GPS車(chē)輛衛星定位模拟系統設計 (1)

發布日期: 2012-03-07
生成日期: 2022/6/1
發布人: 衛通達
信息來源: 微計算機信息

1.引言
目前車(chē)載技(jì )術已經非常成熟，它廣泛應用(yòng)于私家車(chē)的防盜跟蹤，物(wù)流用(yòng)車(chē)的調度控制，出租車(chē)的電(diàn)招安(ān)防，公(gōng)交車(chē)的智能(néng)報站電(diàn)子站牌等等，而且它價格也變得十分(fēn)便宜。市場上幾百元就能(néng)買得到[1]。它的核心技(jì )術就是GPS,而電(diàn)子地又(yòu)是GPS的靈魂，隻有(yǒu)通過它才能(néng)實現車(chē)輛的定位，當确定了車(chē)輛位置之後，通過無線(xiàn)傳輸把數據發到第三方，這樣就可(kě)以實現車(chē)載定位，根據這種技(jì )術，我們建立了一種能(néng)夠模拟車(chē)輛運行的模型，它能(néng)通過GPS定位系統确定車(chē)輛的位置，通過無線(xiàn)傳輸系統，把車(chē)輛的位置信息發送到控制中(zhōng)心，再有(yǒu)控制中(zhōng)心時發送控制指令給車(chē)輛，讓車(chē)輛到達指定的位置，也就是建立了一種通過GPS/GSM“無人駕駛”車(chē)輛系統的模型，當然這種模型是建立在高速公(gōng)路上的，當司機開上高速公(gōng)路以後可(kě)以通過控制按鈕向工(gōng)作(zuò)站發出指令，工(gōng)作(zuò)站确認後，在告知司機，此後車(chē)輛進入“無人駕駛”狀态，車(chē)的行使由控制中(zhōng)心決定，當到高速公(gōng)路出口時控制中(zhōng)心會告知司機這時又(yòu)會把車(chē)的駕駛權交還給用(yòng)戶，為(wèi)了防止意外發生，用(yòng)戶還可(kě)以随時中(zhōng)斷與控制中(zhōng)心的連接。
本系統模拟了這一模型，把GSM作(zuò)為(wèi)數據傳輸的媒介，用(yòng)PC機當作(zuò)是控制中(zhōng)心，用(yòng)小(xiǎo)車(chē)代替車(chē)輛，在校園裏模拟車(chē)輛的運行，首先由GPS發出位置信息，再由GSM把信息傳送給PC機，經過PC機處理(lǐ)，顯示小(xiǎo)車(chē)在地圖上的位置，再由PC機在發出指令，通過GSM把指令傳送給小(xiǎo)車(chē)，小(xiǎo)車(chē)在執行指令。

圖1. 無人駕駛控制系統模型

2.系統實現理(lǐ)論概述
     GPS目前空間衛星星座部分(fēn)共有(yǒu)二十四顆衛星,其中(zhōng)二十一顆工(gōng)作(zuò)衛星,三顆在軌備用(yòng)衛星。每顆衛星都裝(zhuāng)有(yǒu)4 台高精(jīng)度電(diàn)子鍾,為(wèi)GPS 定位提供高精(jīng)度的時間标準。用(yòng)戶設備主要由GPS 接收硬件和數據處理(lǐ)軟件,以及微處理(lǐ)器及其終端設備組成。
    GSM 網絡是國(guó)内覆蓋範圍最廣，應用(yòng)最普遍的無線(xiàn)通信網絡。它傳輸速度快，單個數據傳輸價格便宜，不占用(yòng)話音，及其雙向傳輸的性能(néng)，可(kě)方便地實現對于采集站設備的信息采集和遠(yuǎn)程控制，實現遙控、遙測等。因此，使用(yòng)GSM是作(zuò)無線(xiàn)通訊是十分(fēn)合理(lǐ)的。
3.系統實現方案設計
    在設計中(zhōng)使用(yòng)了Trimble公(gōng)司的GPS模塊用(yòng)于小(xiǎo)車(chē)定位，使用(yòng)了兩個西門子公(gōng)司的GSM模塊用(yòng)于小(xiǎo)車(chē)和PC機的無線(xiàn)數據傳輸，通過按鍵輸入完成小(xiǎo)車(chē)部分(fēn)的設置，用(yòng)液晶顯示當前的信息，而在PC機上用(yòng)串口和GSM模塊通信，再由基于VB平台所編寫的電(diàn)子地圖上顯示出來。
4．硬件系統設計
4.1電(diàn)源穩壓部分(fēn)
本系統的電(diàn)源為(wèi)7.5V,而單片機的工(gōng)作(zuò)電(diàn)壓為(wèi)5V,LM7805是5V支流穩壓電(diàn)源芯片片。

