基于GPRS业务的定位信息传输系统

发布: 2010-10-19 12:51 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

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　　本文描述了结合GPRS业务和GPS系统开发的定位信息传输系统。随着中国移动各项数据业务的开通，各式各样的基于数据业务的应用不断推出。从高级住宅的水表管理，到高寒高温环境下的数据采集，从出租汽车的定位系统，到回归卫星的定点系统。到处都有数据业务的踪影。随着中国移动GPRS业务的推出，各个研发单位又纷纷把目光投向了这种新型的网络业务。

　　前言

　　目前，GPS定位信息传输管理系统已广泛应用在生产生活的各个领域，警车、救护车、运钞车、长途运输车上都可以看到它的踪影。这些定位信息传输系统大多是基于手机短消息业务的。但这种形式存在着很多不足，首先它通信费用较高，通常每条短消息承载的坐标信息也不会太多；再者通过手机短消息发送延时不确定，这会导致定位跟踪目标的丢失；另外一般短信息服务器端必须向电信公司申请专门的业务服务，才能利用自己的服务器进行短消息的接受和处理。电信的此项业务价格不菲，一般单位负担不起。

　　利用GPRS业务可以较为圆满的解决上述问题。首先GPRS系统费用较低。GPRS建立链路以后，相当于专线直接接入因特网，利用TCP/IP协议，数据可靠而且稳定。而且信息管理中心的服务器只需要是普通的接入因特网的主机，大大节省了服务器端的开销。

　　本文讨论的就是就是利用GPRS业务传送GPS定位信息的实例模型。当然，GPS定位信息只是整个信息传输管理系统的一个应用，通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输，从而构建不同的信息传输管理系统，如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。

　　系统构成

　　整个信息传输管理系统由移动终端、GSM网络、因特网、信息管理中心服务器四部分组成。移动终端将GPS数据组成GPRS数据分组，通过GPRS网络和因特网，上传到信息管理中心服务器。服务器应当具备至少一个IP地址，并且拥有电子地图。

　　信息管理中心也可以通过因特网和GPRS网络向移动终端发出各种指令。

　　移动终端硬件组成

　　移动终端的硬件部分主要有GPRS手机模块、GPS模块、MCU及电源四部分。其中的GPRS模块为西门子的MC35，这是一个完整功能的手机模块，通过串口可以实现对此模块的控制和数据传输，包括短信、WAP、GPRS、CSD等。另外加上模拟部分电路，可实现GSM话音通信功能。对MC35的控制用的是AT命令方式。

　　GPS模块是EverMore公司的EB-023CV-A/IV-A，它通过外接天线接收GPS信号，计算出所处位置的地理信息，通过串口将此信息传送给MCU。

　　MCU采用ATMEL公司的ATMEGA128八位控制处理器，选择此MCU是基于诸多考虑的。首先是功能强大，几乎在单片中包容了所有常用的功能。其次，价格相对便宜。再者开发容易，开发装置便宜，而且支持C语言源程序调试。

　　在此移动终端中，我们采用了如下的一些必需的功能。

　　首先是它的两个硬件串口，这两个串口的波特率产生是独立的，而且不占用芯片的定时器，使用起来相当灵活。这两个串口分别对GPS模块和GPRS模块通信，对GPS模块用4800bps或9600bps单收，对GPRS模块用19200bps收发。GPS模块把位置信息以固定的格式从串口发出，CPU接收GPS模块送来的数据，解析出其中有用的数据进行封装，然后以规定的格式通过第二个串口交给GPRS模块，将数据送上因特网。

　　其次，4K字节的EEPROM可用于存放一些可设置的参数如移动终端的识别号或IP地址、信息管理中心服务器的IP地址等。

　　再次，4K字节的SRAM相对其它的8位机来讲是相当大了，可以满足做组帧、数据缓冲的要求。64K字的FLASH可以满足较大程序量的要求。

　　64K字的FLASH和4KRAM的组合可以完成对信息数据的加解密工作，可提供某些特定场合使用。

　　我们引出了某些I/O口，通过光电耦合器隔离后引至其它监测点，可以扩展相应的功能。另外，我们留出了总线扩展口，可扩展64K字节的SRAM，一方面可以用于嵌入带PPP协议栈的实时操作系统，另一方面可以用于使用ATMEGA128的在线自我编程功能来远程刷新程序。

　　由于用于移动设备，需要低功耗器件，所以我们实际采用的是ATMEGA128L，即该芯片的低压、低功耗版本，工作电压为2.7V~5V。

　　由于GPRS模块和GPS模块均使用3.3V供电，所以可以减少电源种类，简化电源设计。设计时考虑该移动终端主要作为车载应用，所以实际电路中设计了从点烟器取电的电源电路。考虑到GPRS模块的瞬时工作电流（发射时）较大，可达2A，工作电压较低，点烟器输出电压可能为12V或24V，压差过大。如果采用线性降压器件效率太低，而且发热剧烈，工作不安全，所以采用了开关电源变换芯片LM2596。该芯片电路简单，效率较高。

　　移动终端利用Atmega128芯片控制实现，不用另行扩展串口、ROM以及RAM。当然，此硬件结构并不仅仅局限在定位功能上，对于很多数据采集应用也可以满足要求，只需改变程序代码。正是由于ATMEGA128的功能强大，使得硬件的组成和结构都变得非常简单。

　　软件控制流程

　　由于采用了ATMEGA128作控制器，使得硬件的工作相对简单和通用，所以该系统实现的主要工作集中在软件的实现上。

　　下面就主要的软件控制流程做一介绍。

　　首先是数据源，GPS模块不断发送固定格式的串口数据，CPU利用一串口与之相连。一般单片机对串口数据的接受处理方式有两种：轮寻和中断。这里因为数据量很大，而且除了接收数据外其他的工作量并不很大，可以采用轮寻的方式。我们最终的目的是要把位置信息发送到因特网上。

　　目前，GPS定位信息传输管理系统已广泛应用在生产生活的各个领域，警车、救护车、运钞车、长途运输车上都可以看到它的踪影。这些定位信息传输系统大多是基于手机短消息业务的。但这种形式存在着很多不足，首先它通信费用较高，通常每条短消息承载的坐标信息也不会太多；再者通过手机短消息发送延时不确定，这会导致定位跟踪目标的丢失；另外一般短信息服务器端必须向电信公司申请专门的业务服务，才能利用自己的服务器进行短消息的接受和处理。电信的此项业务价格不菲，一般单位负担不起。

　　利用GPRS业务可以较为圆满的解决上述问题。首先GPRS系统费用较低。GPRS建立链路以后，相当于专线直接接入因特网，利用TCP/IP协议，数据可靠而且稳定。而且信息管理中心的服务器只需要是普通的接入因特网的主机，大大节省了服务器端的开销。

　　本文讨论的就是就是利用GPRS业务传送GPS定位信息的实例模型。当然，GPS定位信息只是整个信息传输管理系统的一个应用，通过更换不同的数据源模块可实现不同的信息传输，从而构建不同的信息传输管理系统，如远程抄表系统、水文数据采集系统等等。

　　结语

　　随着时代节奏的不断加快，实时信息传送的应用领域越来越广泛，需求量与日俱增。GPRS业务的推出，更加推动了这一方向的迅猛发展，更加预示了它的广阔前景。

来源：矩阵通信技术论坛