GPS设备（精选7篇）
GPS设备 篇1
1 概述
随着我国铁路GSM-R网络建设的不断推进, 网络覆盖的范围越来越广, 新建铁路基本覆盖了GSM-R网络, 既有铁路GSM-R网络覆盖的改造正在有序实施。我国铁路装备现代化水平也在同步提高, 机车综合无线通信设备 (CIR) 正逐步成为新一代列车无线调度通信的主要车载装备。目前我国铁路所有动车组和新造大功率机车都安装了标准型CIR, 既有机车的改造也将使用小型CIR代替传统无线列调机车电台。
在G S M-R网络中融入G P R S网络, 是我国铁路GSM-R网络的技术特点, 为铁路信息化数据传输提供了重要的网络平台。作为新一代列车无线调度通信车载装备, CIR由主控制单元、GSM-R话音单元、GSM-R数据单元、卫星定位单元 (目前采用GPS定位) 、记录单元、450 MHz机车电台单元、电源单元和接口单元等组成, 既能满足我国新建铁路GSM-R数字移动通信网络话音调度通信和数据传输通信的应用需求, 又兼容了传统模拟制式450 MHz无线列调话音通信和数据传输通信的应用要求。
在我国, 列车运行在GSM-R网络覆盖区段时, 使用GSM-R进行调度通信;运行在没有GSM-R网络覆盖区段时, 继续采用传统450 MHz频段模拟制式进行调度通信。如果列车需跨区段运行, 则通过CIR的GPS定位单元内部设定数据信息, 根据列车运行的位置, 自动实现CIR在450 MHz通信模式和GSM-R通信模式之间切换。
目前, GPS定位单元所采用的这种技术方案基本满足CIR调度通信应用的要求, 但通过一段时间的应用也发现了一些问题。
2 GPS单元使用现状及存在问题
根据铁道部有关技术条件要求, 目前CIR使用的GPS单元内部设计了一个板载数据库, 用于存储各运行线路的数据, 实际应用中主要解决以下问题。
(1) 在450 MHz通信区段, 根据GPS定位信息确定的列车实际运行位置, 向CIR主控制单元输出当前的线路和区段名称、线路代码、通信制式和通信频率等。根据数据库中预先设定的切换点位置, 实现不同通信制式和工作频点的自动切换。
(2) 在GSM-R通信区段, 根据GPS定位信息确定的列车实际运行位置, 向CIR主控制单元输出当前的线路和区段名称、线路代码, 前方车站、本地车站、后方车站的名称和车站值班台的ISDN号码, 当前调度区段调度台的ISDN号码等。
(3) 在450 MHz与GSM-R切换区段, 根据数据库中预先设定的切换点位置, 通过列车的GPS定位信息实现450 MHz和GSM-R通信模式的自动切换。
(4) 在多条运行线路并行且距离较近, GPS定位信息无法区分时, 或在GSM-R区段多条运行线路共用GSM-R基站小区时, 根据数据库中预先设定区域向CIR主控单元、操作显示终端 (MMI) 等输出运行线路列表信息, 供司机选择当前的运行线路。
(5) 为CIR系统提供标准时钟信息。
自CIR开通应用以来, 经过不断修改和完善, 基本满足当前实际应用的要求, 同时也存在一些问题。
(1) 线路数据库保存在CIR的GPS单元存储器中, 而CIR设备又安装在列车上, 随着新建线路的增加和既有线路的改造, 需要不断更新和维护GPS单元的线路数据库, 对分散在各列车上的线路数据库逐台进行更新工作量很大。
(2) 同一铁路局内, 机车隶属不同机务段、动车隶属不同动车段, 即使增加或修改支线数据、走行线数据等, 都要修改GPS单元线路数据库, 频繁更改造成现场不同列车上的线路数据库版本不统一, 对各GPS单元中所含线路数据也不易掌握, 运用管理比较困难。
(3) 不同厂家CIR设备的GPS单元, 线路数据库结构不统一, 更新维护方法也不一致, 现场数据库的编辑维护很不方便, 升级管理困难。
