【正文】 該系統(tǒng)充分利用嵌入式處理器系統(tǒng)的優(yōu)勢和比較成熟的 GPRS 無線通信技術(shù)實現(xiàn)車輛的遠(yuǎn)程定位，可以進(jìn)行實時車輛狀態(tài)監(jiān)控、規(guī)劃出行路線、引導(dǎo)車輛避開擁擠路段，提高道路通行能力，緩解道路擁擠和堵塞等功能。實現(xiàn)地圖模式和數(shù)據(jù)模式之間進(jìn)行切換。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 監(jiān)控中心部分 監(jiān)控中心是在整個系統(tǒng)的“神經(jīng)中樞”，集中實現(xiàn)監(jiān)控、調(diào)度、接 /處警，圖像處理功能和其他信息服務(wù)，并對整個系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行協(xié)調(diào)、管理。 車輛 受控：中心確認(rèn)需對車輛進(jìn)行緊急處理（如斷電斷油）時，需要駕駛員提供密碼。因為既然汽車啟動檢測工作已經(jīng)完成，而且檢測到汽車已經(jīng)啟動后，在汽 車停止前這一步就沒有必要再執(zhí)行了。而且因為其經(jīng)過了嚴(yán)格的測試，目前已被應(yīng)用到了各個領(lǐng)域，如照相機業(yè)、發(fā)動機控制、網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備、高速公路電話系統(tǒng)、 ATM 機和工業(yè)機器人等。提供各種設(shè)備驅(qū)動接口。而當(dāng)定時器 5 定時時間到后，會將外部中斷 2 關(guān)閉 ，調(diào)用顯示速度函數(shù)，在顯示器上將速度顯示出來，然后將 SpeedCount 清零，從新開始計數(shù)。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 20 圖 汽車行駛記錄儀工作流程圖 液晶顯示 液晶顯示部分涉及到一個駕駛員序列號選擇的控制程序，要求駕駛員用鍵盤的按鈕選擇其序列號。如圖 47 所示。 MCU 分別通過串口 1 和串口 0 與 GPS 模塊和 GPRS 模塊通信。 （ 2）由于記錄儀在工作的過程中，同時需要運行若干個任務(wù)。 汽車行駛記錄儀介紹 汽車行駛記錄儀 (以下簡稱記錄儀 )是一種用于記錄、存儲、顯示、打印輸出車輛有關(guān)行駛狀態(tài)信息的裝置。 (5) 可選短信備份：在 GPRS 不通的情況下，可以通過傳統(tǒng)的短信備份方式來保證關(guān)鍵信息的傳送。 (3) 永遠(yuǎn)在線：客戶隨時都與網(wǎng)絡(luò)保持聯(lián)系，即使沒有數(shù)據(jù)傳送時，客戶仍然在網(wǎng)上與網(wǎng)絡(luò)之間還保持一種連接。 GPRS 突破了 GSM 網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。 （ 2）可以雙向通信，及時返回終 端信息。定位原理圖如圖 24 所示，假設(shè) t 時刻在地面待測點上安置 GPS 接收機，可以測定 GPS 信號到達(dá)接收機的時間 t ，再加上接 收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式： 1 / 21 1 1 1 0 1[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (1) 1 / 22 2 2 2 0 2[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (2) 1 / 23 3 3 3 0 3[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (3) 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 1 / 24 4 4 4 0 4[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (4) 待 測 位 置 ( x , y , z )衛(wèi) 星 1 ( x 1 , y 1 , z 1 )衛(wèi) 星 2 ( x 2 , y 2 , z 2 )衛(wèi) 星 3 ( x 3 , y 3 , z 3 )衛(wèi) 星 3 ( x 4 , y 4 , z 4 ) 圖 GPS定位原理 上述四個方程式中待測點坐標(biāo) X， Y， Z 和 0tV 為未知參數(shù)，其 中： =C ( =1,2,3,4)iid t i ( =1,2,3,4)idi 分別為衛(wèi)星 l、衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 到接收機之間的距離。 GPS 接收機主要構(gòu)成部分是接收機主機，其中接收機的構(gòu)成還有天線單元和電源兩部分。目前全球定位系統(tǒng)空間段部分的工作衛(wèi)星的分布情況上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 如圖 22 所示。 目 前，日本是當(dāng)今車輛導(dǎo)航定位監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展最為成功的國家之一。 隨著社會的不斷進(jìn)步，車輛在人們的生活中起了越來越重要的作用，而車輛帶來的問題也日趨明顯， 交通堵塞、汽車被偷等案例這些問題，因此，完善智能交通系統(tǒng)是十分重要的，也是解決這些問題的有效措施。 10 車載定位系統(tǒng) GPRS 方案 9 GPRS 發(fā)展現(xiàn)狀及技術(shù)分析 GPS positioning system。 