裴田，張鵬麗

（鄭州科技學(xué)院電氣工程學(xué)院，河南 鄭州 450064）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)對象定位技術(shù)發(fā)展到了一定的高度，伴隨著包括衛(wèi)星導(dǎo)航定位和城市地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多城市已開始了對移動(dòng)對象定位跟蹤管理系統(tǒng)的綜合建設(shè)[1]。作為智能交通管理系統(tǒng)的重要組成部分，定位追蹤技術(shù)綜合了電子、計(jì)算機(jī)、無線通信和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)在解決交通擁擠狀態(tài)中發(fā)揮著巨大的作用[2]。定位追蹤技術(shù)支撐著現(xiàn)代導(dǎo)航系統(tǒng)，也是提高移動(dòng)對象使用效率及安全性的關(guān)鍵技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于共享電動(dòng)汽車、物流貨車、租賃車、公務(wù)車、企事業(yè)單位用車等為車輛提供全天候的實(shí)時(shí)定位功能。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)一款多功能的GPS車載定位終端，融合了GSM無線通信技術(shù)及GPS系統(tǒng)定位技術(shù)，終端采用工業(yè)級高集成度全內(nèi)置天線設(shè)計(jì)，系統(tǒng)具有 ACC檢測、震動(dòng)防盜、遠(yuǎn)程斷油電功能。同時(shí)，系統(tǒng)可外接SOS按鈕和MIC，在緊急時(shí)刻終端可以向預(yù)設(shè)的 SOS號碼撥打電話機(jī)發(fā)送位置短信以求救，用戶可發(fā)送指令實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程斷油電，外接MIC可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程聆聽功能，方便車主隨時(shí)了解車內(nèi)的狀況。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 GPS定位基本原理

GPS 全球定位的基本原理是通過測量出已知位置衛(wèi)星到 GPS接收機(jī)之間的距離，綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置也就是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會(huì)的方法，確定待測點(diǎn)的位置[3]。該系統(tǒng)由美國主導(dǎo)研發(fā)，耗資巨大，于1994年全面建成，具有精確度高，實(shí)現(xiàn)簡單方便，24小時(shí)在線和自動(dòng)檢測等特點(diǎn)。它由是三部分組成，即空間衛(wèi)星星座、地面控制、監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)和用戶接收設(shè)備[4～5]。

2.2 SIM卡

SIM電話卡放置在每個(gè)GPS終端里面，通過SIM卡，系統(tǒng)可以查看該卡內(nèi)的余額，以免停機(jī)造成通訊不暢。SIM卡信息管理圖如圖2所示。

圖2 SIM卡信息管理圖

2.3 SOS 求助

當(dāng)遇到緊急情況需要求助時(shí)，可按下SOS按鍵持續(xù)3s，將觸發(fā)SOS緊急求助報(bào)警。終端將會(huì)向服務(wù)平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信息，并向服務(wù)平臺(tái)上傳經(jīng)緯度信息，服務(wù)平臺(tái)經(jīng)經(jīng)緯度信息解析的中文地址再發(fā)送給終端，終端將接收到中文地址轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)定的 SOS特定號碼各發(fā)送一條 SOS報(bào)警短信，并循環(huán)撥打SOS特定號碼，在無人接聽的狀況下，最多只循環(huán)撥打三次。

2.4 ACC震動(dòng)報(bào)警

當(dāng)車輛電源處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，此時(shí) ACC狀態(tài)為低，當(dāng)ACC狀態(tài)為低的時(shí)間超過10分鐘（可設(shè)置），終端自動(dòng)啟動(dòng)設(shè)防，若在終端設(shè)防生效后，車輛發(fā)生多次震動(dòng)，將觸發(fā)震動(dòng)防盜報(bào)警機(jī)制，若在之后的3分鐘內(nèi)，車輛電源仍未開啟（ACC狀態(tài)仍為低），終端會(huì)立即啟動(dòng)震動(dòng)防盜報(bào)警。終端將會(huì)向服務(wù)平臺(tái)發(fā)出報(bào)警信息，并向服務(wù)平臺(tái)上傳經(jīng)緯度信息，服務(wù)平臺(tái)將經(jīng)緯度信息解析的中文地址再發(fā)給終端，終端將接收到中文地址轉(zhuǎn)發(fā)給設(shè)定的 SOS特定號碼各發(fā)送一條震動(dòng)報(bào)警短信，并循環(huán)報(bào)答SOS特定號碼，再無人接聽的狀況下，最多只循環(huán)撥打三次。

