福州大學(xué)至誠學(xué)院　朱敏琛　蔡亮明　張小波　王　罡

?

基于北斗和GPRS技術(shù)的新版云電子狗設(shè)計*

福州大學(xué)至誠學(xué)院朱敏琛蔡亮明張小波王罡

為了避免當(dāng)前市場流行電子狗的誤報以及道路電子眼信息更新滯后等問題，該文設(shè)計一款基于北斗和GPRS技術(shù)的云電子狗。該設(shè)備能準(zhǔn)確提示電子眼等測速設(shè)備存在，防止車主超速違規(guī)。通過GSM模塊的GPRS功能發(fā)送北斗定位數(shù)據(jù)到云服務(wù)端，同時向服務(wù)器請求自身周邊的測速設(shè)備信息。云端服務(wù)器使用socket監(jiān)聽指定端口，收到終端數(shù)據(jù)后經(jīng)處理保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中。如果終端行駛路途前方200米有測速儀就下發(fā)報文通知終端減速行駛，同時在路況很差時通知終端及時避讓。本系統(tǒng)的北斗模塊和GSM模塊都相對獨立，可以按需求安裝到主板上，方便客戶升級。

云電子狗 北斗模塊 GPRS MySQL

早期的電子狗［1］只是無線信號接收機［2］，生產(chǎn)廠家在電子眼和固定測速的地方埋下無線電發(fā)射器，根據(jù)路段的限速等信息，不斷發(fā)送路段限速信息的信號。裝有電子狗的車開到附近時，無線信號接收機就會收到無線電信號，利用電子狗中的軟硬件解碼出路段限速等信息，再用電子狗的喇叭播報提示信息。早期電子狗的缺點十分突出，不管攝像頭是否真正在工作，信號發(fā)射機都會發(fā)出信號，而對駕駛員來講是誤報。隨著科技的發(fā)展與時代的進步，老一代的電子狗因技術(shù)和人為問題被淘汰，云電子狗的概念應(yīng)運而生。但是目前云電子狗廠家都無法在現(xiàn)有車載設(shè)備上進行升級。而本研究設(shè)計的云電子狗將終端模塊和服務(wù)端模塊獨立設(shè)計，北斗模塊［3］和GSM模塊［4］相對獨立，可以方便地集成到現(xiàn)有車載設(shè)備上［5］。

1　技術(shù)背景介紹

QW200 G31［6］是一款可以支持 EGSM900/DCS1800的GSM/GPRS無線模塊。QW200 G3 系列模塊集成數(shù)據(jù)傳輸、語音通話、增值業(yè)務(wù)、電源管理等功能，結(jié)合可定制的應(yīng)用處理程序，輕松搭建完整應(yīng)用終端。

GNM251型模塊是一款支持北斗RDSS/RNSS功能的多模模塊［7］。模塊與主機用 UART串口通訊，模塊串口采用NMEA［8］-0183協(xié)議輸出定位數(shù)據(jù)，使用UBX控制協(xié)議。

Socket［9］在組網(wǎng)領(lǐng)域的首次使用是在1970年2月12日發(fā)布的文獻(xiàn)IETF RFC33［10］中發(fā)現(xiàn)的，撰寫者為Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。Socket源于Unix，而Unix/Linux最重要的思想就是“一切皆文件”，任何設(shè)備都可以用“打開（open）→讀寫（write/read）→關(guān)閉（close）”模式來操作。

2　基于北斗和GPRS技術(shù)的云電子狗設(shè)計

2.1功能設(shè)計

北斗模塊采集到定位數(shù)據(jù)傳送給車載終端，QW200 G31 在GSM網(wǎng)絡(luò)通訊正常的情況下主動向服務(wù)器發(fā)起連接請求。在服務(wù)器接受請求后，不斷上傳定位數(shù)據(jù)，同時向服務(wù)器請求自身周邊的測速雷達(dá)等信息。服務(wù)器將終端的定位數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，并檢測如果終端行駛路途前方200米有測速儀，就下發(fā)報文通知終端減速行駛，同時在路況很差時通知終端及時避讓。

2.2系統(tǒng)流程圖

車載終端硬件構(gòu)成如圖1所示，車載終端工作流程如圖2所示，服務(wù)端工作流程如圖3所示。

圖1　終端硬件構(gòu)成

圖2　車載終端工作流程

圖3　服務(wù)端工作流程

2.3服務(wù)端設(shè)計

2.3.1后臺TCPServer通信協(xié)議

后臺TCPServer通信協(xié)議詳細(xì)格式如表1、表2所示。

表1　客戶端發(fā)送命令包格式

表2　服務(wù)端回復(fù)命令格式

2.3.2 服務(wù)端MySQL

根據(jù)服務(wù)端流程、協(xié)議數(shù)據(jù)要求以及功能需求，服務(wù)端數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一張北斗數(shù)據(jù)表，其中設(shè)置數(shù)據(jù)類型見表3。

表3　北斗數(shù)據(jù)表

3　功能實現(xiàn)

3.1獲取定位數(shù)據(jù)