7 GPS 短信方案優(yōu)點及缺點 35 偏移路線報警 中國也發(fā)射了北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)衛(wèi)星，這將為汽車定位導(dǎo)航技術(shù)提供更加完善的基礎(chǔ)，也為定位導(dǎo)航技術(shù)的提高提供了更加廣闊的空間，在交通行業(yè)可以得到更好的應(yīng)用。在地平線以上的每顆衛(wèi)星每天約出現(xiàn)有 5 個小時，同時位于地平線上的衛(wèi)星數(shù)目，隨時間和地點的不同而不同，最多可以有 11 顆，最少也會有 4 顆。每隔 在主控站的遙控下，監(jiān)控站會進(jìn)行一次偽距測量，利用電離層和氣象數(shù)據(jù)，每 15min 進(jìn)行一次數(shù)據(jù)平滑，然后發(fā)送給主控站。 GPS 是利用測距交會原理確定點的位置來進(jìn)行定位的。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 8 GPS 在 ITS 中主要應(yīng)用于車輛定位、導(dǎo)航和交通管理，是 ITS 的重要組成部分。 GPRS 的傳輸速率可提升至 56 甚至 114Kbps。 SGSN—— 服務(wù) GPRS 支持節(jié)點； GGSN—— 網(wǎng)關(guān) GPRS 支持節(jié)點； PCU —— 分組控制單元； PDN —— 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)； 圖 GPRS系統(tǒng)原理圖 GPRS 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)點 利用 GPRS 進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸具有下面列出的幾項優(yōu)點： (1) 移動通信： GPRS 無線通信打破了過去有線通信的固定位置限制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要隨時增減數(shù)據(jù)傳輸點，極大地拓展了通信的領(lǐng)域。 GPS 設(shè)備采集的位置信息經(jīng)過分析處理后，封裝在 IP 報文中進(jìn)行傳輸，其最大數(shù)據(jù)傳輸效率 90%。圖 示 僅僅描述了城市出租車輛和監(jiān)控中心的通信過程。 汽車行駛記錄儀 處理器S3C44B0 打印機 串口 顯示器 鍵盤 電源 報警部分 打印機 數(shù)據(jù)檢測 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 15 圖 S3C44B0內(nèi)部資源結(jié)構(gòu)圖 汽車行駛記錄儀能否正常、可靠、穩(wěn)定工作在很大程度上取決于處理器的性能的好 壞。加電啟動，再完成初始化之后，用戶如果向該定位終端發(fā)送定位請求，并且是通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)建立無線通信鏈路的形式，終端將同時通過 GPS 定位和 GSRS 兩個模塊獲取位置信息，并且將定位信息傳到 Inter 網(wǎng)上的服務(wù)器。 12864數(shù)據(jù)連接單片機 P1口，雙電源供電。如果汽車沒有停止，則記錄儀繼續(xù)進(jìn)行上述操作，但如果汽車停止運行了，則記錄儀馬上進(jìn)入 20 分鐘延時程序，在 20 分鐘 后，還會進(jìn)行一次汽車是否啟動操作，如果確認(rèn)汽車停止，則記錄儀進(jìn)入休眠狀態(tài)。 圖 汽車行駛速度檢測程序工作流程圖 檢測程序工作流程圖如圖 411所示。 ②強實時性。 (1) μ C/OSⅡ簡介 μ C/OSII 是專門為計算機的嵌入式應(yīng)用 而設(shè)計的實時操作系統(tǒng)，是基于靜態(tài)優(yōu)先級的搶占式（ preemptive）多任務(wù)實時內(nèi)核。其它的任務(wù)優(yōu)先級僅僅按照先后順序依次隨機分配，其實它們之間的優(yōu)先級應(yīng)該是相同的。如果應(yīng)用服務(wù)器不是在本機上安裝，需要輸入應(yīng)用服務(wù)器的 IP。 （ 6）駕駛員智能管理 駕駛員智能管理卡：通過車載終端與事先輸入的駕駛員信息的智能卡的核對（將 IC 卡插入顯示屏卡槽內(nèi)），中心可識別車輛駕駛員的身份及其相關(guān)信息，對防止疲勞駕駛和違反出車安排、違 章查詢等情況，可達(dá)到中心和管理者的遠(yuǎn)程智能管理。軌跡回放可拖動、本地存儲、速度調(diào)節(jié)、打印輸出等。其操作方法為：單擊主 菜單的 “車輛控制 ”?點對點電召或在車輛列表中選擇車輛，單擊右鍵，在彈出菜單中選擇車輛調(diào)度 ?點對點電召，在彈出的撥打電話對話框中填寫相應(yīng)的發(fā)送內(nèi)容（最多 175 個漢字）和回電電話號碼，單擊確定。因此相信該系統(tǒng)應(yīng)用前景將會非常廣闊。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 35 圖 距離監(jiān)控 超速報警 當(dāng)車速達(dá)到最高限速且持續(xù)時間超過設(shè)置的值時觸發(fā)報警，當(dāng)車速未達(dá)到所設(shè)置的最高限速時不產(chǎn)生報警，當(dāng)車速達(dá)到最高限速但未達(dá)到允許持續(xù)時間時，車輛不會報警。其服務(wù)器選用安全、穩(wěn)定、開放的 Linux 操作系統(tǒng)；在 B/S 方式下，用戶端使用普通的瀏覽器，不需安裝其它軟件即可直接使用，極大地方便了廣大中小客戶的使用要求。