警用車輛的指揮調(diào)度、運鈔車的監(jiān)控與安全調(diào)度,、出租車的經(jīng)營管理和合理調(diào)度,，已成為公安、銀行以及公交運輸系統(tǒng)中越來越重要的問題,。GPS全球定位技術的出現(xiàn)給車輛,、輪船等移動目標的導航定位提供了精確、實時的定位能力,。集成定位,，通信、汽車行駛記錄儀等多項功能,；具有強大的業(yè)務調(diào)度功能和數(shù)據(jù)處理能力,；支持電話本呼叫、文字信息語音播報,；具有安防報警,、剪線報警及遠程安全斷油、斷電安全保護功能,；預留多個RS-232接口和RS485接口,，可外接計價器、攝像頭,、麥克風,、耳機、TTS語音合成盒子,。分體式設計主機可隱蔽安裝,，自備高量備用電池可供車載終端的無電情況下工作報警。
1 車載移動終端
GPS車載移動終端采用世界領先的GPS全球衛(wèi)星定位技術,、無線通信技術及計算機數(shù)據(jù)處理技術,，可為用戶提供全方位、全時域空間位置信息。GPS車載移動終端在GPS移動信息服務系統(tǒng)中的應用結(jié)構如圖1所示,。
通過GPS移動信息服務系統(tǒng),，車載移動終端可以實現(xiàn)如下基本功能：
（1）實時定位功能：運用GPS實現(xiàn)定位獲得車輛高精度的位置及狀態(tài)信息,，通過電子地圖系統(tǒng)查出車輛地理位置,，實現(xiàn)定位和跟蹤，并根據(jù)需要通知車主或控制中心,。
（2）報警功能：為確保人,、車安全,，設計了多種條件下觸發(fā)報警功能。
?、倬o急報警：當車主在遇到緊急情況,、車輛故障、交通事故,、醫(yī)療等情況下,，只要按動緊急情況按鍵，即可通知車主家人,、控制中心,、汽車俱樂部。通過數(shù)據(jù)分析可得知車輛位置并設法盡快提供幫助,。
?、跔顟B(tài)報警：可遠程遙控設置超速、超加速,、越界,、停車時間過長、振動,、車門動作,、GPS無信號、蓄電池電壓低等多種報警功能,。報警后車主或控制中心會收到報警信息和車輛位置信息,。狀態(tài)報警可以由用戶設定來選擇各種報警有效與否。
?。?）車載電話功能：可以實現(xiàn)完全的GSM車載電話功能,。配接免提裝置可實現(xiàn)免提通話功能，保證行車安全,。
?。?）汽車黑匣子功能：可記錄汽車最近一段時間的運行狀態(tài)和軌跡。可根據(jù)設置記錄一定時間或距離的汽車狀態(tài)和軌跡,，為運營和交通事故處理提供依據(jù),。
（5）汽車防盜器：具有近程和遠程控制及報警功能,。近程可通過RF來實現(xiàn)遙控解除和設置警界狀態(tài)功能,；遠程可通過GSM網(wǎng)絡將汽車狀態(tài)通知車主或控制中心，且車主和控制中心可遙控解除和設置警界狀態(tài),。
?。?）具有嚴格的密碼認證功能，車主具有隱私權,。
2 GPS車載移動終端設計
GPS車載移動終端主要由GPS模塊及天線,、GSM通信模塊、微處理器,、LCD液晶顯示模塊,、鍵盤等單元組成。
2.1 主要硬件模塊選型
2.1.1 微處理器
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱,，而其中文簡稱為"球位系".GPS是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) .其主要目的是為陸、海,、空三大領域提供實時,、 全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集,、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的,，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗,，耗資300億美元,，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成,。
GPS車載移動終端中控制器的選擇至關重要,，它不僅影響整個系統(tǒng)的性能，而且關系到車載移動終端的成本,。本車載移動終端選擇美國CYGNAL公司的C8051F020單片機做處理器,。C8051F020與一般的8051相比，其優(yōu)點在于：（1）運行速度快,。芯片采用流水線指令結(jié)構,，70%的指令其執(zhí)行時間為1個或2個系統(tǒng)時鐘周期，當工作在最大系統(tǒng)時鐘頻率25MHz時,，執(zhí)行速度可達25MIPS.（2）ADC采樣速率高,，可達到500Kbps,不必外加ADC芯片就能滿足需要,。（3）片內(nèi)存儲空間大。（4）調(diào)試方便,。（5）安全機制可靠,。（6）外部資源豐富，有8個8位的I/O端口,，硬件有SMBus（I2C兼容）,、SPI及2個增強型UART串口等。
2.1.2 GPS模塊
GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器,。瑞士U-BLOX公司專門從事GPS集成電路開發(fā),，其突出特點是可以將高性能GPS定位接收機做得非常小。TIM GPS接收器自身包含低功耗GPS接收器,，尺寸僅為25.4mm×25.4mm×3mm,相當于一個普通芯片的大小,，非常適合于對尺寸要求嚴格的高端應用，如手機,、PDA、車載導航等GPS的應用,。
2.1.3 通信模塊
TC35是SIEMENS公司推出的新一代無線通信GSM模塊,，可以快速、安全,、可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)方案中的數(shù)據(jù)和語音傳輸,、短消息服務（Short Message Service）及傳真。模塊的工作電壓為3.3~5.5V,可以工作在900MHz和1800MHz 2個頻段,，所在頻段功耗分別為2W（900MHz）和1W（1800MHz）,。模塊有AT命令集接口，支持數(shù)據(jù),、語音,、短消息和傳真服務等。此外,，該模塊還具有電話簿功能,、多方通話及漫游檢測功能。常用工作模式有省電,、IDLE和TALK等模式,。通過獨特的40引腳的ZIF連接器，實現(xiàn)電源連接,、指令,、數(shù)據(jù)、語音信號及控制信號的雙向傳輸,。通過ZIF連接器及50Ω天線連接器,，可分別連接SIM卡支架和天線,。
2.2 GPS車載移動終端的工作原理
TIM GPS接收機通過GPS天線接收衛(wèi)星信號，解算出車載移動終端的位置信息,，一方面存儲于緩沖區(qū)中,，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過串口發(fā)送到GSM模塊,。GSM模塊再通過GSM短消息方式把位置信息發(fā)送到監(jiān)控中心,。監(jiān)控中心通過GIS軟件平臺就可以直觀、清晰地在電子地圖上發(fā)現(xiàn)車輛的軌跡,，實現(xiàn)車輛的實時監(jiān)控,。另外，車載終端也可以發(fā)送報警信息和語音信息到監(jiān)控中心,；監(jiān)控中心也可以通過文字或語音的方式對車輛實施調(diào)度,。
2.3 GPS車載移動終端的軟件設計
2.3.1 GPS數(shù)據(jù)的提取
目前幾乎所有GPS廠商都遵循美國國家海洋電子協(xié)會（National Marine Electronics Association）制定的NMEA-0183V20通信標準格式。TIM GPS接收機的輸出語句按串行通信協(xié)議,，數(shù)據(jù)格式為8個數(shù)據(jù)位,、1個起始位、1個停止位,，無奇偶校驗,。可以根據(jù)需要選擇傳輸速率,。其輸出語句采用的是NMEA0183即ASCII格式碼,，輸出語句達十多種，包括GGA,、GSA,、GSV、RMC,、RMT,、VTG等。這些定位數(shù)據(jù)語句不僅給出了位置,、速度,、時間等信息，而且指出當?shù)氐男l(wèi)星接收情況,。實際導航應用讀取GPS的空間定位數(shù)據(jù)時,，可以根據(jù)需要每隔幾秒鐘更新一次經(jīng)緯度和時間數(shù)據(jù)。而更頻繁的數(shù)據(jù)更新就沒有必要了,，而且不需要了解NMEA0183通信協(xié)議的全部信息,，僅需要從中挑選出所需要的那部分定位數(shù)據(jù)。RMC數(shù)據(jù)設置描述如表1所示,，其數(shù)據(jù)設置示例如下：
＄GPRMC,130304.0,A,4717.115,N,00833.912,E,000.04,205.5,200601,01.3,W*7C
單片機提取GPS數(shù)據(jù)的流程圖如圖3所示,。
2.3.2 TC35的AT指令控制
單片機對TC35進行初始化并通過AT指令控制短消息的收發(fā),。對短消息的控制有PDU模式和Text模式。Text模式不能發(fā)中文,，所以本方案中采用PDU模式進行短消息的接收和發(fā)送,。
首先對TC35進行初始化，設置短消息發(fā)送格式AT+CMGF=1,設置短消息中心AT+CSCA="+8613800531500"（短消息中心）,，設置短消息到達自動提示AT+CNM1=1,1,0,0,1.
發(fā)送短消息的過程：首先設置發(fā)送短消息的長度AT+CMGS=;等待TC35模塊返回字符">",則可以將PDU數(shù)據(jù)輸入,；短消息發(fā)送成功后，模塊返回OK.
接收短消息的過程：單片機接收到指令+CMT1:"SM",INDEX（信息存儲位置）,，就開始讀取PDU數(shù)據(jù),，AT命令為AT+CMGR=INDEX.
2.3.3 車載移動終端軟件
車載移動終端軟件總流程圖如圖4所示。
本設計依據(jù)GPS全球定位系統(tǒng),、GSM公眾網(wǎng)絡以及通用的單片機技術,，實現(xiàn)了車輛的定位監(jiān)控。方案經(jīng)過試驗驗證其技術可行,，并且構成的系統(tǒng)成本低,、應用范圍廣，為智能交通系統(tǒng)中的定位監(jiān)控提出了一個較好的解決方法,。