【導(dǎo)讀】信息時代，高精度的導(dǎo)航定位技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍愈來愈廣。經(jīng)濟各個部門，并開始逐步深入人們的日常生活。目前GPS定位已經(jīng)廣泛應(yīng)用于船舶、GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)也能夠提供位置服務(wù)。大大降低，甚至無法進(jìn)行正常的導(dǎo)航和定位。能彌補GPS定位的這一缺點，并且GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)能將位置信息傳送到遠(yuǎn)端。點，克服了他們各自的不足，性能明顯提高。課題的研究設(shè)想...

　　

【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 20 第 4 章 定位終端軟件的設(shè)計和實現(xiàn) 軟件體系結(jié)構(gòu) 整個系統(tǒng)的軟件由主控模塊、 GSM 模塊、 GPS 模塊、 LCD 顯示模塊和串口操作模塊五部分構(gòu)成，如圖 所示。 主控模塊完成 MCU 初始化 (包括外接時鐘的設(shè)置、開啟兩個串口中斷、串口波特率的設(shè)置等 )、 GSM 和 GPS 消息的初始化、調(diào)用 GSM 模塊和 GPS 模塊提供的函數(shù)、調(diào)用 LCD 模塊以顯示運行狀態(tài)信息。 GSM 模塊完成短消息的讀取、解析和發(fā)送， STK 命令的調(diào)用，位置請求消息和網(wǎng)絡(luò)定位消息的判斷等操作 。 GPS 模塊完成 GPS 消息的讀取、解析和對 GFRMC 消息的抽取。 LCD 顯示模塊完成對 MCU、 GSM 模塊、 GPS 模塊運行狀態(tài)的顯示以提示用戶進(jìn)行相關(guān)的操作。 串口 操作模塊完成收發(fā)緩沖區(qū)的管理，以及數(shù)據(jù)在收發(fā)緩沖區(qū)和消息緩沖 區(qū)之間的交換 。 主 控 模 塊G S M模 塊串 口 操 作 模 塊G P S模 塊L C D顯 示 模 塊 圖 軟件體系結(jié)構(gòu) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 主控模塊的主要功能及流程 主控模塊實現(xiàn)程序流程圖如圖所示 系 統(tǒng) 初 始 化 ： 主 要 設(shè) 置 串 口 波 特 率G S M 模 塊 初 始 化M C U 進(jìn) 入 低 功 耗 模式存 放 短 消 息 空 間 的 S m P a r a m 置 0收 到 新 消 息 嗎號 碼 是 1 5 8 4 ？消 息 已 存 入 S m P a r a m 中可 調(diào) 試 輸 出 其 中 的 某 些 字處 理 網(wǎng) 絡(luò) 位 置 消 息 ， 將 新 參 數(shù) 填入 S m P a r a m 中 ， 此 時 填 入 請 求 號碼通 過 G S M S e n d M e s s a g e 發(fā) 送消 息 給 用 戶處 理 G P S 消 息 ， 并 提 出 其 中的 R M C 消 息將 新 參 數(shù) 填 入 S m P a r a m 中 ，并 記 錄 請 求 號 碼通 過 G S M S e n d M e s s a g e 發(fā) 送消 息 給 用 戶通 過 G P R S 發(fā) 出 R M C 消 息 到控 制 中 心調(diào) 用 S T K 網(wǎng) 絡(luò) 定 位 過 程通 過 G P R S 發(fā) 出 網(wǎng) 絡(luò) 位 置 消 息到 控 制 中 心N O O KN OY E SY E SN O開 始 圖 主控模塊軟件流程圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 GPS 定位主要流程 GPS 模塊輸出的 GPS 定位信息服從 NMEA0183 通信標(biāo)準(zhǔn)。 NMEA 的輸出數(shù)據(jù)采用的是 ASCII 碼，其內(nèi)容包含了緯度、經(jīng)度、高度、速度、航向以及衛(wèi)星狀況等信息，GPS 消息具有 6 種不同的消息類型，包括 GGA、 GSV、 RMC 和 VTG。這里我們只抽取 RMC 記錄語句，因為它包含了所有信息，它的格式為 $GPRMC,I， 2， 3， 4， 5， 6， 7， 8， 9， 10， 11*hhCRLF 1 當(dāng)前位置的格林尼治時間，格式為 hhmmss； 2 狀態(tài)， A 為有效位置， v 為非有效接收警告，即當(dāng)前天線視野上方的衛(wèi)星個數(shù)少于 3 顆； 3 緯度，格式為 ； 4 標(biāo)明南北半球， N 為北半球， s 為南半球； 5 經(jīng)度，格式為 ； 6 標(biāo)明東西半球， E 為東半球， w 為西半球； 7 地面上的 GPS 接收器的移動范圍，范圍為 ； 8 方位角，范圍為 176。176。； 9 日期，格式為 ddmmyy； 10地磁變化，從 176。176。； 11地磁變化方向，為 E 或 w。 