一種基于CPS的智能導航服務平臺

陳奕延

（北京理工大學 自動化學院 北京 100081）

1 CPS的北斗智能位置服務概述

隨著科技發展，人們提高了職能化導航服務平臺的設計水平。同時，科技發展也帶動了計算機互聯網技術和無線通信技術的發展，人們可以基于智能化的移動終端系統進行針對實時數據構建下的及時保障并進行個性化管理以及可交互性服務模式分析，利用CPS技術可以完成這一任務。在CPS技術傳輸中，需充分運用現有計算機硬件設計和編程技術提高數據傳輸質量，不斷優化硬件軟件架構設計。CPS體系結構如圖1所示。

圖1 CPS體系結構

2 北斗衛星導航系統設計原理分析

北斗衛星導航系統是我們國家擁有獨立自主知識產權的全球化衛星定位通信系統，也是除了美國的GPS和俄羅斯格洛納斯定位系統之后的第三個成熟的衛星定位導航系統構建。這個系統本身是通過空間端、地面信號發射接收端以及個人客戶端三個部分進行構成的。在全球化范圍之內需要不斷提高北斗系統的全天候和實時高精度定位工作，滿足北斗系統良好獨立自主、開放、兼容和先進等技術特點。北斗智能服務平臺如圖2所示。

圖2 平臺架構設計

在整個北斗衛星導航系統工作過程中需要切實控制中心工作衛星之間發送詢問信號數據，提高衛星信號之間良好服務和廣播模式，優化用戶的衛星定位信號處理裝置，同時及時處理好衛星發送信號管理效果，優化衛星本身的構建下的定位中心控制系統的高效管理方式。在當前的中心控制系統當中需要合理接受使用者的轉發信號模式，并且需要根據用戶本身的需求進行服務內容申請的處理和數據處理工作，提高中心數據合理控制管理，保證數據良好運行模式優化。針對中心控制系統要保障各種信號正常發送，經過用戶對于信號技術定位管理，要切實保障衛星控制系統運行的準確性。

在進行系統的工作的時候，北斗本身的定位模塊會持續不間斷的把收到的導航以及針對性的定位信息進行基于串行口通道進行輸出的STM32處理器之內。這些數據的信息格式主要包括三個部分：幀頭、幀尾以及幀內所包含的主要數據。一般來說系統內部所需要的定位數據，比如經度、緯度、時間日期以及針對性的速度等等都會包含在特定的格式內部，也就是“$GNRMC”幀內。一般來說，“$GNRMC”幀的格式如下例所示：$GNRMC,011092.000, A, 4516.1600,N, 12587.8154,E,0.00,0.4,125421,,*3B。

再進行針對性的程序控制的時候首先進入串口，中斷服務子程序就開始針對性接收數據，然后程序就會自動判斷接收的數據是否為“$”的格式。如果是“$”的格式，那么這就說明吸納的一幀數據已經準備就緒了。然后緊接著就是判斷這一幀是否為“GNRMC”的格式，如果是“GNRMC”的格式的話，系統程序就會自動根據逗號間隔為關鍵標志，珍貴性的接受各項常規的數據信息，比如經度、緯度、時間日期以及針對性的速度等等，這些數據信息都接受完畢之后就會直接儲存在單片機內部的單元之內。當這一真的數據完整無缺的接收完畢之后，針對性的標志位就會被設置為1。

因為在這個系統當中所使用的GPRS模塊內部直接鑲嵌了TCP/IP協議構建，因此只要在發送的時候帶上相關的AT指令操作并直接鑲嵌到TCP/IP協議當中就可以直接完成GPRS模塊連接入互聯網的工作，在這種模式下就用是可以實現無線數據傳輸的主要功能。在這個GPRS模塊當中，和遠程監控電腦在互聯網為載體的通信路徑中進行信息交換的時候，應該首先確定監控電腦本身所具有的公網ip地址特點，否則沒有辦法進行通信交換。利用AT指令進行針對GPRS模塊的控制的時候，建立一個無線信號通道的數據傳輸主要的方式和步驟如下：首先是設定GPRS的本身連接方式，一般是基于CMNET端口進行設置；接著是基于AT和CLPORT結合的角度進行TCP的數據端口設定，端口數值一般為3030；接著就是基于AT和CIPSTART組合進行TCP的連接，在設定的時候要注意，主站的IP地址必須設定為公網的IP地址。在進行連接成功之后程序會返回“CONNECT OK”的字樣；最后當模塊返回＞符號之后，就可以把要發送的數據送到GPRS模塊當中，通過組合鍵（一般是ctrl+z）進行發送處理。在建立連接之后如果很長時間沒有產生數據傳輸的話，移動網管就會把連接進行自動關閉處理以節約資源。然后會重新進行ipd地址的分配。為了保證網絡可以正常連接，每2分鐘會自動發送一個心跳包。

