基于SIM908的車輛實時定位系統(tǒng)的設計

摘要：本文詳細論述了一種基于GSM網(wǎng)絡的車輛定位器的設計方案。本方案無需網(wǎng)絡服務器，可通過短信鏈接百度地圖顯示車輛在地圖中的具體位置。論文提出了系統(tǒng)的總體設計方案，解釋了利用CJPS實現(xiàn)定位的原理，利用短消息（SMS）向用戶傳輸信息的實現(xiàn)方法，并詳細介紹了該定位器的硬件電路設計、軟件設計等要點，特別提出識別飛信短信息的方法以及WCJS84協(xié)議解決CJPS地址偏移的方法。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，該定位器具有較好的位置精度。本文網(wǎng)絡版地址：http：//www.eepw.eom.cn/article/267430.htm

關(guān)鍵詞：CJPS /CJSM模塊；短消息；WCJS84協(xié)議；飛信軟件

DOI：10.396 9/j.issn.1005-5517.2015.1.011

基金項目：嶺南師范學院科研項目資金資助（QL0806）

莫長江（1980-），男，實驗師，研究方向：嵌入式智能設備、電機控制。

引言

在網(wǎng)絡與智能化日趨發(fā)達與完善的大背景下，為了滿足用戶對自身車輛的實時掌控的需求，GPS（GlobalPositioning System）與GSM技術(shù)的應用變得越來越普遍。通過車載的GPS模塊，可得到當前車輛的經(jīng)緯度等信息，并同時通過GSM模塊的移動網(wǎng)絡系統(tǒng)，把車輛坐標傳遞出去。

而通過GSM傳遞GPS數(shù)據(jù)有若干種辦法，如可通過GPRS協(xié)議，連接網(wǎng)絡上的特定主機，把數(shù)據(jù)保存人數(shù)據(jù)庫，用戶通過手機App訪問該數(shù)據(jù)庫，得到車輛的位置信息。而本設計則針對個人用戶，繞開網(wǎng)絡主機，直接通過模塊查詢用戶的短信請求，得到車輛坐標后發(fā)送短信息到用戶手機，鏈接百度地圖，得到實時地址，不需要網(wǎng)絡主機提供商，系統(tǒng)穩(wěn)定、使用成本低。

1 硬件系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)概述

車輛實時定位系統(tǒng)利用了GPS全球定位技術(shù)、地圖信息技術(shù)、GSM全球移動通信技術(shù)，實現(xiàn)的功能主要包括：監(jiān)聽功能、防盜功能、定位功能。系統(tǒng)的總體設計框圖如圖l所示。

監(jiān)聽功能：利用GSM的語音功能，通過電話監(jiān)聽車輛失蹤后的車內(nèi)情況。

防盜功能：通過發(fā)送特定的指令切斷車輛的油路與供電電源。

定位功能：通過發(fā)送特定的指令，然后返回一個車輛位置的鏈接，點擊后在電子地圖顯示車輛具體位置。

1.2 電源電路設計

根據(jù)SIM908模塊的數(shù)據(jù)手冊，確定本模塊的供電電壓為4.2V，并且最大瞬時電流上限到2A，因此，在設計時，考慮使用車載12V電平作為系統(tǒng)的輸入電壓，而在穩(wěn)壓芯片的選型上，采用LM2576-ADJ開關(guān)型可調(diào)穩(wěn)壓器，該芯片輸入電壓范圍廣，滿足12V的輸入電壓，并且最大電流可提供3A，作為開關(guān)電源芯片，熱耗小、能效高，非常合適作為本系統(tǒng)的穩(wěn)壓電源主芯片。電源電路如圖2所示。1.3 GSM/GPS模塊、單片機模塊設計

在以往較多的定位系統(tǒng)中，GSM模塊、GPS模塊是分開的，本設計采用SIM908二合一橫塊，旨在提高系統(tǒng)的可靠性，降低設計的復雜性，并盡量縮小PCB尺寸。SIM908是一款80引腳、SMT封裝的三頻段GSM/GPRS模塊，幾乎可滿足所有對產(chǎn)品尺寸有要求的工業(yè)應用。