(4) 列车运行交路很多, 列车回库时间很难掌握, 各列车上GPS单元线路数据库更新不能同步完成, 数据更新周期较长。
(5) 列车运行交路不固定, 列车调拨也比较频繁, CIR数据库的更新管理难以跟踪。
(6) 如果列车需长交路跨区段运行, 因运行线路 (或区段) 隶属不同铁路局, 当线路数据出现修改时, 不同铁路局的数据修改很难同步完成, 容易对实际应用造成影响。
(7) 数据库容量受限, 定位精度也不够高, 不便于以后的发展。
(8) 数据库分散在各个列车上, 无法做到资源共享, 不利于未来铁路应用业务的发展。
为解决这些问题, 厂家和用户进行了一些探索, 如统一接口定义, 规范GPS单元数据库升级方法等。但数据库分散、更新维护工作量大、数据库更新管理困难、更新周期长等根本问题依然存在。为解决这些问题, 可考虑采用将GPS数据信息进行集中处理的技术方案。
3 GPS数据信息集中处理技术方案
3.1 技术原理
我国铁路数据信息网络的发展和完善为GPS数据信息集中处理提供了保障, 线路数据库的集中存储、GPS数据信息的集中处理也为我国铁路数据信息网云计算技术的相关应用创造了条件。云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力, 进而减少用户终端的处理负担, 最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备, 并能按需享受“云”的强大计算处理能力。我国铁路的数据信息网越来越完善, 各种业务的应用服务器也越来越多。如果将铁路数据信息网看成一个“云”, 列车上的车载CIR就是一个用户终端, 网络中不同功能的数据处理服务器可通过通用分组无线服务业务 (GPRS) 网络为车载CIR用户提供多种应用服务。
根据我国的实际情况, 按照铁道部GSM-R相关技术条件的规定, 铁路行车调度信息、铁路设施维护管理信息、旅客服务信息, 以及其他服务信息均可采用GPRS方式进行数据传输。目前使用GPRS进行数据传输的行车调度信息主要包括无线车次号校核信息和调度命令信息等, 用于处理此类业务的是GPRS接口服务器 (GRIS) , 每个铁路局根据线路情况设置1个或多个GRIS。
如果将G P S数据信息进行集中处理, 可考虑在各铁路局地面数据网络中增设一台G P S信息应用服务器 (GIS) , 用于集中处理各机车CIR所需列车行车调度通信信息。这种方案进一步弱化了CIR中GPS单元数据处理能力, GPS单元仅简单输出GPS的原始信息, 将GPS单元中的数据库和数据处理能力移植到地面GIS服务器中。各车载CIR通过GPRS网络向GIS报告本列车的运行位置信息, GIS通过多线程并行计算分析将各列车所需的行车调度通信信息反馈给各车载CIR。
铁路局增设的GIS服务器应存储本局管内各条线路的GPS应用数据信息, 其中至少应包含线路GPS信息、公里标信息、小区和位置区信息、线路名称、区段名称、线路代码、工作模式、车站一名称、车站一值班台电话号码、车站二名称、车站二值班台电话号码、车站三名称、车站三值班台电话号码、车站四名称、车站四值班台电话号码、当前行车调度台电话号码以及线路列表等信息。
如果列车长交路跨区段运行, 目标GRIS和GIS的IP地址应根据列车运行位置进行更新, 当前GRIS和GIS的IP地址分配和运行过程中目标GRIS和GIS的IP地址更新可以通过GPRS归属服务器 (GROS) 完成。增加GIS服务器后, 地面GPRS网络结构见图1。
3.2 主要工作流程
(1) CIR开机, GSM-R数据单元获取IP地址后, 向GROS申请当前GRIS的IP地址的同时申请当前GIS的IP地址, GROS返回当前GRIS的IP地址和GIS的IP地址。
(2) CIR获取到当前GIS的IP地址后, 向GIS服务器报告列车当前位置信息。
