【正文】 the car himself at that some people or things important information, such as location, moving targets speed and direction and, therefore, can realize the desire of hightech products, and more and more attention. GPS is such a can achieve high precision, allweather, high efficiency, muti _ function, the operation is simple, price acceptable hightech positioning products. But in addition to provide people with the GSM speech information, it can also in GPS and users, through the data between business and short message service, good relay control and positioning information for the GPS positioning, this kind of hightech products, the application in folk cheap solid foundation. Therefore, GPS and GSM two current popular technology bining product, will meet people moving target tracking on demand. Keywords: GSM remote control, SCM, GPS, tracker, vehicle theft 6 機動車輛跟蹤防盜系統(tǒng) 設(shè)計 前 言 當(dāng)今科技 飛速發(fā)展，電子通信技術(shù)取得了日新月異地變化。各種通信網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)以及應(yīng)用給人類帶來了方便，數(shù)字化地概念開始深入人心。在此時期一些相應(yīng)地高新科技應(yīng)用產(chǎn)業(yè)應(yīng)運而生。比如有線電話通信技術(shù)使得人們的距離拉近了； Inter 網(wǎng)絡(luò)帶動了很多 PC 智能遠程控制，以及人機遠程控制地發(fā)展； GSM 無線蜂窩通信技術(shù)地完善使得遠程監(jiān)控地概念無處不在。 GPS 定位技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用人們已經(jīng)知曉，并且經(jīng)年來 GPS 技術(shù)逐漸走向了商業(yè)化、免費化，這給人們 隨時了解自己愛車 精確定位信息帶來了很大的方便 。所以 GSM與 GPS 的結(jié)合很完美的 滿足了人們的需求。 1 相關(guān)背景 1. 1 GPS 概述 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng) 由 24顆覆蓋全球上空的衛(wèi)星組成，它們均勻分布在 6 個軌道平面內(nèi)，軌道傾角 55 度 ，各個軌道平面之間夾角為 60 度 ，同一軌道平面上的衛(wèi)星之間的升交角距相差 90 度 ，任意軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰平面軌道上的相應(yīng)衛(wèi)星超前 30度 ?？臻g部分總投資 200 億美元，它的實施分成三個階段： 第一階段： 1974～ 1978 年為方案論證階段，在美國加利福尼亞的范登堡空軍基地，采用 Atlas F 火箭，從 1978 年 2 月 22 日發(fā)射第一顆 GPS 試驗衛(wèi)星起，到 1985 年 10月 9日發(fā)射完最后一顆衛(wèi)星，共發(fā)射了 11顆代號為 BLOCK 的 GPS試驗衛(wèi)星在軌道上，運行軌道呈橢圓形，長半軸為 26560km，傾角為 64度 ，軌道高度約 20xx0km。目前仍有 4 顆衛(wèi)星在工作。 第二階段： 1979～ 1987 年為系統(tǒng)論證階段。 第三階段： 1988～ 1993 年為生產(chǎn)實驗階段。自 1989 年初開始，在美國佛羅里達州肯尼迪空間中心的卡納維拉爾角基地，采用 Delta 火箭，發(fā)射了代號為 BLOCKⅡ R型的第三代 GPS 試驗衛(wèi)星，組成了 GPS 的衛(wèi)星星座。它是由 21顆 7 工作衛(wèi)星和 3 顆備用 衛(wèi)星組成，稱為（ 21+3） GPS 星座。衛(wèi)星軌道面有 6 個，長半軸為 26609km，偏心率為 ，傾角為 55 度 ，軌道高度約 20200km，運行周期為 11小時 58分鐘（恒星時 12小時），載波頻率為 ，衛(wèi)星能覆蓋地面面積 38%，通過天頂時可見時間為 5 小時。在地球表面上的任何時間和地點，在高度角 15 度 以上，平均可同時觀測到 6 顆以上衛(wèi)星。