【正文】 GSM 類型 小型移動(dòng)基站（ MS） 發(fā)射功耗 在頻率 EGSM900 CLASS 4 下 2W 在頻率 DCS1800 和 PCS1900 CLASS 1 下 1W GPRS 數(shù)據(jù)傳輸 GPRS 下行數(shù)據(jù)傳輸最大 GPRS 上行數(shù)據(jù)傳輸最大 編碼方案： CS1， CS2， CS3， CS4 SIM300 支持 PAP（密碼驗(yàn)證）協(xié)議，此協(xié)議通常用于 PPP 連接 SIM900 集成了 TCP/IP 協(xié)議 短消息 支持點(diǎn)到點(diǎn)短消息移動(dòng)發(fā)送和接受、文本、 PDU 模式 短消息存儲(chǔ)于 SIM 卡中 支持 CSD 和 GPRS 模式的短消息發(fā)送，用戶可以根據(jù)自己的需要來選擇傳輸模式 SIM 接口 支持 和 3V 兩種類型的 SIM 卡 外接天線 通過 50Ω的天線連接器或天線連接板連接 SIM900 是一個(gè) 2 頻的 GSM/GPRS 模塊，工作的頻段為 EGSM 900MHZ 和 DCS 1800MHZ。 GSM 模塊設(shè)計(jì) GSM 模塊在本文中的作用主要有兩個(gè) ,一方面，通過 GSM 模塊的 AT 命令的 AT+CREG 命令來查詢 GSM 基站定位信息，另一方面， 信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 所搜尋到的 GPS 定位信息數(shù)據(jù)以及 GSM 基站定位信 息數(shù)據(jù)需要通過 GSM 模塊的短消息系統(tǒng)發(fā)送出去。目前 GPS 模塊已經(jīng)簡(jiǎn)化到了就剩幾個(gè)接口的地步，包括：電源、地、串口接收和發(fā)送接口以及 GPS 天線接口。 本次選用 MSP430F149 單片機(jī) 。 UCS2編碼用于發(fā)送 Unicode 字符。短消息 SMS(Short Message Service)是 GSM 移動(dòng)電信系統(tǒng)的補(bǔ)充業(yè)務(wù)之一，它借助 GSM 網(wǎng)信令傳遞間隙進(jìn)行傳送，不會(huì)占用話務(wù)信道。首先通過到達(dá)時(shí)間定位（ TOA）測(cè)量的到達(dá)基站時(shí)間信息的處理，得出兩個(gè)基站的到達(dá)時(shí)間 第 14 頁 共 81 頁 差，從而確定一對(duì)雙 曲線， 這對(duì)雙曲線以兩個(gè)基站的位置坐標(biāo)為焦點(diǎn)，移動(dòng)臺(tái)就在雙曲線的一點(diǎn)上， TDOA 定位原理如圖 所示。其中 $GPGGA 是最常用的一種數(shù)據(jù)格式。實(shí)際測(cè)量中，由于衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘之間的鐘差，接收機(jī)實(shí)際觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)到衛(wèi)星之間的距離不是實(shí)際的距離，稱之為偽距。主控站主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對(duì) GPS 鐘改正值 [5]。 G P S 模 塊控 制 單 元G S M 模 塊電 源 模 塊G P S衛(wèi) 星G S M網(wǎng) 絡(luò)目 標(biāo) 手 機(jī) 圖 信息監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖 信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的主要功能是準(zhǔn)確地將箭載回收產(chǎn)品落地后的所在位置經(jīng)度 與緯度信息和 GSM 基站信息，通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到接收手機(jī)端，最終精確定位箭載可回收產(chǎn)品。 制程序 ； 。海灣戰(zhàn)爭(zhēng)期間， GPS 系統(tǒng)尚未完全建成，但初步使用已顯神威。自 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)建成之后， GPS 智能導(dǎo)航系統(tǒng)一經(jīng)問世，即顯示出強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景，并產(chǎn)生了巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。本課題“基于 GSM+GPS 綜合模塊的傳感器信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”就是在這種背景之下提出來的。 首先介紹了國內(nèi)外定位的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，并簡(jiǎn)單介紹了 GPS 定位 知識(shí) 和 GSM相關(guān)知識(shí) ，然后給出了基于 GPS 定位和 GSM 基站定位兩種方法的 信息監(jiān)測(cè)系 統(tǒng) 的系統(tǒng)組成和 性能指標(biāo) 。 GSM 移動(dòng)通信系統(tǒng) (Global System for Mobile Communications)是我國國內(nèi)目前發(fā)展最成熟和 市場(chǎng)占有量最大的一種數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)，基于 GSM 系統(tǒng)用戶的龐大人群，其新業(yè)務(wù)、新功能也是層出不窮 [2]。每顆衛(wèi)星距地面約 萬公里。 另外，前蘇聯(lián)也發(fā)展了自己的全球定位系統(tǒng)： Glonass，同樣也免費(fèi)向民用市場(chǎng)開放使用；國際通信協(xié)會(huì)也有類似 GPS 的系統(tǒng)。