(3) GIS服务器根据列车当前位置进行分析判断, 如果存在需要选择的线路列表则向CIR反馈线路列表信息;CIR收到列表信息后, 在MMI显示并语音提醒司机选择线;司机进行选线操作后, CIR向GIS报告当前的运行线路;GIS收到确定线路后, 向CIR返回当前行车调度通信所需要的数据信息。如果司机未进行选线操作则, GIS每间隔一定时间 (可根据实际应用要求确定) 重发线路列表。
(4) GIS服务器根据列车当前的位置信息进行分析判断, 如果不存在线路选择列表则直接向CIR返回当前行车调度通信需要的数据信息。
(5) 列车运行过程中, 每间隔一定时间 (可根据实际应用要求确定) 向GIS报告当前列车位置信息, GIS向CIR返回当前行车调度通信所需数据。
(6) 当G I S发现列车位置超出本局管范围时, 向GROS发送GIS目标IP地址更新请求, GROS向CIR返回目标GIS的IP地址。
(7) CIR收到更新后的GIS目标IP地址后, 向新的IP地址报告列车位置信息。
3.3 主要优点
采用将GPS数据信息进行集中处理的技术方案有以下优点。
(1) 各铁路局只需配置并验证好本局内的线路数据库, CIR设备可直接使用, 与列车无关;
(2) 任何线路数据的修改只在GIS服务器上进行, 大大减少了工作量;
(3) 单点修改效率很高, 数据调整和验证速度快;
(4) 线路数据存储在G I S服务器中, 维护管理方便, 安全可控;
(5) GPS单元仅输出原始数据, 互换性好, 维护成本低, 维护方便;
(6) 列车在跨区段长交路运行时, 不需要考虑其他铁路局的线路数据是否有修改, GPS单元线路数据库是否需要升级, 任何修改只在相关铁路局内部进行, 不需通知设备厂家重新编辑修改线路数据库;
(7) GIS服务器的存储容量大, 可存储更高精度的GPS数据信息, 提高了定位精度;
(8) 当GPS单元出现故障时, 也可通过小区和位置区信息等提供粗略定位, 弱化了故障;
(9) 随着铁路应用业务的发展, 地面GIS服务器也为铁路私有“云”中其他终端用户提供服务, 通过不断发展和完善GIS的功能, 可为将来新业务的发展提供条件;
(10) 解决了在GSM-R区段CIR数据通信的活动性检测问题, 为CIR的GSM-R数据单元可靠工作提供了条件。
3.4 主要问题和解决方案
采用将GPS数据信息进行集中处理的技术方案, 需要注意解决以下问题。
(1) 450 MHz区段通信制式和工作频率的切换。在450 MHz区段, 通信制式和工作频率可通过手动方式选择。目前列车使用传统的模拟制式机车电台, 基本都是通过手动方式选择工作频点, CIR在450 MHz区段可继续沿用此方法。
(2) 450 MHz区段和GSM-R区段的自动切换。采用将GPS数据信息进行集中处理的技术方案后, CIR工作模式的自动切换将通过GIS的分析处理来控制。要求CIR即使工作在450 MHz通信模式, 如果进入GSM-R网络覆盖区, CIR的语音单元和数据单元应登录GSM-R网络, 在获得当前GIS的IP地址后, 也应该向GIS报告列车当前的位置信息, GIS根据数据库中设备定的切换点位置, 控制CIR由450 MHz工作模式切换到GSM-R工作模式;当列车驶离GSM-R区段时, 由GIS服务器根据CIR报告的列车位置信息控制CIR由GSM-R工模式切换到450 MHz工作模式。
(3) 列车高速运行时, 行车调度通信所需要的信息包丢失。正常情况下, 列车运行过程中GIS向列车CIR反馈2个前方车站、1个本地车站、1个后方车站的数据信息, 但可以对GIS进行配置, 根据列车运行的速度, 输出多个前方车站的信息, 如果速度较高, 最多可配置输出前方4个车站的信息。这样即使短时间的数据通信中断, 或部分信息包丢失, 也能保持前方车站呼叫可用。如果前方出现岔路时, 可通过配置输出多条岔路上的前方车站信息, 供司机选择使用。