具體的程序流程如下圖所示 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 系 統(tǒng) 初 始 化M C U 進(jìn) 入 低 功 耗 模式接 收 位 置 請 求檢 查 接 收 情 況調(diào) 出 發(fā) 送 請 求 的 號碼讀 取 G P S 信 息調(diào) 試 輸 出G P S 信 息內(nèi) 容提 示 用 戶沒 有 G P S信 息發(fā) 送 消 息 到 申 請 號碼編 制 回 復(fù) 短 消 息 內(nèi)容提 示 用 戶 重 啟 系 統(tǒng)G P S 模 塊 系 統(tǒng) 初 始 化 失 敗 G P S 模 塊 系 統(tǒng) 初 始 化 成 功未收到返回收 到收 到 G P S 信息未 收 到 G P S信 息開 始 圖 GPS 定位模塊軟件流程圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 GSM網(wǎng)絡(luò)定位主要流程 圖 GPS 定位模塊軟件流程圖 GSM 模塊 主要采用 AT 指令完成短消息的讀取和發(fā)送。不同廠家生產(chǎn)的 GSM 模塊的 AT 命令集會稍有不同。具體可以參考各個廠家的 Data Sheet 和《 AT 命令用戶手冊》等資料．比如發(fā)送一條消息可以采用 AT+CMGS 命令，接收一條短消息可用 AT+CMGR命令完成。 GSM AT 指令集，是由諾基亞、愛立信、摩托羅拉和 HP 等廠家共同為 GSM 系統(tǒng)研制的，使用 AT 命令集可以控制和管理與 GSM 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的各種業(yè)務(wù)，其中包含了對GSM/GPRS 模塊的基本配置、對 SMS(ShortMessage Service)的控制、 STK 命令、有關(guān)GPRS 功能的命令等等。因為設(shè)計任務(wù)中重點涉及的是短消息業(yè)務(wù)， GPRS 功能和通過STK 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位，所以下面只介紹部分通用控制命令； AT+CMGC： Send an SMS mand(發(fā)出一條短消息命令 ) AT+CMGF： Select SMS message format(選擇短消息信息格式： OPDU； 1文本 ) AT+CMGL： List SMS message from preferred store(列出 SIM 卡中的短消息信息格式 ) PDU/text： 0/“REC UNREAD”為未讀 1/“REC READ”為已讀 2/“STO UNSENT”為待發(fā) 3/“STO SENT”為已發(fā) 4/“ALL”為全部的 AT+CMGR： Read SMS message(讀短消息 ) AT+CMGS： Send SMS message(發(fā)送短消息 ) AT+CSCA： SMS service center address(短消息中心地址 ) GSM 模塊除了能實現(xiàn)對短消息的操作外，還能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位功能。目前，中國移動公司和中國聯(lián)通公司都開通了位置服務(wù)功能。只要選用支持 STK 的 SIM 卡，并且當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)開通了位置服務(wù)，即可通過 STK 命令得到位置信息。 STK 是一種較大容量的 SIM 卡，它包括：結(jié)構(gòu)、文件、數(shù)據(jù)和協(xié)議的集合，由運營商和 SIM 卡提供商在 STK 卡上共同開發(fā)了菜單式的應(yīng)用程序。 STK 開發(fā)中， Proactive Command 起著關(guān)鍵作用。 Proactive Command 使 SIM 卡可與用戶和網(wǎng)絡(luò)交互信息，它包括十多種命令。這里介紹兩個典型命令： Getlnput 命令發(fā)送一個查詢，并要求用戶輸入。輸入連同終端反饋報告一起發(fā)給SIM 卡?？蛇x擇設(shè)定最短或最長的輸入長度、接收數(shù)字或全部 SMS 字符串。 SetUpMenu 可在電話的標(biāo)準(zhǔn) 選單中建立一個定制選單，用戶可在多個選擇中擇一個。 當(dāng)用戶通過這些命令選定所需的功能之后， SIM 卡向系統(tǒng)發(fā)送功能請求短信息，業(yè)務(wù)平臺通過完成這些功能請求來向用戶提供服務(wù)。所以，只要業(yè)務(wù)平臺提供定位服務(wù)，定位終端即可通過 STK 命令獲取位置消息。 STK 命令會因 GSM 模塊生產(chǎn)廠家的不同而稍有差別，具體可以參考廠家的《 STK 命令用戶手冊》等相關(guān)資料。 