二 基于GPS-GSM/GPRS的ITS系統(tǒng)設計

 　車載GPS智能終端軟件系統(tǒng)的主要功能是由主程序完成的。主程序采用狀態(tài)機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其總體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

　　其中，（a）為總體流程框圖，（b）為GSM報文處理部分流程圖，（c）為GPS報文處理部分流程圖。終端可以處于8種狀態(tài)：空閑、上傳定位信息、定時上傳定位信息、撥號、通話中、網(wǎng)絡無法連通、GPS無法定位、報警。狀態(tài)間的切換主要由ITS中心通過發(fā)送消息的命令報文控制。 程序工作時先進行初始化工作，然后進入主控制循環(huán)。在主控制循環(huán)中首先檢查GSM數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中是否有完整的GSM數(shù)據(jù)包，如果有則進行解析，并根據(jù)協(xié)議中的控制命令改變終端所處的狀態(tài)。接著判斷GPS數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中是否有完整的GPS數(shù)據(jù)包，如果有則取出并解析出當前的全球定位坐標，以供上傳坐標時使用。最后根據(jù)終端所處的狀態(tài)對終端進行操作，例如：如果終端處于上傳定位消息的狀態(tài)，則控制GSM模塊上傳定的消息。 實驗證明，車載GPS智能終端可以較好地完成終端定位、與ITS中心通訊、報警、撥打車載電話等功能，并且具有成本較低、系統(tǒng)覆蓋面廣、使用維護費用低、通訊可靠等特點。但是，由于系統(tǒng)主要采用GSM系統(tǒng)的短消息進行通訊，因此無法做到實時通訊。在本系統(tǒng)的基礎上稍加改進就可以使用GPRS技術代替短消息進行數(shù)據(jù)傳輸，其“永遠在線”的特點可保證數(shù)據(jù)的實時傳輸。

  　智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System，即ITS）采用信息技術、計算機技術、控制技術等于手段對傳統(tǒng)交通運行系統(tǒng)進行改造，以達到增強系統(tǒng)運行效率、提高系統(tǒng)可靠性和安全性、減少能源消耗和對自然界的污染等目的。ITS總體來說包括四部分：交通信息采集部分、車輛調(diào)度控制部分、電子收費系統(tǒng)和交通信息服務。其中的每個部分都需要車載終端的參與：在交通信息采集部分，需要車載終端提供車輛的準確定位信息和車輛運行情況信息；在車輛調(diào)度控制部分，車載終端作為控制的接收端，負責接收ITS中心的調(diào)度指揮信息；電子收費系統(tǒng)需要車載終端與收費站自動完成付費交易；車載終端還是交通信息服務的接收平臺，把服務顯示給車輛駕駛員和乘客。因此，車載終端是ITS系統(tǒng)中非常重要的組合部分。本文所介紹的“車載GPS智能終端”就是ITS車載終端的一個具體實現(xiàn)。下面詳細介紹車載終端系統(tǒng)的功能與設計實現(xiàn)方法。

　　一 車載GPS智能終端的功能

　　根據(jù)ITS系統(tǒng)的要求，車載GPS智能終端應具有如下功能：

　?。?）車輛定位；

　?。?）終端與ITS控制中心通訊；

　?。?）報警，包括主動報警和自動報警；

　?。?）在必要時進行車內(nèi)監(jiān)聽；

　?。?）在必要時控制汽車熄火；

　?。?）顯示調(diào)度信息。

　　另外，車載GPS智能終端還根據(jù)用戶需要實現(xiàn)了其它功能：

　　（1）可撥打車載電話；

　?。?）限制車輛行駛范圍和行駛時間，監(jiān)控車輛的行駛軌跡等。車載GPS智能終端的這些功能使其特點適用于汽車保險、運輸車隊或出租車隊的管理、調(diào)度等領域。

圖1 ITS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

　目前全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）的技術已經(jīng)比較成熟，使用也非常方便，通過專用的GPS模塊即可方便地獲得車載GPS智能終端所在的全球定位坐標。其定位精度比較高，一般誤小于15m。 如何把定位信息發(fā)送給ITS中心一直是比較難解決的問題之一。以往的ITS系統(tǒng)多采用集群通信系統(tǒng)實現(xiàn)車載終端與ITS中心的通訊。但是這種系統(tǒng)具有覆蓋區(qū)域小、安裝維護費用高、技術復雜等缺點。近兩年隨著GSM/GPRS網(wǎng)在中國的普及，車載終端通過GSM/GPRS網(wǎng)與ITS中心通訊的方式已經(jīng)成為最受歡迎的方式。這主要由于以下原因：

　?。?）GSM/GPRS網(wǎng)覆蓋面廣，目前已經(jīng)遍及我國大部分地區(qū)，包括鄉(xiāng)村和邊遠地區(qū)；

　?。?）無需建網(wǎng)、維護；

　?。?）GSM/GPRS網(wǎng)可靠性高、誤碼率低；

　?。?）使用短消息功能或GPRS進行數(shù)據(jù)傳輸，費用比較低；

　　（5）由于GSM/GPRS技術使用廣泛，提供相應通訊模塊的廠商較多，價格也比較合理。這里設計的ITS系統(tǒng)就是基于GPS衛(wèi)星系統(tǒng)和GSM/GPRS這兩大系統(tǒng)的。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　首先車載GPS智能終端通過GPS衛(wèi)星定位自己的全球坐標；然后以消息或GPRS數(shù)據(jù)通訊方式把定位信息發(fā)送到ITS中心，ITS中心的控制調(diào)度命令也是通過GSM/GPRS網(wǎng)絡發(fā)送到車載GPS智能終端中，終端與ITS中心的通訊符合專用的命令協(xié)議；最后，互聯(lián)網(wǎng)的用戶還可以通過VPN專用網(wǎng)技術或其它安全聯(lián)網(wǎng)技術連接到ITS中心，以控制、查看車載終端的狀態(tài)。

　　三 車載GPS智能終端硬件系統(tǒng)的設計

　　車載GPS智能終端利用單片機與GSM模塊聯(lián)合設計了一個符合經(jīng)濟型終端功能需求的硬件解決方案。其硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

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　　主控單片機采用具有兩個串口的高性能單片機W77E58。在系統(tǒng)中，主控單片機負責接收用戶的手柄輸入信號和GPS輸入信號；對GPS信號進行計算，以獲得當前的經(jīng)、緯度坐標；接收并解析ITS中心發(fā)送的短消息命令，按命令進行上傳定位坐標、報警等操作；另外還負責把系統(tǒng)的運行狀態(tài)及ITS的信息通過液晶屏顯示出來。