(4) CIR数据单元出现故障, 无法与GIS进行数据通信。当CIR数据单元出现故障, 无法获取调度台、车站值班台的ISDN号码时, 可手动选择GSM-R工作模式, 采用基于位置的寻址方式实现调度员、车站值班员的通信联络。
(5) 列车遭遇遮挡或GPS单元出现故障时, CIR无法获取GPS有效定位信息。在列车遭遇遮挡或GPS单元出现故障时, CIR无法获取GPS有效定位信息, CIR可向GIS报告列车当前所在的小区和位置区信息, GIS可通过小区ID或位置区ID进行粗略定位。如果判断出存在需要选择的线路列表, 则向CIR反馈线路列表信息;CIR收到列表信息后, 在MMI显示并语音提醒司机选择线;司机进行选线操作后, CIR向GIS报告当前的运行线路;GIS收到确定线路后, 向CIR反馈当前行车调度通信所需要的数据信息。如果不存在线路列表, 则直接向CIR反馈当前行车调度通信所需要的数据信息。
4 结束语
综上所述, 将GPS数据信息进行集中处理是一种趋势, 所提技术方案为解决当前列车车载通信设备GPS单元应用中存在的问题提供参考, 在实际应用中还需对方案进行讨论细化, 并制定相关统一的技术规范。
参考文献
[1]科技运[2009]28号关于印发《GSM-R数字移动通信网设备技术规范:第二部分:机车综合无线通信设备 (V2.0) 》的通知[S]
[2]钟章队, 李旭, 蒋文怡, 等.铁路GSM-R数字移动通信系统[M].北京:中国铁道出版社, 2007
GPS设备 篇2
GPS高精度时间/频率同步设备设计和实现
研究分析了GPS接收机的`定时特性,以及高精度时间/频率同步设备对GPS定时信号丢失后的指标要求,提出了GPS定时信号的滑动平均滤波算法和信号丢失后的保持算法,取得了频率稳定度优于1×10-11/天和无时间漂移误差的成果,初步实现铯原子频标的性能,满足时间同步精度和频率稳定度的需求.
作 者：郭振坤 GUO Zhen-kun 作者单位：中国电子科技集团公司第27研究所,河南,郑州,450015刊 名：全球定位系统英文刊名：GNSS WORLD OF CHINA年，卷(期)：200934(2)分类号：P207关键词：GPS时钟 VCXO 时间同步 频率基准
GPS设备 篇3
远动终端设备 (Remote Terminal Unit, RTU) 传统的时间同步方法是采用远程GPRS校时的方式, 由于GPRS存在延迟, 因此不能保证时间的同步性。GPS校时系统具有校时精度高、范围广、可靠性高和全天候应用的特点, 因此采用GPS校时系统正逐步应用于远动终端设备等电力设备中, 一些设备正在修订的标准也将GPS校时功能从选配功能修改为基本功能。
1 GPS系统
1.1 GPS简介
GPS (Global Positioning System, 全球定位系统) 是上世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的以卫星为基础的无线电导航定位系统, 能为用户提供精密的三维坐标、速度和时间, 广泛应用于导航定位、测绘定位、精密定时和时间同步等领域。
GPS由地面控制部分、空间部分和用户装置部分三部分构成, 地面控制部分、空间部分和用户装置部分, 用户装置部分主要由GPS接收机和卫星天线组成, 主要对接收到的数据进行计算当前的三维坐标和速度等。
1.2 GPS时间同步的原理
GPS系统的24颗卫星以约12小时的周期环绕地球运行, 使得在任意时刻, 地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。地面上的接收机就可以根据自己的时钟和接收到的导航电文计算出接收机所在的位置和GPS时间。