自動對報警等重點車輛進(jìn)行跟蹤，并聲光提示。延時時間不等。每個任務(wù)都有其優(yōu)先級。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 25 ⑥強穩(wěn)定性，弱交互性。 基于μ C/OSⅡ的任務(wù)調(diào)度 車載智能終端是一個集車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)和汽車行駛記錄儀在一起的復(fù)雜的系統(tǒng)，車載終端正常工作時，要執(zhí)行下面的操作： (1) 需要不斷地接收衛(wèi)星定位信息 (2) 通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控中心發(fā)送數(shù)據(jù)和接收命令信息 (3) 記錄儀不斷監(jiān)測汽車行駛時的各種狀態(tài) 其中，記錄儀不斷監(jiān)測汽車行駛時的各種狀態(tài)又包括監(jiān)測汽車行駛速度，汽車行駛里程等若干操作，如圖所示。圖中虛框內(nèi)同時給出了液晶顯示駕駛員序列號選擇菜單的示意圖。 記錄儀初次安裝到汽車上時，會通過上位機給每個司機分配一個駕駛序列號，該序列號與其駕駛證號相對應(yīng)。 供電，最高工作頻率可達(dá) 25MHz，在 1～ 2 個 MIPS 內(nèi)有很多指令可以完成，速度很快，有兩個 UART1 口；編寫和運行簡單的 TCP/IP/PPP 協(xié)議程序要有片載 4KRAM和 64KFLASH 提供必要的空間；還有充足的 I/O口。當(dāng)汽車上的電氣設(shè)備工作產(chǎn)生火花時就會產(chǎn)生高頻振蕩 ,并以電磁波的形式發(fā)射到空氣中 ,其中點火系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁波頻率高、強度大 ,影響尤為嚴(yán)重。處理器統(tǒng)一對各個模塊進(jìn)行任務(wù)調(diào)度和分配，協(xié)調(diào)完成相應(yīng)功能。 其中，車輛行駛狀態(tài)監(jiān)測主要是指汽車行駛記錄儀在汽車行駛的過程中，不斷對汽車行駛速度、行駛里程、疲勞駕駛時間和各種狀態(tài)量進(jìn)行檢測和存儲，為事故分析及處理提供原始和可靠的資料； 車輛定位主要指可將車輛位置信息，包括經(jīng)度、緯度、方向、速度、時間等，及時傳送回監(jiān)控中心； 信息傳輸主要指用 GPRS 將車輛定位等信息向監(jiān)控中心傳送以及將監(jiān)控中心發(fā)回的調(diào)度命令回送； 緊急報警是指若車輛一旦出現(xiàn)緊急情況，可通過報警按鈕向監(jiān)控中心發(fā)送報警信息，比如車輛行駛在高速公路上，當(dāng)發(fā)生交通事故等異常情況時，可以通過這個功 能向監(jiān)控中心求助，這樣有利于對事故即時處理，將損失降至最小。 (5) 高速傳輸：由于 GPRS 網(wǎng)絡(luò)采取了先進(jìn)的分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸最高理論值可達(dá)。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信 道，建立連接。 （ 5）覆蓋面廣受地理環(huán)境的影 響小。 四個方程式中各個參數(shù)意義如下： X， Y， Z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。 GPS 天線就是由接收機天線和前置放大器這兩部分組成。 地面段的結(jié)構(gòu)為： 1 個主控站、 3 個注入站和 5 個監(jiān)測站。 上海 理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GRS 技術(shù) 衛(wèi)星導(dǎo)航定位是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供的位置、速度及時間等信息來完成對各種目標(biāo)的定位、導(dǎo)航、監(jiān)測和管理。監(jiān)控中心根據(jù) GPRS 向其發(fā)回的汽車全球定位數(shù)據(jù)，能夠在 GIS 地圖上顯示受監(jiān)控車輛的位置。 27 安裝 12 車載終端系統(tǒng)總體的整體流程 該系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)是 GPRS、 GPS 技術(shù)相結(jié)合，利用 GPRS 的數(shù)據(jù)傳輸功能，把它接收到的信息通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)上的無線通信鏈路傳到建立在 Inter 網(wǎng)上的服務(wù)器上。 1 車載研發(fā)的國內(nèi)外現(xiàn)狀 12 汽車行駛記錄儀介紹 31 對車輛的操作 經(jīng) 過 20 多年的發(fā)展，車載終端的研發(fā)已經(jīng)初具規(guī)模，向正規(guī)化和專業(yè)化發(fā)展。左右，各軌道平面升交點的赤經(jīng)相差 60 度。此外，注入站每分鐘會報告一次自己的工作狀態(tài)，并且自動向主控站發(fā)射信號。 微處理器是 GPS 接收機的核心部分，微處理器可以通過指令統(tǒng)一調(diào)節(jié) GPS 接收機的工作。隨著技術(shù)的發(fā)展和完善，目前全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS 已逐步從軍用擴展到民用，主要涉及海、陸、空的導(dǎo)航和定位，使世界交通運輸業(yè)發(fā)生了深刻變革，推動了航天事業(yè)的發(fā)展。 上