2.5 斷油電接口

當(dāng)車輛發(fā)生盜竊時(shí)，可由監(jiān)控平臺(tái)主動(dòng)發(fā)出斷油電指令，再保證車輛處于安全行駛的前提下，切斷被盜車輛的油路，達(dá)到無法啟動(dòng)車輛的目的。

移動(dòng)對象定位追蹤器以MCS-51單片機(jī)作為處理器，獲取GPS數(shù)據(jù)信息，并對有效數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，可對室外動(dòng)態(tài)用戶的位置及速度進(jìn)行實(shí)時(shí)精密的監(jiān)測。

3 追蹤顯示

通過軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對接收到的有效信號進(jìn)行提取、判斷和計(jì)算等處理，通過設(shè)計(jì)程度，在程序中判斷從GPS模塊返回的數(shù)據(jù)，從而過濾出我們所需的信息并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)格式輸出，也可通過向GPS模塊發(fā)送特定字符串指令以獲取所需要的數(shù)據(jù)。相關(guān)數(shù)據(jù)可以有多重查詢方式，如電腦網(wǎng)頁查詢、短信指令查詢、微信公眾號查詢、蘋果/安卓手機(jī)軟件查詢。

3.1 短信查詢

當(dāng)需要查詢終端設(shè)備的中文地址信息時(shí)，可編寫中文地址查詢短信發(fā)送至終端設(shè)備SIM卡上，終端將恢復(fù)一條中文地址的位置信息，如：河南省鄭州市二七區(qū)學(xué)院路.鄭州科技學(xué)院。

3.2 經(jīng)緯度位置短信查詢

當(dāng)需要查詢終端設(shè)備的經(jīng)緯度位置信息時(shí)，可編寫經(jīng)緯度位置查詢短信發(fā)送至終端設(shè)備SIM卡上，終端將回復(fù)最后一次定位的經(jīng)緯度位置信息，如：Lat：N22.571285，London：E113.877115，Course：42.20.Speed：0.0740，DateTime：10-11-23 22:28:51。

3.3 位置網(wǎng)絡(luò)連接

手機(jī)可通過GPRS或WIFI、3G、4G等無線上網(wǎng)方式下載帶有終端位置的地圖圖片，來查看終端的位置，也可下載相關(guān)的APP軟件顯示相關(guān)的位置信息。

3.4 平臺(tái)查詢

注冊用戶還可登陸系統(tǒng)的全球定位服務(wù)平臺(tái)來查看車輛的位置。網(wǎng)頁版登錄界面如圖3所示，位置動(dòng)態(tài)如圖4所示。

圖3 系統(tǒng)登錄界面

圖4 動(dòng)態(tài)位置圖

4 結(jié)論

測試表明，共享電動(dòng)汽車追蹤器其能夠獲得實(shí)時(shí)的GPS定位數(shù)據(jù)，并在相關(guān)顯示終端上以不同形式顯示出當(dāng)前設(shè)備號、時(shí)間、經(jīng)緯度、速度，航向等數(shù)據(jù)信息，設(shè)計(jì)簡單實(shí)用，安裝方便，可廣泛應(yīng)用于移動(dòng)對象如共享電動(dòng)汽車、物流貨車、租賃車、公務(wù)車、企事業(yè)單位用車等的定位追蹤。

[1] 楊兆升.智能運(yùn)輸系統(tǒng)概論[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 李征航,黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社, 2005.

[3] 雷俠.基于 51單片機(jī)的簡易 GPS定位器設(shè)計(jì)[M].北京:中國科技信息.2017（23）.

[4] 智勇.城市車輛定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連:大連理工大學(xué), 2013.

[5] 王思文.GSM網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)研究與應(yīng)用[D].北京:北京郵電大學(xué), 2010.