2 GPS的校时方式
2.1 GPS校时原理
GPS校时主要通过GPS接收机和相应的处理单元组成, GPS接收机负责接收来自卫星的信号, 并自动补偿信号在卫星与接收器之间的传输延时, 输出与国际标准时间UTC保持高度同步的秒脉冲信号1PPS (Pulse Pe Second) , 并通过串行口输出与1PPS脉冲前沿相对应的UTC标准时间、时期及接收机所处位置等信息, 图1所示为秒脉冲和串行数据输出时序。
2.2 GPS校时方式
GPS模块自身的时间信息相当精确, 但是采用哪种方式对远动终端中的实时时钟芯片进行校时以及采用哪种实时时钟芯片都会对时间精度产生影响, 从图1中可以看出, GPS模块本身可以输出串行数据和秒脉冲信号, 利用这些数据, 使用GPS对远动终端进行校时可以使用3种方式:串行通信接口方式、秒脉冲终端方式以及结合两种的综合校时方式。
远动终端采用的是综合校时的方式, 在校时过程中, 需要注意的是接收GPS串行时间信息的处理, GPS模块每1秒钟输出一次时间信息。这种校时方式要求远动终端的串口接收必须采用占用CPU少的中断方式进行。。
3 远动终端SOE功能的实现
远动终端要求设备正常工作进行动作时以及出现故障或非正常运行时, 都应在设备中实时记录对应事件的信息, 以便于查找故障点和设备误动作点。事件信息中非常重要的一点就是事件发生的时刻, 远动终端要求事件顺序记录SOE (Sequence Of Events) 的分辨率为2ms, 而远动终端实时时钟芯片的最小计时单位为秒, 因此需要更小的计时单元来保证可靠的毫秒级的时间。
3.1 远动终端校时电路
远动终端中带有实时时钟芯片RX8025T, 通信接口为IIC接口, 内置恒温晶振, 保证时钟的精度。
MCU与GPS模块GPS15L接口为串行通信接口, 因为GPS15L的接口为RS232接口, 所以使用MAX232进行信号转换。1PPS信号连接MCU的IRQ引脚, 使用中断触发功能, 采用上升沿中断触发。
3.2 基本校时的功能
远动终端接收到远程发送的校时命令后, 检查IRQ中断程序中是否有中断产生, 若有上升沿中断产生, 则通过串口读取GPS15L发送的串行时间数据, 并在下一次IRQ中断产生时将串行数据增加1秒并通过IIC总线写入RX8025T时钟芯片。
3.3 SOE时间记录功能
采用MCU内部的定时/计数器来构成更小的计时单位, 定时器采用16位的定时方式, 不同的晶振频率下的MCU可以通过时钟信号的分频, 使得定时器的溢出周期为1ms, 每一次定时中断, 将设定的定时变量加1, 当接收到1PPS脉冲信号的中断时, 将该定时变量清零。因此当事件发生时, 定时变量的数值即为事件发生时的毫秒级时间信息, 这样就满足了SOE的时间精度。
4 结语
随着远动终端设备等电气设备对于时间精确度的不断提高, 使用GPS进行校时已逐渐成为标配, 目前市面上的GPS模块有很多种, 输出信号有所不同, GPS15L模块是经过筛选后符合校时功能的模块, 并在该模块上实现了SOE功能, 在其他相似场合都可以应用。
摘要：远动终端设备等电气设备对于时间精度的要求逐步提高, 某些功能如事件顺序记录要求达到毫秒级别, 而时钟芯片仅能达到秒级别的精度, 因此提出一种基于GPS对远动终端设备进行校时的方法。以GPS基本输出信号为基础, 使用综合校时的方式实现满足远动终端设备要求的时间精度, 给出了关键部分的硬件示意以及软件实现方法。
关键词：远动终端设备,RTU,GPS,校时
参考文献
[1]熊志昂, 李红瑞, 赖顺香.GPS技术与工程应用[M].北京:国防工业大学出版社, 2005:24.
[2]邹红艳, 郑建勇.基于GPS同步时钟的统一校时方案[J].电力自动化设备2004[12]:59-61.