圖2 系統電(diàn)源
4.2 GPS接口電(diàn)路
由于51系列單片機的電(diàn)平為(wèi)TTL電(diàn)平，而GPS模塊為(wèi)3.3V供電(diàn)，所以選用(yòng)LM1117作(zuò)為(wèi)GPS模塊的電(diàn)源，通信部分(fēn)選用(yòng)了MAX3232把3.3V的邏輯電(diàn)平轉換成232電(diàn)平。

圖3 GPS接口電(diàn)路圖
4.3GSM接口電(diàn)路
在GSM模塊的使用(yòng)中(zhōng)，它的供電(diàn)範圍很(hěn)寬7.5～24V,而且它的輸出電(diàn)平為(wèi)232電(diàn)平這樣就可(kě)以這接引出串口通信數據線(xiàn)。
4.4 GSM/GPS控制部分(fēn)
由于我們使用(yòng)的單片機隻有(yǒu)一個串口，這就要我們對串口進行切換，我們選用(yòng)的是繼電(diàn)器，但由于單片機的I/O口驅動電(diàn)流很(hěn)小(xiǎo)，繼電(diàn)器不能(néng)工(gōng)作(zuò)，這樣我們采用(yòng)ULN2003作(zuò)為(wèi)驅動，它是反向驅動開路輸出達林頓，如圖2，我們采用(yòng)單片機管電(diàn)流的方式驅動繼電(diàn)器。

圖5 GSM/GPS控制部分(fēn)

4.5電(diàn)機控制部分(fēn)
電(diàn)機控制部分(fēn)我們采用(yòng)繼承電(diàn)機驅動芯片L298,它的性能(néng)比較穩定，而驅動電(diàn)流較大。其電(diàn)路圖如下。
4.6顯示部分(fēn)
在顯示部分(fēn)我們采用(yòng)12864液晶，為(wèi)了使硬件結構簡單我們采用(yòng)了串行方式。

5.軟件實現

圖7 小(xiǎo)車(chē)控制部分(fēn)流程圖

6．結論
本系統實現了GPS車(chē)輛定位系統的模拟運行。利用(yòng)GSM作(zuò)為(wèi)數據傳輸介質(zhì)，實驗小(xiǎo)車(chē)代替實際車(chē)輛，由PC機作(zuò)為(wèi)車(chē)輛控制中(zhōng)心，對小(xiǎo)車(chē)位置信息進行處理(lǐ)并指揮小(xiǎo)車(chē)運動。經過軟件測試系統實現了小(xiǎo)車(chē)位置的采集，而且發出指令也能(néng)讓小(xiǎo)車(chē)接收，并執行。
本文(wén)作(zuò)者創新(xīn)點：将單片機、GPS、GPRS三個技(jì )術加以綜合，并且合理(lǐ)有(yǒu)效的應用(yòng)到車(chē)輛監控系統中(zhōng)，實現了車(chē)輛的實時監控調度，提高車(chē)輛的安(ān)全性與工(gōng)作(zuò)運行效率。該系統已在我校校園巡邏車(chē)系統上運行，為(wèi)學(xué)校節省近萬元資金。實踐證明本系統的通訊功能(néng)運行可(kě)靠，設計合理(lǐ)。

整理(lǐ)：洪麓豐