基于GPS/GPRS/GIS车辆监控系统的研究与实现

引言

GPS（GlobalPositioningSystem）是全球卫星定位系统的英文缩写。GPS系统主要分为三个部分：卫星，在天上提供定位信息；控制系统，在地面维护卫星的正常运转，保证卫星的健康状态；接收机，一般用户所使用的部分。GPRS是通用无线分组业务的缩写（GeneralPacketRadioSystem），是介于第二代和第三代之间的一种技术，通常称为2.5G，目前通过升级GSM网络实现。GIS（GeographicalInformationSystem，地理信息系统）起源于20世纪60年代初，它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法提供多种空间的和动态的地理信息，为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。

本文的车辆监控系统的设计溶合了GPS卫星导航全球定位技术、GIS地理信息技术以及计算机网络技术、GPRS/GSM移动通信技术。车辆监控系统主要由车辆定位、信息发布和通信三部分组成。车辆定位部分，是安装在受控车辆上的终端设备，通过全球卫星定位系统GPS可以在全球范围内全天候、实时地确定用户在精确时间的精确位置；信息发布部分：地理信息系统GIS，是为了获取、存储、检索、分析和显示空间定位数据而建立的计算机辅助决策的信息系统；通信部分：GPRS通用分组无线业务，是在现有GSM系统上发展出来的一种新的承载业务，目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务。

1 车辆监控系统设计

1.1 总体设计

车辆监控系统总体结构如图1所示，主要包括监控中心和车载终端，两者之间借助于GPRS无线网和Internet互连网相互通信。

车辆监控系统工作流程：车载终端对GPS数据采集和相关信息采集，通过GPRS进行数据发送到监控中心，监控中心对收到的GPS数据和相关信息进行技术处理，客户通过网站查询车辆信息；监控中心可以根据用户的要求对每个车辆发出相应的控制指令。

1.2 车辆监控系统GPS的设计

1.2.1 模块的选择

采用M12定位模块，M12是Motorola公司生产的导航设备，具有极低的功耗，支持RTCM（RadioTechnicalCommissionforMaritime）格式的差分功能，支持逆向差分的能力，采用NAEA0183格式输出。M12接收器在汽车定位和调度系统中应用广泛。

1.2.2 软件设计

M12模块只能传送的54字节的数据，这其中包括了目标车辆的经纬度、速度、高度等，考虑到传输成本和实际需要，仅取8个字节的经纬度信息即可。当然在控制中心的微机终端，必须对收到的经纬度进行必要的处理才能在输出设备中显示。

在接收GPS数据时，为了区别GPRS数据，设置相关标志位用来阻止GPRS数据的接收，对于GPS收集到的数据先接收后判断是否合法，这与下面讲的GPRS不同（GPRS先判断后接收不同），通过分时操作大大增加了PIC16F877单片机的利用率。

因为系统采用的是PIC16F877单片机，由于其自身的原因，我们在把AT指令转化成相应的程序写入其中时，采用了汇编语言，主要优点是克服了PIC16F877单片机容量较小的不足，又发挥了其系统指令简单便捷，使用效率高的特点。由于程序较长，列出部分代码：

1.3 车辆监控系统GPRS的设计

1.3.1 模块的选择与设计

采用G20模块，G20是Motorola公司推出的一款GPRS/GSM无线通信模块，内置TCP/IP协议栈，具有体积小、通信速率快等优点，并配置了完善的AT指令。值得注意的是在电压转换上，需要把PIC接收的0-5V的电压转换成0-3.6VG20可接收的电压。

1.3.2 软件设计

由于G20模块带有大多数的AT指令，可以方便软件部分的设计，在AT指令中利用了G20模块最新提供的AT+MIPCONF指令来控制发出的信息在指定的时间内返回，从而便捷的判断出网络在线的情况。具体的AT指令流程如图2所示。

GPRS通信部分代码如下：

1.3.3 车辆监控系统的GIS的设计

本系统是利用MapInfo进行GIS程序开发的，MapInfo是美国MapInfo公司1986年推出的桌面地图信息系统。MapInfo产品定位在桌面地图信息系统上，与Arc/Info等大型GIS系统相比，因MapInfo图元数据不含拓扑结构，它的制图及空间分析能力相对较弱，但对大众化的PC桌面数据可视及信息较低，是一个优选GIS产品。MapInfo提供了自己的二次开发平台，用户可以在平台上开发各自的GIS应用。二次开发方法归结起来有三种：基于MapBasic的开发、基于OLE自动化的开发及利用MapX控件的开发。

其主要设计过程为，首先在MapInfoProfessional制作出相应的地图图层文件，再用MapX中自带的图层管理工具GeosetManager创建gst文件，接着就可以在Delphi中使用Mapx控件调入gst文件进行地图的显示了。

其次在Delphi中对调入的图象文件进行处理，包括图象的放大，缩小，移动，鹰眼显示以及车辆在地图中的位移轨迹等。

部分Delphi代码如下：

2 结语

本系统由于采用了Motorola公司开发的嵌入TCP/IP协议处理的GPRS模块G20，GPS模块M12和MapInfo公司所提供的Mapx控件进行开发，整个系统成功的利用了GPS/GPRS/GIS的功能和特点，实现了车辆实时监控。

作者：卓静 施涛 靳晶 南京工业大学信息科学与工程学院 来源：《南京工业职业技术学院学报》2006年02期