动记录这些信息，以便后续查询和分析。 它是一个用户终端。 指挥监控中心结合GIS（）电子地图，实时显示当前监控指挥车辆的地理位置。 GSM通信网络传输数据、语音和图像。

系统监控中心

系统监控中心结构如图1所示，主要包括GSM通信网络、GIS终端、电子显示屏、监控终端、主控计算机等。 监控中心接收车载移动单元发送的车辆GPS定位数据信息，处理车辆的报警和调度信息。 通过GIS地图匹配，可以将车辆当前的精确位置实时显示在电子地图上，从而方便地实现车辆当前的精确位置。 调度、监控、指挥等功能； 同时还可以通过GSM无线通信网络向指定车载站发送各种控制指令，实现对车辆的远程控制和信息查询服务。

图1 GPS车辆监控指挥系统中心结构图

车载移动单元主要部件设计

车载移动单元由主控CPU、GPS接收器、GSM无线通信模块、功能控制单元（手柄）和液晶显示器组成。 其结构原理如图2所示。

图2 车载移动单元硬件结构原理图

车载移动终端通过GPS接收天线接收GPS卫星发射的定位信号。 经过CPU主控制器处理后，计算出车辆的日期、时间、经纬度、速度、行驶方向等定位数据。 主控制器CPU为核心，处理接收机发送的定位信息，将监控中心发送的定位信息和控制信息显示在液晶屏上，并控制GSM模块发送和接收短信。 手柄控制单元实现远程监控、请求服务、接收中文短信和拨打电话等功能。由于GSM无线模块和GPS模块均通过串口通信与MCU连接，因此硬件设计相对简单。 在本设计中，MCU来自，因为它有两个串口，可以同时与GSM模块和GPS通信。 模块通讯，指令完全兼容MCS-51。 芯片上有32k flash MTP ROM、可编程看门狗定时器等。 使用它可以节省许多外围元件，提高系统的稳定性。 系统主控制器电路如图3所示。

GSM无线通讯

GPS车辆定位监控管理系统有两种通信方式：专用无线通信网络和公共GSM网络。 GPS/GSM车辆定位监控管理系统利用GSM短信业务实现数据的双向传输。 短消息业务在移动台和移动业务交换中心之间建立信令连接。 它具有优先级，具有非常高的通信速率，并且避免错误。 码率极低。 这是GSM公网带来的专网和集群网无法比拟的优势。 使用短信进行车辆监控的最大优点是建立连接简单、连接速度快、服务成本低。 适用于定期向监控中心发送定位信息。

图3 系统主控电路

图4 WM01-G900/1800外围电路设计框图

在实际应用中，我们选择WM02-G900/1800。 其外围电路设计框图如图4所示，相关性能指标如表1所示。它采用标准串口与单片机通信，通信波特率最高可达115 200b/s。 GSM模块与SIM卡之间的数据通信主要通过信号线进行。 为了保证短信发送到短信到达的时间间隔尽可能短，最好使用同一电信运营商提供的SIM卡。 使用GPRS功能时，还需要选择支持GPRS的SIM卡并开通GPRS服务。 该模块还支持驱动两个麦克风、两个扬声器和一个蜂鸣器。 可将麦克风和扬声器其中之一连接到手柄的听筒上，实现车载电话功能； 另一个可以实现监听和免提功能，但这两个通道不能同时工作。 如果通话过程中需要使用免提方式，可以使用AT指令：AT+=0或1进行切换。

WM02-G900/1800的I/O接口逻辑电平为3V。 与单片机串口通信时，需要进行电平转换。 笔者在应用程序中选择/3238进行转换。 如果需要GPRS业务，还可以选择西门子公司生产的TC-45模块和索尼爱立信公司的GR47，支持GSM/GPRS格式传输。

控制WM02-G900/1800模块收发短信和语音通信是本设计的关键。 如果不熟悉相关AT命令，无法正确设置，将会影响系统的正常运行，带来不可预测的后果。 后果。