首先對(duì)硬件電路的電源模塊電路、 GPS 模塊電路、 GSM 模塊電路以及單片機(jī)控制模塊電路做詳細(xì)說明，然后詳細(xì)介紹軟件的整體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵流程等。經(jīng)近 10 年我國測(cè)繪等部門的使用表明， GPS 以全天候、高精度、自動(dòng)化、高效益等顯著 特點(diǎn)，贏得廣大測(cè)繪工作者的信賴，并成功地應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、動(dòng)力學(xué)等多種學(xué)科，從而給測(cè)繪領(lǐng)域帶來一場(chǎng)深刻的技術(shù)革命 [7]。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善 ，應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟(jì)各種部門，并己經(jīng)逐步深入人們的日常生活。這樣，如果一點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)已知，就可以計(jì)算出另外一點(diǎn)的精確坐標(biāo)。這些小區(qū)小則幾十米，大則上千米?；? A 和 B 之間的接收時(shí)間 差為 t1* =tatb，基站 A 和 C 之間的接收時(shí)間差為 t2*=tatc，然后就可以聯(lián)立兩個(gè)方程來求解，三條曲線 第 15 頁 共 81 頁 的某兩條曲線會(huì)有交點(diǎn)，而這個(gè)交點(diǎn)所在的坐標(biāo)就是我們需要求解得到的移動(dòng)臺(tái)所在位置 M(x， y)的位置坐標(biāo)。這種信息的傳輸是在 GSM 手機(jī)之間或手機(jī)與其他短消息實(shí)體之間通過業(yè)務(wù)中心進(jìn)行文字信息收發(fā)實(shí)現(xiàn)的，其中業(yè)務(wù)中心是獨(dú)立于 GSM 網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)，主要功能是提交、存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)短消息，并完成與 PSTN,inter 等網(wǎng)絡(luò)的互通，以實(shí)現(xiàn)來自其他 SME(Short Message Entity 如 :人工臺(tái) /自 動(dòng)臺(tái)、各種 SP 建立的資訊平臺(tái)等 )的短消息的傳遞 [23]。而且使用 TEXT 可以減少使用 PDU 編碼和解碼部分代碼，可以節(jié)省代碼空間。 GPS 模塊的種類很多，但是其 GPS 接收機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大同小異。其實(shí)物如圖 所示 ，引腳分布如圖 。通過在 GSM 模塊的體積、性能、價(jià)格以及短消息業(yè)務(wù)能力等方面的考慮，本文中選用的是 SIMCOM 公司的一款新型 GSM 模塊—— SIM900。 C to +80176。 SIM900 的波特率范圍從 1200bps 到 115200bps，同時(shí)支持自適應(yīng)波特率 0，當(dāng) SIM900 模塊默認(rèn)為自適應(yīng)波特率的情 況下開機(jī)，就需要輸入“ AT“或者” At“給模塊，才能同步上波特率，否則模塊不會(huì)響應(yīng)。 圖 NEO5Q 接口電路 GPS 天線采用的是內(nèi)置有源陶瓷天線， NEO5Q 的 VCC_RF 必須要和 reserved 管腳相連。 應(yīng)用處理模塊包括：存儲(chǔ)器、處理器以及數(shù)據(jù) I/O 端口、顯示控制和其他外設(shè)，主要作用就是控制多通道相關(guān) 器以及通過對(duì)信號(hào)處理模塊傳輸?shù)男盘?hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入的處理，最終得出用戶所需要的 GPS 信息數(shù)據(jù)。 GSM 模塊： GSM 模塊波特率為 9600，用來使信標(biāo)機(jī)連接到 GSM 網(wǎng)絡(luò)并發(fā)送定位信息，同時(shí)搜尋基站信息定位。每一條命令很容易讀懂，實(shí)現(xiàn)起 來也很容易；缺點(diǎn)是不能收發(fā)中文短信。移動(dòng)臺(tái) (MS)是直接由用戶使用完成移動(dòng)通信的設(shè)備；基站子系統(tǒng) (BSS)是 GSM 系統(tǒng)中與無線蜂窩方式關(guān)系最直接的基本的組成部分，它通過無線接口直接與移動(dòng)臺(tái)相連，負(fù)責(zé)發(fā)送接收和無線資源的 管理；網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)(NSS)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，它對(duì) GSM 移動(dòng)用戶之間及移動(dòng)用戶與其他通信網(wǎng)用戶之間通信起著交換、連接與管理的功能。以基站坐標(biāo)為圓心，以 R 為半徑，就可以看出移動(dòng)臺(tái)必在這個(gè)圓周上，同樣的對(duì)第二個(gè)基站進(jìn)行如此操作，也會(huì)得到一個(gè)圓周， 移動(dòng)臺(tái)也同樣在這個(gè)有圓周上，這是就只剩下兩個(gè)位置可供選擇，如此對(duì)第三個(gè)基站做同樣的處理，三個(gè)圓周相交的那一點(diǎn)就是移動(dòng)臺(tái)的位置 [17]。目前廣泛采用的是 版本。這一位置在 WGS84 坐標(biāo)系中是唯一，所以稱為絕對(duì)定位。 地面監(jiān)控部分包括四個(gè)監(jiān)控站、一個(gè)上行注入站和一個(gè)主控站。