由于衛(wèi)星對地面的距離和波束覆蓋面積基本不變，因此在覆蓋區(qū)域內(nèi)，接收機接收到的信號近似相等，這非常有利于定位精度的提高。 GPS 衛(wèi)星是由洛克菲 爾國際公司空間部研制的，衛(wèi)星重 774kg，使用壽命為7 年。衛(wèi)星采用蜂窩結(jié)構(gòu)，主體呈柱形，直徑為 。兩側(cè)裝有兩塊雙葉對日定向太陽能 電池 帆板，全長 接受日光面積為 平方米 。對日定向系統(tǒng)控制兩翼電池帆板旋轉(zhuǎn)，使板面始終對準太陽，為衛(wèi)星不斷提供電力，并給三組鎘鎳電池充電，以保證衛(wèi)星在地球陰影部分能正常工作。在星體底部裝有多波束定向 天線 ，能發(fā)射張角大約為 30度 的兩個 L波段的信號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)的通信。此外衛(wèi)星還裝有姿態(tài)控制系統(tǒng)和軌道控制系統(tǒng)，以便使衛(wèi)星保持在適當(dāng)?shù)母叨群徒嵌龋瑴蚀_對準衛(wèi)星的可見地面。 GPS 衛(wèi)星的作用主要有三點： 1． 用 L波段的兩個無線載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號。 2． 在衛(wèi)星飛越注入站上空時，接收由地面注入站用 S波段（ 10cm 波段）發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其他有 關(guān)信息，并通過 GPS 信號電路，適時的發(fā)送給用戶。 3. 接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令，適時地改正運行偏差或者起用備用時鐘等。 GPS 接收機（用戶部分） 由于近十幾年來，世界各國的企業(yè)公司和科研單位競相開發(fā)出各種類型的接收機，因此 GPS 接收機的分類形式很多。常規(guī)分為兩種：導(dǎo)航型和測地型。 導(dǎo)航型接收機結(jié)構(gòu)簡單，體積小，價格便宜，采用 C/A 碼偽距接收技術(shù)，定位精度一般可達 100～ 20m，最高可達 3～ 1m。若采用 P 碼接收技術(shù)，達到的精度將更高。普通 C/A 碼偽距接收機的價格大約在 2～ 3千左右。 測地 型接收機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高，它采用雙頻偽距和載波相位接收技術(shù)，測量基線的精度和高度都比導(dǎo)航型接收機高許多數(shù)量級。雙頻接收機可達 8 5mm+1ppm?D,單頻接收機可達 10mm+2ppm?D,若用差分定位其精度可達亞米及厘米級。 目前， GPS 接收機的體積是越來越小，重量越來越輕，價格越來越低。 1． 2 GSM 概述 我國于 20 世紀 90 年代 初引進采用此項技術(shù)標(biāo)準，此前一直是采用蜂窩模擬移動技術(shù)，即第一代 GSM 技術(shù)（ 20xx 年 12 月 31日我國關(guān)閉了模擬移動網(wǎng)絡(luò)）。 GSM（全球移動通信系統(tǒng)）是一種廣泛應(yīng)用于 歐洲 及 世界其他地方的數(shù)字移動電話系統(tǒng)。 GSM 使用的是時分多址的變體，并且它是目前三種數(shù)字無線電話技術(shù)（ TDMA、 GSM 和 CDMA）中使用最為廣泛的一種。 GSM 將資料數(shù)字化，并將數(shù)據(jù)進行壓縮，然后與其它的兩個用戶數(shù)據(jù)流一起從信道發(fā)送出去，另外的兩個用戶數(shù)據(jù)流都有各自的時 隙。 GSM實際上是歐洲的無線電話標(biāo)準，據(jù) GSM MoU 聯(lián)合委員會報道， GSM 在全球有 15億的用戶，并且用戶遍布 140 多個國家。因為許多 GSM 網(wǎng)絡(luò)操作員與其他國外操作員有漫游協(xié)議，因此當(dāng)用 戶到其他國家之后，仍 可以繼續(xù)使用他們的移動電話。 美國著名通信公司 Sprint 的一個輔助部門，美國個人通信正在使用GSM 作為一種寬帶個人通信服務(wù)的技術(shù)。這種個人通信服務(wù)將最終為愛立信、摩托羅拉以及諾基亞現(xiàn)在正在生產(chǎn)的手持機建立 400 多個基站。手持機包括電話、短信尋呼機和對講機。 GSM 及其他技術(shù)是無線移動通信的演進，無線移 動通信包括高速電路交換數(shù)據(jù)、通用無線分組系統(tǒng)、基于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)增強型移動通信技術(shù)以及通用移動通信服務(wù)。 1． 3 總述 GSM 網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展使我們生活交往拉近了距離。 GPS 定位系統(tǒng)的不斷完善以及不斷解禁，使我們知道了我們的精確地立足點。于是兩者的結(jié)合形成了一套系統(tǒng)讓我們實現(xiàn)了傳說中的“千里眼、順風(fēng)耳”概念。今年來該系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于航海、航空、陸地交通、地質(zhì)勘探等行業(yè)。