GPS接收器及其数据格式

GPS OEM板用于接收GPS卫星信号并计算车载终端的当前位置。 它由变频器、信号通道、微处理器和存储单元组成。 GPS模块通过串口向主控制器发送定位坐标； 主控制器还可以向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作模式。 GPS模块需要配备专用的GPS天线来接收GPS卫星信号。 一般来说，在相对空旷的地区，需要接收3颗以上的GPS卫星信号才能实现精确定位。 在车载GPS智能终端系统中，将天线放置在车辆车顶可以达到更好的定位效果。 我们选择GPS。 其性能指标如表2所示。

GPS接收机语句的输入和输出通过RS-232串行接口完成，符合美国国家海洋电子协会制定的NMEA-0183通信标准格式。 其通讯口的数据格式应设置为8个数据位、1个起始位和1个停止位； 没有奇偶校验； 波特率为4800b/s。 NMEA-0183通信标准的输出数据采用ASCII码，其内容包括纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向和卫星状态等信息。 有五种类型的陈述。 对于不同的应用，选择的语句记录也不同。 在本设计中，我们只关心日期和时间、经纬度和地速，因此只选择RMC记录语句。 一条$GPRMC语句包含13条记录：语句标识符头、世界时间、定位状态、纬度、纬度方位、经度、经度方位、地速、地面路线、日期、磁偏角、校验和结束标记，共占用70个字节（其中还包括用于分隔记录的 11 个逗号），例如：

$GPRMC,.487,A,3723.2475,N,12158.3416,W,0.13,309.62,,,*10

电源设计

在车载设备的电源设计中，我们重点关注以下问题：

● 充分考虑汽车电源的波动和脉冲干扰，选择合适的电源滤波器；

● 由于汽车电池有+12V 和+24V 两种，车载设备的电源应设计为宽输入电压（我们选用的电源模块输入电压范围为7~35V）；

● 车载设备应使用低功耗器件，并采取停车时关闭GPS模块、GSM模块等措施，尽量减少车载设备的功耗，避免汽车长时间停车时损坏汽车电瓶。很久。 对于50AH的汽车电池，若车载终端待机电流为140mA，则可续航357小时，即停放时约15天；

● 应采取过流、过压保护措施。

在本系统中，我们采用了一系列开关稳压集成电路，其主要性能指标如表3所示。

实际使用证明，采用系列开关稳压集成电路作为本系统的电源模块汽车在线gps定位，不仅可以提高电源的工作效率，减少能量损耗，减少对核心器件的热损坏，还可以减少对电源的影响。设备上外部汽车电平电压的大幅波动。 干扰，同时可以减少通过电源的脉冲干扰，对保证系统安全可靠运行可以起到事半功倍的作用。 电源电路如图5所示。

系统设备如何工作

设备安装完毕并首次上电后，车载设备将开始工作。

车辆熄火后，用户使用遥控器开启防盗功能。 此时，所有防盗输入和开关门检测立即生效，直至用户使用遥控器撤防。 通过连接汽车尾灯和警报器来确认车辆的布防/撤防。 如果设防时轿门未正确关闭，可通过声光提示。

通常情况下，车载设备的GSM模块处于待机状态。 车载设备收到中心指令后，根据中心指令发送短信。

无论车辆正常行驶还是正常停车，一旦按下车辆上的紧急报警按钮，或者按下医疗救助或交通救援按钮，车载设备可以立即自动向驾驶员报告位置和报警类型。通过手机短信中心。 。 与车载设备连接的防盗报警传感装置，只有在车辆停止并布防时触发后，才会通过GSM模块以短信形式自动向中心报告位置和报警类型。

车载设备可以接收来自中心的熄火/点火和开关门指令，并通过联动和匹配装置完成相应的操作。

手柄具有正常的电话功能。 可设置车载设备对应的短信服务中心号码、报警监控中心和监控服务中心的短信被叫号码、监控电话号码、设备ID号、密码，并可显示收到的中文短信等

可通过远程更改车载设备的ID号、报警监控中心和监控服务中心的短信呼叫号码、数据传输时间间隔、速度限制值、行驶区域限制值等控制编程。