GPS设备 篇4
为进一步提高客车信息管理水平, 实现对客车的动态追踪管理, 适应客车在线动态检测的需要, 应实现针对客车的自动识别。客车的自动识别需基于射频识别技术 (Radio Frequency Identification, RFID) , 针对客车电子标签进行设计, 适应高速运行客车的自动识别要求, 并具备通过对既有车号自动识别系统进行升级即可实现客车电子标签兼容识别的条件。
1 高速铁路信号设备质量若干问题
除了日常维修、安全检查等过程中主动发现的设备质量隐患以外, 信号设备质量问题一般通过设备故障被动地反映或暴露出来。据统计, 自2011年到2015年的五年内, 某铁路局管内高速铁路地面信号设备共发生故障570件 (包括由设备故障升级的事故和设备反映出来的不影响行车的安全信息) 。
深入分析设备软硬件材质问题和维修原因导致的设备故障, 可以发现主要存在以下四个方面问题:
(1) 设备源头质量存在一些缺陷。主要体现在:一是设备供应商提供的产品质量存在隐患。一方面新技术、新装备在高速铁路复杂运用环境下出现一些不适应的问题, 包括高速铁路互联互通软件设计不到位、应答器尾缆设计不合理、信息通道堵塞等;另一方面在招投标采取低价中标措施以及制造工艺等存在不足的情况下, 产品制造质量暴露出一些不到位的问题, 如继电器接点接触不良、电子板件不良、断路器不良等。二是在新线建设过程中设备安装调试存在不足。主要有电缆敷设时与地线交叉未隔离、道岔安装不方正等。
(2) 日常维修管理存在不到位的问题。主要体现在:一是维修作业标准化不到位。存在维修标准与维修内容掌握不清、漏检漏修或检修质量不达标、复查试验不彻底等问题。二是对设备运用质量状态缺少系统的掌握。导致维修针对性不强, 普遍撒网式的维修找不到工作重点, 不利于质量隐患及早发现并处置。三是维修手段上存在不足, 尤其是高速铁路维修作业为纯夜间环境, 受照明条件等影响容易发生设备缺点检查不到位、试验测试不够彻底准确等问题, 影响维修质量。
(3) 修程修制存在不适应的问题。从故障统计看, 存在“三个多”的问题:一是早期开通运营的高铁线路在新线开通运营一年内设备故障相对较多。这也是2011年-2013年期间设备故障总数相对较多的一个原因。二是同等维修周期条件下运用相对频繁的设备故障相对较多。如高铁引入枢纽的线路所的道岔、连接正线与站线的道岔设备故障较其他道岔设备故障要多。三是季节转换期间设备故障相对较多。由冷转热和由热转冷的两个阶段尤其集中, 季节性预防性维修不到位。从维修实践看, 产生“三个多”问题的根源是受规章制度等因素制约实施“一刀切”维修模式导致的, 在关键时段、关键设备维修中存在“不足修”的问题。
(4) 质量问题分析攻关整治不到位。主要存在部分设备故障重复发生等现象, 暴露出:一是设备故障原因分析不彻底。存在以故障现象代替原因等问题, 如道岔转换故障, 分析原因一般是道岔别卡, 至于道岔为什么别卡缺乏深入分析。二是质量隐患攻关整治不到位。如道岔结合部病害反复联合整治仍未消除隐患、部分系统设备软件问题反复整治仍偶尔发生等。
2 GPS和RFID技术的铁路信号设备巡检系统设计
2.1 系统组成及工作原理
将GPS和RFID技术综合运用到铁路设备巡检系统中能够提高电子巡检系统的工作效率, CF卡读卡器、主机、射频卡、巡检仪共同组成了滇西巡检系统。巡检人员在工作中只要手持巡检仪, 按照GPS指示的路径行走就可以快速达到需要巡检的设备前并且读取射频卡信息, 然后按照提示将所有的信号设备进行巡查和记录, CF具有记录的功能, 并且能够将巡检记录通过读卡器传达给主机, 然后经过主机进行分析处理生成数据, 巡检人员通过这些数据进行设备运行状态的考察。
2.2 系统采用的关键技术
