GPS車載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要：GPS車栽系統(tǒng)是用于汽車上的嵌入式系統(tǒng)，可以為人們出行提供便捷服務(wù)。介紹了一種GPS車栽系統(tǒng)的工作原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并具體闡述了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想先進(jìn)，功能強(qiáng)大，為現(xiàn)代車輛監(jiān)控系統(tǒng)的研制開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了一個(gè)新思路。

關(guān)鍵詞：GPS；車栽系統(tǒng)；GSM

中圖分類號(hào)：TP 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3198(2010)11-0296-01

1 引言

在汽車業(yè)高度發(fā)達(dá)的今天，汽車的導(dǎo)航定位和防盜技術(shù)變得越來(lái)越重要。隨著GPS和GSM技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟，可以將這些技術(shù)應(yīng)用到汽車導(dǎo)航與防盜系統(tǒng)中。GPS車載系統(tǒng)的接收模塊接收GPS信號(hào)，對(duì)車輛進(jìn)行定位和導(dǎo)航，然后將車輛位置等信息打包，通過(guò)無(wú)線通信鏈路實(shí)時(shí)傳送到監(jiān)控中心，對(duì)目標(biāo)的位置、速度、運(yùn)動(dòng)方向、車輛狀況等用戶感興趣的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和查詢。

2 GPS系統(tǒng)定位原理

24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬(wàn)2千公里的高空上，以12小時(shí)的周期環(huán)繞地球運(yùn)行，使得在任意時(shí)刻，在地面上的任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間信息，用戶(GPS接收機(jī))收到這些信息后，經(jīng)過(guò)計(jì)算可以求出接收機(jī)的三維位置、方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。

3 GPS車載系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

GPS車載系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖如圖所示。GPS車載系統(tǒng)由處理器模塊、GPS定位模塊、GSM通信模塊、顯示模塊和執(zhí)行單元組成。

GPS車載系統(tǒng)在加電啟動(dòng)完成初始化之后，將通過(guò)GPS定位模塊來(lái)獲取位置信息，顯示到液晶顯示器上，并通過(guò)GSM通信模塊將位置信息編制成短消息發(fā)送給監(jiān)控中心；車載系統(tǒng)在接收到監(jiān)控中心發(fā)出的斷油斷電信息后，給執(zhí)行單元一個(gè)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作，執(zhí)行斷油斷電命令。

3.2 芯片選擇

處理器模塊采用ATmel公司的ATMEGAl28，它是一款采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位微處理器，內(nèi)部集成了較大容量的存儲(chǔ)器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路。該芯片具有低壓低功耗的特點(diǎn)，功能強(qiáng)大，操作指令簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理速度快，芯片價(jià)格相對(duì)便宜，開(kāi)發(fā)容易，開(kāi)放裝置便宜，支持c語(yǔ)言源程序調(diào)試。

GPS車載系統(tǒng)通過(guò)使用GPS模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)定位的，要求GPS模塊必須是低功耗的，幾何尺寸必須非常小，具有較強(qiáng)的抗干擾能力和較強(qiáng)的抗遮擋能力，應(yīng)具有完善的售后服務(wù)，所以選用了Rockwell公司的Jupiter并行12通道GPS接收機(jī)。它體積小，重量輕，功耗低；首次定位和重新捕獲時(shí)河短；有較強(qiáng)的抗樹(shù)蔭和高樓遮擋能力；提供載波相位輸出；無(wú)靜態(tài)飄逸；操作簡(jiǎn)單，易于開(kāi)發(fā)。Jupiter并行12通道GPS接收機(jī)抗干擾性強(qiáng)，接口簡(jiǎn)單，易于和其他設(shè)備相連。

對(duì)于GSM模塊的選擇應(yīng)遵循以下原則：成本較低，功耗較低，體積盡可’能小，有較低的電磁輻射，有較好的抗震性能，選擇具有完善售后服務(wù)的廠商的產(chǎn)品。按照上述標(biāo)準(zhǔn)選取SIEMENS公司的MC35模塊。MC35共40個(gè)引腳，通過(guò)ZIF連接器分別與電源電路、啟動(dòng)與關(guān)機(jī)電路、數(shù)據(jù)通信電路、語(yǔ)音通信電路、SIM卡電路、指示燈電路等連接。

另外，顯示模塊采用液晶顯示板OCMJ4X8。OCMJ中文模塊系列液晶顯示器內(nèi)含GB2312 16*16點(diǎn)陣國(guó)標(biāo)一級(jí)簡(jiǎn)體漢字和ASCII 8*8點(diǎn)陣西文字庫(kù)，用戶輸入?yún)^(qū)位碼或ASCII碼即可實(shí)現(xiàn)文本顯示。用戶可在指定的屏幕位置上以位或字節(jié)為單位進(jìn)行圖形顯示。

3.3 模塊連接

GPS車載系統(tǒng)使用嵌入式系統(tǒng)，既可以提供強(qiáng)勁的運(yùn)算和I／O控制能力，又能通過(guò)運(yùn)行在嵌入式系統(tǒng)上的操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件層次協(xié)議棧的支持。GPS車載系統(tǒng)主電路的設(shè)計(jì)以處理器模塊為核心，把GPS數(shù)據(jù)采集模塊和GSM無(wú)線通信模塊和顯示模塊集成在主電路系統(tǒng)中。

處理器模塊ATMEGAl28有兩個(gè)串口，分別連接GPS模塊和GSM模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩個(gè)模塊的通信。AT-MEGAl28的UART0口與GSM模塊之間通過(guò)異步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)傳輸速率選擇19200B／S。ATMEGAl28的UARTl口與GPS模塊連接，數(shù)據(jù)傳輸速率選擇4800bps單收。

處理器模塊ATMEGAl28的引腳PA0-PA7與OC-MJ4X8中文模塊液晶顯示器的數(shù)據(jù)引腳DB0-DB7相連作為其數(shù)據(jù)線；PE6、PE7分別與ASK、ANSWER相連作為OCMJ中文液晶顯示器的控制線。

3.4 執(zhí)行單元

如果要控制發(fā)動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，控制燃油噴射系統(tǒng)的供電電源即可，可通過(guò)繼電器來(lái)完成此功能。在燃油噴射系統(tǒng)的電源線上加裝一個(gè)大型號(hào)常閉型繼電器，通過(guò)控制繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)即可完成對(duì)電源的控制。當(dāng)車輛被非法開(kāi)動(dòng)后，監(jiān)控中心可以發(fā)送“斷油斷電”信號(hào)到車載臺(tái)，車載臺(tái)隨之切斷汽油噴射系統(tǒng)等設(shè)備的供電電源。這樣車輛就無(wú)法行駛，再配上定位手段，非常有利于車輛的追繳。