3 智能移動終端的子系統設計分析

系統下轄子系統，子系統主要嵌入智能移動終端。針對智能移動終端子系統的設計，要切實處理好平臺設計工作，充分利用系統平臺進行合理設計，做好合理智能移動終端的子系統設計、生產和發行銷售。接口可使用Mini210s進行設置，如圖3所示。

圖3 集成化通信終端硬件結構

4 北斗短報文通信實現部分源碼

這里介紹一下部分實現源碼，北斗協議和GPS協議不一樣，并不以" "為一條協議的結束；printf函數中的打印信息是const字符串常量，放在cpu內部flash，北斗模塊printf打印過多，導致scanf("%s",payload);輸入的內容被改寫；協議發送時不要使用結構體表示發送內容，接收時可以使用結構體表示接收內容；調試協議時使用串口監視工具AccessPort進行串口協議抓包；Msp430F5438:RAM(16KB)，內部 flash(256KB+256B)，4個串口；注意北斗協議凈荷封裝的是RTU的協議，由于RTU協議也是以'$'符號位為協議的開始，因此需要進行轉義，本程序以'M'替代凈荷中的'$'；Created by xumin,2015-05-20,copyright is reserved.

******************************************************************************/

#include "....includeincludes.h"

#ifdef DEF_COMPILE_PROJECT_APP

#ifdef BD_COMM_SUPPORT

unsigned char bd_buf_bitmap = 0;

//unsigned char dwxx_buf[todo];

unsigned char txxx_buf[TXXX_MAX_SIZE];

unsigned char icxx_buf[ICXX_FIRM_SIZE];

unsigned char zjxx_buf[ZJXX_FIRM_SIZE];

//unsigned char sjxx_buf[todo];

//unsigned char bbxx_buf[todo];

unsigned char fkxx_buf[FKXX_FIRM_SIZE];

unsigned int rx_packet_len = 0;

unsigned char bd_rx_char;

unsigned int bd_buf_pointer = 0;

unsigned char bd_shared_rx_buf[RX_BD_MAX_DATA_SIZE];

unsigned char g_src_user_addr[3];

unsigned char g_dst_user_addr[3];

unsigned char g_transfer_format;

void init_uart3_for_bd()

{

#if 1 //波特率115200配置

P10SEL |= BIT4 + BIT5;

UCA3CTL1 |= UCSWRST; //USCI狀態機復位

UCA3CTL1 |= UCSSEL_2; //SMCLK

UCA3BR0 = 69; //115200

UCA3BR1 = 0x00;

UCA3MCTL = 0x06; //波特率微調

UCA3CTL1 &= ～UCSWRST; //初始化USCI狀態機

UCA3IE |= UCRXIE; //使能BD串口RX中斷

#else //波特率9600配置

P10SEL |= BIT4+BIT5;

UCA3CTL1 |= UCSWRST;//USCI狀態機復位

UCA3CTL1 |= UCSSEL_1;//ACLK

UCA3BR0 = 0x03;//9600

UCA3BR1 = 0x00;

UCA3MCTL = 0x06;//波特率微調

UCA3CTL1 &= ～UCSWRST;//初始化USCI狀態機

UCA3IE |= UCRXIE; //使能BD串口RX中斷

#endif

}

/*

5 結語

綜上所述，智能終端服務平臺需要及時開發良好系統服務功能，同時要保障對于地理信息發布認識，提高位置服務平臺設計管理，利用全國最優化的資源打造權威和開放式的定位信息發布平臺。同時需保障信息發布的優質性、廉價性和便捷性，從而很好地保障良好移動終端應用模式，并據此開發合理終端產品，提高發布者的邊界產品設計，促進服務靈活數字信息服務水平，優化針對平臺合理設計。

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