主控單片機選用宏晶科技的STC12C5A60S2，它采用S1內(nèi)核架構(gòu)，并有寬電壓輸入特性，在本系統(tǒng)的4.2V主電壓下可正常工作，因此不需要設計多電源電壓電路，非常切合系統(tǒng)的情況，并且價格低廉、電路設計簡潔。

SIM908與單片機的連接非常簡單，利用SIM908的串口TXD、RXD與單片機的RXD、TXD交叉相連接即可實現(xiàn)GSM、GPS模塊的AT命令統(tǒng)一控制，值得注意的是，SIM908模塊也可采用兩個串口（GSM、GPS各一個）與單片機的兩串口分別交叉相連，提供了多種設計選擇。SIM908與單片機模塊電路圖如圖3所示。

設計了SIM908上電啟動電路，可不通過單片機程序自動穩(wěn)定可靠上電。通過上電觀察三個指示燈的情況判斷SIM908模塊是否正常工作，正常情況下電源指示燈亮，狀態(tài)燈和模塊正常啟動指示燈點亮，網(wǎng)絡指示燈閃爍3-5秒。通過單片機與GSM的串口通信測試檢測SIM908的AT指令是否工作正常，輸入AT回車，返回OK表示GSM/GPSR與單片機正常連接。

1.4 其它功能電路設計

為了實現(xiàn)監(jiān)聽功能，在SIM908的Mic接口上加入了一個微型的拾音器，通過AT命令接通用戶電話，即可把車輛的實時語音通過Mic傳到遠端用戶手機處。而簡單的防盜功能，則通過辨識特定的用戶短信，編程單片機的IO端口，連接繼電器控制車輛油路或者電路，實現(xiàn)車輛停車的功能。

2 軟件系統(tǒng)

2.1 AT命令控制GSM/GPS模塊

通過單片機串口發(fā)出AT命令，控制SIM908模塊的功能，本設計的主要AT命令如表1所示。還有其它更多的AT命令不能一一列舉，可查閱本文附后參考文獻。

2.2 系統(tǒng)軟件設計

本系統(tǒng)軟件設計分成幾個子模塊，主程序由這幾個模塊構(gòu)成，這里重點介紹定位功能實現(xiàn)。

2.2.1 系統(tǒng)初始化

通過AT命令執(zhí)行設置波特率、打開GPS電源、復位GPS等功能。

2.2.2 GSM網(wǎng)絡信號查詢

通過發(fā)送“AT+CS Q\"，查詢返回值是否符合網(wǎng)絡強度要求。

2.2.3 GSM短信息接收處理

執(zhí)行過程如圖4所示，特別提到的是，為了降低用戶的短信發(fā)送成本，可識別免費發(fā)送短信的飛信短信，經(jīng)過對比發(fā)現(xiàn)，飛信軟件發(fā)送的短信與普通短信的區(qū)別是在發(fā)送的電話號碼前多了“12530”的字符，通過區(qū)別判斷，可提取出系統(tǒng)需要的返回短信的用戶號碼。

2.2.4 GPS信號的接收處理

GPS協(xié)議有許多種，本系統(tǒng)選擇了GPRMC協(xié)議進行解釋，提取出車輛的實時經(jīng)緯度。

2.2.5 發(fā)送百度地圖定位鏈接短信息處理

短信息發(fā)送采用TEXT協(xié)議，根據(jù)GPRMC協(xié)議，判斷本次定位是否有效（與衛(wèi)星定位成功），如果無效，則給用戶手機返回“GPS isInitializing”的信息，否則返回有效的地圖鏈接。在實測中，如果簡單地把GPS的經(jīng)緯度通過百度鏈接發(fā)送給手機端的話，出于特殊的原因，百度地圖是有偏移的，必須在鏈接上加人WGS84協(xié)議（World Geodetic System-84）識別，方可辨識正常位置，生成的最終樣本鏈接如圖中的http鏈接，其中l(wèi)o cation表示經(jīng)緯度，coord_type表示坐標協(xié)議，點擊返回的超鏈接短信可得到車輛的具體位置，如圖5所示。

3 總結(jié)

根據(jù)以上論述，得出產(chǎn)品原型如圖6所示。通過測試，系統(tǒng)通過用戶發(fā)送短信息可控制車輛，并得到車輛的實時方位。本設計尺寸小巧、可靠，可脫離網(wǎng)絡主機，用于各種車輛的個人定位需求，使用成本低。