基于GPS/GPRS的車輛移動監控終端的設計與實現
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1 GPS與GPRS
全球定位系統(Global Positioning System，GPS)是美國從上世紀70年代開始研制的具有在海、陸、空全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統，由于能為用戶目標提供全天候、高精度、連續實時的導航、定位和授時，已被廣泛應用于地面移動目標的跟蹤定位。
隨著移動GPRS業務的開展，利用GPRS來進行GPS數據傳輸優勢明顯。GPRS(General Packet Radio Service，通用分組無線業務)是一種以分組交換技術為基礎，采用IP數據網絡協議，傳輸高速、低速數據及信令的高效數據傳輸網絡。相對于傳統的遠程傳輸方式來說，GPRS數據傳輸具有突出的優點。一方面，GPRS資費比較便宜，可以采用多種資費方案。對于大數據量業務的用戶可以采用包月的方式，對于小數據量業務的用戶可以根據通信的數據量和提供的服務質量進行計費。另一方面，在GPRS網中，用戶只需與網絡建立一次連接，就可長時間的保持這種連接，并只在傳輸數據時才占用信道并被計費，保持時不占用信道不計費。這樣，數據采集點不用頻繁建立連接，也不必支付傳輸間隙時的費用，而且GPRS能夠較好地支持頻繁、少量突發型的數據業務。此外，GPRS網絡接入速度快，提供了與現有數據網的無縫連接。由于GPRS網本身是一個分組型數據網，支持TCP／IP，X.25等協議，可以直接與分組數據網(IP網或X.25網)互通，接入速度快于電路型數據業務。
2 系統組成和功能
整個基于GPS／GPRS車輛監控系統由車載移動終端、通信網絡和監控中心組成。其系統組成如圖1所示。
移動車輛配備的GPS接收機用以獲取自己當前的位置、時間等信息，通過GPRS或短信的方式上傳到中心通信服務服務器。在監控中心站，通訊服務器接收各監控目標的位置信息，并通過通信控制器送往中心服務器在電子地圖中顯示，對當前受監控車輛所在的位置、車速及行進方向進行實時監控，并可以通過網絡對車載終端進行控制，實現移動車輛與監控中心的雙向數據傳輸，完成對車輛運行狀態、安全狀態、技術狀態的監控。
3 車載移動監控終端的設計和實現
根據系統結構框架，車載終端實現的主要功能有移動監控功能，當接收到監控中心的監控命令后，自動地根據要求將位置信息通過GPRS或SMS發送到監控中心；車體控制功能，根據接收的控制命令實現對車體的控制，比如點火線等端口的監測、斷電／油路；安防功能，當汽車遇到特殊情況，如遇劫等，可以通過按鈕發送SMS向監控中心報警。
3.1 系統組成的硬件框圖
車載移動終端由主控處理器、GPRS通信模塊、GPS模塊等組成，其結構框圖如圖2所示。根據車載設備低功耗的要求，主控芯片上我們選用了SAMSUNG公司的S3C44B0X。S3C44B0X采用ARM7TDMI內核，并提供豐富的內置部件，包括：8 kB cache、內部SRAM、LCD控制器、帶自動握手的2通道UART、I／O端口、8通道10位ADC、PLL倍頻器等，他的低功耗精簡和出色的全靜態設計特別適合用于對成本和功耗敏感的應用。
GPRS模塊是整個系統的通信基礎，我們采用SI-MENS的MC35i。MC35i是新一代GSM／GPRS雙模模塊，支持GSM900／GSM1800雙頻和GRPS Class 8／ClassB。MC35i體積小巧，功耗低，能提供數據、語音、短信、傳真功能，可廣泛用于遙感測量記錄傳輸、遠程信息處理、電話。GPRS模塊通過串行口UART2與主控芯片通信。
GPS接收單元我們采用μ-blox的GPS-MS1E，他具有高捕獲和靈敏度、超低功耗、體積小等優點，主控芯片對GPS的控制主要是通過串行口UART1接收GPS定位信息。
用戶按鍵與SC44B0的相應的I／O口連接以便控制器狀態變化。同時系統還預留了豐富的外圍接口，可靈活外接各種數據采集子系統，具有較大的可擴展性。
3.2 系統軟件設計
由于車載終端需要完成與GPS模塊、GPRS模塊、其他I／O模塊的交互和監控，單一的任務無法完成，因此需要實時操作系統的支持。在嵌入式操作系統上選用美國著名RTOS廠商ATI公司的Nucleus PLUS。他是在嵌入式實時多任務操作系統Nucleus基礎，為實時嵌入式應用而設計的一個搶先式多任務操作系統內核。Nucleus PLUS對CPU的支持能力比較強，支持當前流行的大多數RISC，CISC，DSP處理器。其95％的代碼是用ANSI C寫成的，非常便于移植并支持大多數類型的處理器。Nucleus PLUS提供了任務控制、任務通信、任務同步、內存管理、可編程的定時器、標準的輸入／輸出設備接口等系統服務。
按功能上將系統應用軟件分為9個模塊，每個模塊由一個主任務和若干個子任務組成，任務內部采用有限狀態機的方式進行切換，任務之間采用消息管道(pipe)進行通信，每個模塊都定義了自己的消息接受管道。各個模塊之間的關系如圖3所示。
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