引 言

GPS（全球定位系統）的主要應用之一是對車輛進行監控和管理。采用目前最完善的GSM（全球移動通信系統）技術，不僅使企業客戶和個人用戶對車輛的監控管理更準確、快捷，范圍更寬廣，而且大大降低了企業客戶對GPS車輛監控的前期投入費用。只需要一臺電腦，再配上監控管理軟件，便可以對公司或單位內所有安裝GPS的車輛進行全天候、超遠程的監控。這種監控系統主要由GPS無線收發系統和監控系統兩部分組成。

1、 GPS無線收發系統的結構組成

GPS無線收發系統由GPS接收模塊、信息處理模塊、GSM發送模塊3部分組成。結構見圖1。

1.1 GPS信號接收模塊的組成及工作原理

常用的GPS模塊主要由天線單元和接收單元兩大部分組成。天線單元由前置放大器和頻率變換器組成，接收單元由標頻器、頻率合成器、并行信號通道、數字信號處理器、存儲器、串行接口、電源等部分組成。加電后，將自動從天線接收GPS衛星發送的射頻信號，經過一系列的處理過程，通過并行通道完成對視界內最佳位置衛星的跟蹤，測出從衛星到天線的傳播時間，解讀導航電文，從而計算出經緯度、海拔高度、日期、航向等信息。

1．2 信息處理模塊

GPS模塊將導航定位信息通過串口不斷發送出來，通過對這些數據的處理提取所需的經緯度等信息，然后將有用信息按一定協議組裝成數據包傳遞給GSM發送模塊。其硬件組成見圖2。采用AT89C51處理器，由于數據的接收和發送都是通過串口來實現，本文中采用TL16C554來擴展串口，TL16C554是一個整合4通道的異步通信組件，它的每個通道都能與外圍設備進行數據通信，實行串/并或并/串轉換。

1．3 GSM短信發送模塊

使用GSM模塊可以方便地利用GSM網進行通信。主控制器可通過AT命令控制GSM模塊使其發送短消息。GSM模塊與單片機之間采用標準的串行口進行通信，通信的最高波特率可達115.2 kbit/s。GSM。模塊與SIM卡問主要通過SIMCLK和SIMDATA信號線進行數據通信。為了保證發送短消息與短消息到達之間的時間間隔盡量短，選用的SIM卡最好是同一個電信運營商提供的。

2 、后臺監控系統的組成

后臺監控系統由GSM接收模塊和PC機及地理信息管理軟件組成。把接收到的經緯度、海拔高度等信息，通過串口傳送到計算機，然后調用地理信息管理軟件來顯示當前目標所在的位置。其框架結構見圖3。

3、程序設計

3．1 GPS數據的接收處理

GPS定位信息串行輸出格式大多采用美國國家海洋電子協會制定的NMEA-0183通信標準格式。其輸出數據采用的是ASCII碼，內容包含了緯度、經度、高度、速度、日期、時間、航向以及衛星狀況等信息，語句有6種，包括GGA、GLL、GSA、GSV、RMC和VTG。

GPS模塊只要處于工作狀態就會源源不斷地把接收并計算出的GPS導航定位信息通過串口傳送到信息處理模塊中。由于從串口接收的數據幀是一長串ASCII碼字節流，在沒有經過分類提取之前是無法加以利用的。因此，必須通過程序將各個字段的信息從接收到的字節流中提取出來，將其轉化成有實際意義的定位信息數據。對GPS信息進行提取必須首先明確其幀結構，數據幀主要由幀頭、幀尾和幀內數據組成。對于不同的數據幀，其幀頭是不同的，主要有“＄GPGGA”，“＄GPGSA”，“＄GPGSV”以及“＄GPRMC”等。這些幀頭標識了后續幀內數據的組成和結構特點。各幀均以回車符和換行符作為幀尾，標識一幀的結束。對數據幀處理是先對幀頭進行判斷，然后只對感興趣的幀進行數據的提取處理。由于幀內各數據段被逗號分割，因此在處理接收數據時一般首先通過搜尋ASCII碼“＄”來判斷是否是幀頭，接著對幀頭的類別進行識別，然后根據識別出的幀類型和逗號“，”個數確定當前正在讀取的是哪個定位導航參數，并進行相應的提取和存儲。本文中主要對“＄GPGGA”進行分析與處理，程序流程見圖4。

3．2 控制GSM模塊發送短消息

信息提取完畢后，需要控制GSM模塊將信息發送回控制臺。GSM模塊發送短信采用AT指令。首先要設定GSM模塊的短消息工作模式，一種為PDU模式，另一種為文本方式。本文中采用文本方式，AT指令為AT+CMGF=1，GSM模塊返回響應字符串“OK”表示設置成功，否則返回字符串“error”表示設置失敗。然后設定發送號碼，命令控制字為AT+CMGS=“+8613814986825”，GSM模塊返回響應字符“》，接著發送要發送的字符串信息，GSM返回響應字符串”OK“表示短消息發送成功，否則返舊字符串”error“表示失敗。因為GSM對每一條AT命令都有響應字符，所以必須對這些字符進行驗證，否則可能會出錯。

程序流 程圖如圖5所示。

下面給出發送短信的部分程序代碼。

4 、結束語

采用基于GSM網絡的GPS遠端監控系統，便可以很好地對車輛進行監控，根據需要來進行調度。這種系統具有成本低、維護費用低、通信可靠的特點，可以廣泛使用在物流、客運、航空等行業。

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