系統(tǒng)的組成除了 信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 外還包括 GPS 衛(wèi)星、 GSM 網(wǎng)絡(luò)基站及指定手機(jī)。 GPS 模塊將接收到的位置信息傳送到 MSP430 單片機(jī)， MSP430 單片機(jī)將處理過的位置信息傳送至 GSM 模塊。預(yù)計(jì)到 2020 年，“伽利略”計(jì)劃的經(jīng)濟(jì)收益將達(dá) 740 億歐元。 課題的來源、研究目的和意義 本課題來源于某科研項(xiàng)目，其主要功能就是在箭載可回收產(chǎn)品上安裝遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè)裝置，在箭載可回收產(chǎn)品硬著陸的過程中和著陸后的一定時(shí)間內(nèi)， 遠(yuǎn)程信息監(jiān)測(cè)裝置保持工作狀態(tài)，將可回收產(chǎn)品所在位置的定位信息發(fā)送給一個(gè)指定的手機(jī)，這些定位信息是通過 GSM 網(wǎng)絡(luò)的 SMS 服務(wù)平臺(tái)以短消息的形式進(jìn)行傳送的。 第 1 頁 共 81 頁 1 緒論 課題的研究背景 眾所周知，航天領(lǐng)域的快速發(fā)展，給人類的生活帶來了很大的變化和益處，其應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，不論是科技、經(jīng)濟(jì)還是對(duì)未來的展望都使人們有了全新的認(rèn)識(shí)。 關(guān)鍵詞 ： GPS， GSM，定位，基站，短消息 The designe Of Position Searching Device based on GPS and GSM short message Abstract With increasingly close ties between the GSM work and GPS technology, the short message service of GSM system quickly became a new channels of establish munication link and data transmission in the application of the GPS positioning system. In order to solve the problem that the recyclable products is difficult to find,the Information Monitoring System Through GPS positioning and GSM base station location to get the exact latitude and longitude information and base station information, and then the information will be sent in the form of GSM short message . This paper describes the develop status and trends of domestic and international positioning first, and introduces the knowledge of GPS positioning and the knowledge of GSM, and then gives the ponents and the performance indicators of the monitoring system based on two methods of GPS positioning and GSM base stations positioning. In this paper, there ie a detailed description of parts of the module of the hardware, Including the power module circuit, GPS module circuit, GSM module circuit and microcontroller control module. One of the GPS module for receiving GPS latitude and longitude information, GSM module to send short messages via AT mands and queries GSM base station location information, the control of two modules to achieve through the microcontroller serial munication. In addition, by the watchdog program, serial munication program, GPS data extraction procedures and the GSM short message sending procedures for the preparation of the positioning device to plete the overall design process, and then details the key part of the positioning device debugging, includingthe AT mand port Communications testing, antenna testing, missioning. Protection against the problem of monitoring system, the paper first choice and design from the chip up to consider, then describes the process of protection issues that need atten