通过调查应用电子巡检系统的铁路编组站的现场试验结果能够发现, 在应用该巡检系统中主要的技术包括以下几种:
第一, 制作铁路站场电子地图。可以通过信号设备巡检系统建设铁路站场的电子地图, 尤其是信号设备的分布图。通过GPS系统能够获得信号设备和铁路线路的数据, 用GIS软件处理这些数据并且结合站场的信号分布示意图能够得到铁路站场的电子地图。
第二, 综合运用GPS和RFID技术。首先, 可以利用GPS技术进行巡检。使用GPS技术能够全面地掌握铁路站场的情况, 巡检人员通过GPS定位能够及时进行指定设备的巡检, 同时巡检人员的路线巡检路径可以被记录小赖。其次, 可以在巡检中应用RF-DI技术, RFID技术能够大大提高GPS技术的精确性。巡检人员将射频卡信息读取记录, 然后便可以生成时间、序号等内容。最后, 可以将两者结合, 严格规范操作行为。
巡检人员在安装好射频卡之后应当开箱读取上面的信息, 做好记录再进行设备的检查。如果微处理器第二次读取的DI信息和之前的相同那么可以认定开箱检查的是同一设备, 两次读取的信息将组合建立成文件, 一同存入到CF卡中。
第三, 信息处理。首先, 接收信息, 通过巡检仪中的读卡模块和射频卡非接触通信完成信息的获取, 然后GPS数据传输到GPS模块中。其次, 提取信息, GPS数据信息通过CPU读取, 并且将其和射频卡中信息组合, 得到巡检数据, 在存储器中存储。然后, 存储信息。信息主要存储在CF卡中, 该卡容量大、体积小, 并且有着稳定的机械性能。采用FAT16文件系统能够方便计算机软件在巡检数据上的处理并且能够在CF卡中良好地存储数据, 还可以从计算机上读取相关信息。在提取完信息后在CF卡中存储设备巡检数据和路径数据。最后, 由系统软件分析处理相关信息。
3 提高我国铁路设备信号的可靠性的其他措施
3.1 加强对铁路信号设备可靠性的研究
设备的使用周期、设备的设计、设备的生产以及设备的淘汰在过去的研究中, 大都只重视对铁路信号设备设计和生产的研究而忽视了其他方面的研究, 这无法从根本上解决问题, 自然也就无法保证设备的可靠性所以, 我们要想加强对铁路信号设备的研究就必须要将可靠性的研究工作贯穿于整个研究过程这样才能够获得更多、更好的研究成果, 为铁路信号设备可靠性的研究提供充足的理论基础, 进而投入到实际的生产运行中。
3.2 不断维护和更新铁路信号设备
工作人员应及时地检查投入使用的铁路信号设备的, 依照制定的铁路信号设备可靠性标准来对其进行检查并采取合理的措施进行处理现在, 计算机技术己经普遍地应用于铁路信号系统, 这也就对铁路信号工作人员的专业素质有了较高的要求, 工作人员必须熟练掌握应用程序的操作规范和操作技巧, 进而保证其工作的质量铁路信号部门应及时更新铁路信号设备, 采用先进的软件来完成信号设备的数据收集和设备故障检测工作, 并对发现的故障及时进行解决处理利用先进的数字化系统操作技术, 来对铁路信号设备进行完善和更新, 进而确保铁路信号设备安全可靠地运行。
4 结束语
目前, 我国关于铁路信号设备可靠性方面的研究水平与国际先进水平相比还存在一定差距, 针对在研究方面存在的问题, 应加大力度去改进, 进一步的强化研究, 建立合理的、完善的可靠性体系, 进而推动我国铁路行业的发展, 提高铁路运的行安全和运行效率。
参考文献
[1]马学霞.基于RFID技术的铁路信号设备巡检系统的研究与设计[D].兰州交通大学, 2013.
[2]刘一阔.基于RFID技术的铁路信号设备巡检系统的设计[D].内蒙古大学, 2014.
[3]马学霞, 王瑞峰, 王彦快.基于RFID的铁路信号设备巡检系统的设计[J].计算机测量与控制, 2012, 12:3151-3153.
[4]程君.铁路信号设备巡检管理信息系统的设计与实现[D].北京交通大学, 2007.