為了進一步了解給系統(tǒng)，本課 9 題基于 GSM、 GPS 技術(shù)結(jié)合單片機總控管理來實現(xiàn)遠程跟蹤的目的。 2 方案論證 2． 1 設(shè)計要求 設(shè)計一款大眾實用性 機 動車輛 遠程跟蹤 防盜 儀 。 2． 2 實現(xiàn)方案 該研究課題的目的，實現(xiàn)通過普通手機隨時隨地 監(jiān)控遠程跟蹤設(shè)備的精確經(jīng)緯度、運動速度、標(biāo)準時間、 監(jiān)聽該設(shè)備的現(xiàn)場情況 以及實現(xiàn)相應(yīng)的遠程報警遠程控制等功能 。定位數(shù)據(jù)的檢測 采用 高性能 SRIF 3 GPS 模塊實時接受 GPS定位衛(wèi)星數(shù)據(jù)以及相應(yīng)的處理計算，數(shù)據(jù)遠程傳輸采用 SIM300D 小型 GSM 模塊；該模塊隨時等待遠程終端的指令并及時將定位信息 發(fā)送給控制終端。 GPS、 GSM模塊的驅(qū)動以及相應(yīng)數(shù)據(jù)的處理識別由單片機總控。該設(shè)計方案硬件簡潔、造價低廉、使用方便適合大眾使用。 3 系統(tǒng) 設(shè)計 3． 1 硬件設(shè)計 3． 1． 1 系統(tǒng)構(gòu)架 圖 1 主機框架圖 MCU GPS定位 模塊 振鈴提示 GSM 短信模塊 外部傳感器器 電源部分 對外控制 10 該系統(tǒng)主要有電源部分、 MCU 單片機控制部分、 GPS 定位數(shù)據(jù)實時采集部分、 GSM數(shù)據(jù)傳輸部分、外部信號檢測部分、振鈴提示以及對外控制部分組成。 3． 1． 2 系統(tǒng)電源電路設(shè)計 圖 2 電源管理電路 該設(shè)備采用 12V 供電， 經(jīng) LM7805 降壓，將電壓穩(wěn)到 5V 從而供單片機、定位模塊的部分供電； 5V 電壓再經(jīng)過二極管 1N4007，由于二極管導(dǎo)通會有 的壓降，于是可以得到 ，由于 GSM模塊的電壓使用范圍是 ，所以 可以是 GSM 模塊穩(wěn)定工作。 電路中 C C C C C C C7 起到 電容濾波作用 并且 C CC7 與 C C C C6 容值相差很大，這 可以很好的濾除電路中高低頻雜波 。DS1 通過 R6 限流與電源直接相連在此起到電源指示作用。 11 3． 1． 3 MCU 單片機總控電路設(shè)計 圖 3 單片機總控電路 單片機選用以及介紹 該設(shè)備需要實時采集 GPS 信號、 GSM 短信指令，需要處理的數(shù)據(jù)比較多，一般 51 單片機很難處理。再者單片機與各模塊靠串口連接而普通單片機只有一個串 口。所以控制起來更是不易。于是綜合考慮需要選一種 RAM 比較大的并且有兩個以上串口的單片機。 STC11F32XE是宏晶科技公司生產(chǎn)的單時鐘／機器周期 (1T)的單片機，是高速、低功耗、具有超強抗干擾能力的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 8～ 12 倍。內(nèi)部集成高可靠復(fù)位電路，可用在高速通信、智能控制、強干擾等場合；內(nèi)部有 32 KB 的 Flash、 29KB 的 EEPROM 和 1 280 字節(jié)的 SRAM； EA、 ALE、 PSEN 和 RST 引腳可以定義為通用 I／ O，即 4 個 P4引腳；編程支持 ISP 下載功能 ，使用起來比較方便。 12 3． 1． 4 GSM 模塊電路設(shè)計 圖 4 GSM 模塊電路 SIM300D 是小體積即插即用模組中完善的三頻 /四頻 * GSM/GPRS 解決方案 使用工業(yè)標(biāo)準界面，使得具備 GSM/GPRS 900/1800/1900MHz 功能的SIM300C 以小尺寸和低功耗實現(xiàn)語音、 SMS、數(shù)據(jù)和傳真信息的高速傳輸。三頻 /四頻 GSM/GPRS 模塊，外形尺寸 支持用戶定制的 MMI 和鍵盤 /LCD 內(nèi)嵌強大的 TCP/IP 協(xié)議棧 。 基本特點： 三頻 GSM/GPRS 900/ 1800/ 1900 MH 或四頻 850/900/1800/1900MHz GPRS (class 10) 標(biāo)準 GPRS（ class B） 滿足 GSM（ 2/2+）標(biāo)準 Class 4（ 2W@850/900MHz） Class 1 (1 W @ 1800/1900MHz) 通過 AT 命令控制（ ， 和增強 AT 命令） 13 SIM 應(yīng)用工具包 支持電壓范圍 ... 正常操作溫度： 20 176。 C to +55 176。 C 限制操作溫度： 25 176。 C to 20 176。 C 和 +55 176。 C to +70 176。 C 存儲溫度： 40 176。 C to +80 176。 C 功 能 描 述 AT+OFF 關(guān)機并重新啟動 AT+CSDH=0 在 TEXT 模式下在返回值中不顯示詳細的頭信息 ATE0 關(guān)閉回顯 AT+CMGF=1 選擇短信格式為 TEXT 模式 AT+CMGS 發(fā)送短信息 AT+CMGR 讀取短信息 AT+CMGD 刪除 短信息 表 1 常用 AT 指令 3． 1． 5 GPS 模塊電路設(shè)計