通過 GSM 模塊實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位的程序流程圖如圖 所示 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 系 統(tǒng) 初 始 化M C U 進(jìn) 入 低 功 耗 模式接 收 位 置 請 求檢 查 接 收 情 況提 取 短 消 息 號 碼使 用 S T K 命 令 發(fā)送 位 置 請 求調(diào) 試 輸 出G S M 信 息內(nèi) 容提 示 用 戶沒 有 G S M信 息發(fā) 送 消 息 到 申 請 號碼編 制 回 復(fù) 短 消 息 內(nèi)容提 示 用 戶 重 啟 系 統(tǒng)G S M 模 塊 系 統(tǒng) 初 始 化 失 敗 G S M 模 塊 系 統(tǒng) 初 始 化 成 功未收到返回收 到收 到 G S M網(wǎng) 絡(luò) 定 位 信息未 收 到G S M 網(wǎng) 絡(luò)定 位 信 息定 位 請 求開 始 圖 GSM 定位模塊軟件流程圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 其中 STK 編程涉 及的主要流程如下圖所示： W A V E C O MM o d u l eC u s t o m e rA p p l i c a t i o n+ S T S F = X . X X X X X+ S T I N = X+ S T G I = X+ S T G I+ S T C R = X+ S T G R = X . X X X X X 圖 通用 STK 流程 該流程是用戶程序和 GSM/GPRS 模塊的 STK 功能交互的通用的流程，而不同廠家的模塊使用的具體 AT 指令實現(xiàn)會各不相同，使用展訊公司 SM5100B 的 GSM/GPRS模塊的 STK 功能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)定位消息獲取對應(yīng)的 AT 指令序列如下： 序號 命令 執(zhí)行結(jié)果 1 AT+STGI=0 +STG”8052A8611F57305E26” +STGI： I1280621176848FAB4EFDSB48BCI” +STGI： 212806211768477ED4FEl7F453D1” +STGI312” 80621176847CBE54C16388350” +STGI4,12” 806211768452A8611F529624B” OK // 秒 2 AT+STGR=0,1,6 OK +STlN:6// 3 AT+STGI=6 +STGII,5,80621176844F4D7F6E” +STGI2,5,804ED676844F4D7F6” +STGI3l805A31E5096F78FBE” +STGl4,58051FA884C5BFC822” STGI5,5808353557BAl7406” OK // 秒 4 AT+STGR=6,1,1 OK +STIN:6// 秒 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 5 AT+STGI=6 +STGI:I,3806211572854EA91CC” +S39。I39。GI:2,3” +S39。I39。GI:3,3805E2E2A9” OK // 秒 6 AT+STGR=6,1,1 OK +STIN:6// 秒 7 AT+STGI=6 +STGI:I,28077ED4Fel” +STGI:2,2, 805F694Fel” OK // 秒 8 AT+STGR=6,1,1 OK +STIN:9// 秒 9 AT+STGI=9 +STBI: 806D88606F53D1900141i2D” OK +SIND:6 +SIND:11 +SIND:11 // 秒 10 AT+STGI=6 +STGI:I,2, 8077E,D4Fek” +STGI:2,2, 805F694Fel” OK // 秒 11 AT+STGR=99 +STIN:99 // 秒 共十一條命令，發(fā)送完之后即可完成網(wǎng)絡(luò)定位消息的獲取。然后讀取 SIM 卡中的定位消息即可，主要是對單片機中的串口 1 進(jìn)行操作，發(fā)送字符串形式的 AT 命令。 模塊中漢字編碼均采用 UNICODE 編碼。但是定位終端只考慮消息的號碼，不用解析消息內(nèi)容，所以定位終端軟件設(shè)計不用考慮 UNICODE 到漢字顯示的轉(zhuǎn)換問題。而支持漢字顯示的問題要在監(jiān)控中心的軟件設(shè)計和實現(xiàn)中考慮。 GPRS 傳輸數(shù)據(jù)主要流程 通過 GPRS 發(fā)送數(shù)據(jù)的 AT 指令的命令序列如下所示 ： 序號 命令 執(zhí)行結(jié)果 1 AT+CGACT= OK 2 AT+SDATACONF=1,“ TCP”，“ ” ,7000 OK 3 AT+SDATASTART= OK 4 AT+SSTRSEND=1,“ HeUoWorld!FromJiangxim” OK 5 AT+SDATASTART=1， 0 OK 6 AT+CGACT=0 OK 共五條命令，發(fā)送完之后即可完成通過 GPRS 發(fā)送消息。主要是 對單片中的串口 1進(jìn)行操作，發(fā)送字符串的 AT 命令。 對以上指令流程的解釋： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 28 （ 1）連接服務(wù)器： AT+CGACT=1,1 //Activate GPItS OK AT+SDATACONF=1,TCP,2020//設(shè)置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型， IP 地址和端口 0K