根據(jù)定位數(shù)據(jù)格式，需要對$GPRMC和第2位的定位狀態(tài)進行判斷，這里用C語言中的strstr函數(shù)可以查找到字符串首次出現(xiàn)的位置，二者都存在的情況下再對$和*之間的所有字符ASCII碼進行異或運算，把計算結(jié)果與北斗模塊串口讀取到的校驗位進行對比，如果二者相等就認(rèn)為這組定位數(shù)據(jù)是可以使用的。

現(xiàn)在學(xué)生作文普遍存在一個問題：明確了文章主題，也有一些寫作素材，但總是描寫不具體、抒情不細(xì)膩，顯得空洞抽象、平淡單薄，不能給人以深刻印象，更不能打動人心。特別是親情類的記敘文，更是千人一面，大多都是“半夜發(fā)燒送醫(yī)院”和“雨中送傘”。仔細(xì)研究，你會發(fā)現(xiàn)造成上述問題的原因在于學(xué)生缺乏細(xì)致的觀察與沒有生動的細(xì)節(jié)描寫。而細(xì)節(jié)描寫在作文中具有舉足輕重的作用，成功的細(xì)節(jié)描寫往往能達(dá)到“一瞬傳情，一目傳神”的藝術(shù)效果。好作品之所以感人肺腑，就是因為有精彩動人的細(xì)節(jié)描寫。說細(xì)節(jié)是文章的生命毫不為過。

3.2GSM模塊AT指令

根據(jù)終端工作流程的設(shè)計使用AT指令對GSM模塊進行操作。初始化GSM模塊代碼如下:

最終客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)格式如下:

3.3服務(wù)端socket

服務(wù)端使用socket（）、bind（）、listen（）函數(shù)之后等待客戶端的連接請求。部分代碼如下：

///定義sockfd

服務(wù)端收到客戶端數(shù)據(jù)之后使用BeidouData（）函數(shù)處理為格式化數(shù)據(jù)。首先用strlen（）函數(shù)判斷收到的字符數(shù)是否大于30，然后使用strstr依次判斷’，’的位置，并把前半部分截取出來存到對應(yīng)的字符串中，把當(dāng)前字符串’，’之后的部分賦給新的字符串，下一次再對新的字符串進行上面的操作，直到該字符串結(jié)束。部分代碼如下：

測試程序時第1行為服務(wù)器接收到客戶端的數(shù)據(jù)，第2行為服務(wù)端處理后的結(jié)果，第3行為最終執(zhí)行sql時的語句，運行結(jié)果如下：

3.5服務(wù)端MySQL數(shù)據(jù)庫

服務(wù)端接收到客戶端數(shù)據(jù)之后，按照協(xié)議格式將 imei， time， lat， NoS， lng， EoW， speed取出并組成sql語句。

引用＜mysql/mysql.h＞頭文件初始化、連接本地mysql數(shù)據(jù)庫，連接成功之后設(shè)置查詢時使用 utf8編碼，用mysql_query函數(shù)執(zhí)行插入操作。

插入操作代碼如下:

經(jīng)過測試，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顯示出來，select * from beidou。

4　結(jié)論

本系統(tǒng)通過北斗模塊進行定位，并通過 GSM模塊與后臺服務(wù)端通訊，實現(xiàn)云電子狗的基本功能。當(dāng)車載終端處于超速或當(dāng)前路段有突發(fā)交通狀況時，云端服務(wù)器會主動下發(fā)TTS指令，并通過終端的TTS模塊播報信息提示駕駛員。該設(shè)備目前應(yīng)用于特殊車輛如運鈔車、校車、旅游車等，可以和司機進行交互，減少超速或者選擇更便捷線路。如果將來云端積累了足夠多的終端數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)就可以作為交通大數(shù)據(jù)的分析依據(jù)。

［1］ 王麗華. 電子狗的工作原理［J］. 華強安防， 2014（8）.

［2］ 羅善嶠. 淺談汽車測速技術(shù)的采用［J］. 裝備制造技術(shù)， 2010（12）: 160-161.

［3］ 劉斌， 梁美美， 李欣. 基于 Nios Ⅱ的 GPS信息接收系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2013（6）: 105-108. ?

［4］ 干大成，張若文， 陳剛，等. WLAN覆蓋解決方案WOC設(shè)計分析［J］. 通信與信息技術(shù)， 2012（1）: 64-67.

［5］ 楊志剛. 基于 ARM的汽車防酒后駕駛及防盜系統(tǒng)設(shè)計［D］. 廣州:中山大學(xué)， 2014.

［6］ 唐澍. QW200 G31，G33 硬件描述［R］. 騏俊科技:顧秀城， 2013.

［7］ 云成.《北斗系統(tǒng)公開服務(wù)性能規(guī)范（1.0版）》摘編［J］.衛(wèi)星應(yīng)用， 2014， （4）: 42-45.

［8］ National Marine Electronics Association. The NMEA 0183 Protocol［D］. NMEA:NMEA， 2012.

［9］ 許文勇.基于 Socket的網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)及其實現(xiàn)［J］.無線互聯(lián)科技，2014（5）: 17.

［10］ IETF. New HOST-HOST Protocol［R］. IETF:The Internet Engineering Task Force， 2013.

* 福建省中青年教師教育科研產(chǎn)學(xué)研A類項目（編號：JA13357）。