GPS设备 篇5
我国高速公路现有收费需要在高速公路的出入口修建收费站,并以人工收费方式为主,尽管出现了半自动收费、计重收费、联网收费等新的收费方式,但还是不能从根本上解决高速公路收费站的拥堵问题。
基于卫星定位和无线接入技术的电子不停车收费(ETC)是根据车辆的卫星定位信息进行收费的1种方式,通过虚拟收费站替代当前广泛使用的收费站。卫星定位收费技术没有路侧设施,建设和维护费用很低,同时,车载设备的扩展功能较多,可以记录行车路径,准确按照行驶里程收费。通行费用可以通过银行提前预付,费用支付灵活性较高。从经济效益、社会效益和环境效益来看,卫星定位收费系统降低了建设和维护成本,提高了道路通行能力,避免了环境污染[1]。
1 系统总体结构设计
1.1 卫星定位收费系统总体结构
基于卫星定位和无线接入技术的新一代收费系统,通过自动记录车辆行驶的位置和里程,综合考虑道路收费车辆参数和道路收费因素,自动计算车辆的通行费,由无线传输网络将数据传输到收费管理中心,根据相关公路收费政策,对车辆收取通行费。卫星定位收费系统包括智能车载收费设备(OBU)、稽查系统、管理中心3大部分组成,共同组成1个完整的卫星定位收费网络,如图1所示。
1.2 智能车载设备(OBU)技术方案由图1可以看到,卫星定位车载设备主要完
OBU系统主要由核心处理器ARM9、外围功能模块(如图2所示),外围功能模块包括: GPS模块、GSM/GPRS模块、液晶显示模块、DSRC模块、电压转换模块及按键模块、语音模块等几大部分组成,各模块功能介绍如下:
1) GPS模块。主要用来获取当前车辆的位置信息,为实现收费提供原始依据。
2) GSM/GPRS模块。是OBU设备和后台管理中心数据通信的桥梁。
3) 液晶显示模块。为用户提供收费额度显示等信息。
4) DSRC模块。交通专用5.8G通信模块,主要是为了实现车路设备之间的稽查通信功能。
5) 按键模块。提供用户紧急呼叫和查询功能。
6) 语音模块。提供收费额度提示、收费路段提示等。
2 关键技术与系统集成方法
2.1 核心处理器平台的选择
处理器是设备工作的核心,它的性能决定了设备的性能,根据图1卫星定位收费系统中智能车载收费终端(OBU)需求分析,由于在系统功能上有GPS、GSM、DSRC等通信功能的管理、GPS数据实时处理、路径跟踪与计算需求,因此我们在主处理器上选用了ARM9内核的微处理器AT91RM9200,其主频可达180 M,并具有MMU。软件系统采用了Linux2.6.13的嵌入式操作系统,保证了软件系统的实时性,从而确保系统有1个高速稳定可靠的运行平台[2]。
另外设计了存储电路、显示电路、语音电路、电源电路等,较好满足了数据及代码的存贮,友好的人机接口,稳定可靠的工作要求。
2.2 3种无线传输方式的设计及选择
依据图2可以清晰看出,主要存在3种方式的信息交互,交通专用短程通信(DSRC)、GSM无线通信、GPS卫星定位,这3种信息交互是卫星定位设备的3个对外信息交互的桥梁,因此也是本系统设计的关键环节。
2.2.1 交通专用短程通信模块设计
交通专用短程通信(DSRC)模块是卫星定位收费设备与路侧稽查设备通信的部分,它采用5.8 G频段的微波通信方式[3,4],速率高达1.7 Mb/s,因此,它不仅能应用在逃费稽查功能上,而且在扩展的信息服务功能上也可以使用。
2.2.2 GSM通信模块设计
短消息(SMS)技术服务是车载设备(OBU)采用全球移动通信系统(GSM)方式的1个主要原因,设备的交易信息通过短消息发送给后台管理中心,以实现车辆道路行驶费用的管理。
2.2.3 GPS卫星定位模块设计
GPS是OBU设备的重要功能部件,在卫星定位收费系统中如何提高定位精度、准确确定车辆当前行驶位置是考核的主要指标。目前,通用的卫星定位模块的定位误差都约在20 m[5],如果定位精度能够提高,则可大大简化地图匹配和费额算法。
综合以上3种通信模块的分析,由于交通专用短程模块是关系到车辆逃费稽查的关键部件,特别是作为信息服务中传递数据的桥梁,需要较高的通信速率,因此,需要自主研发设计,而GSM及GPS是比较通用的设备模块,可以从市场上选择符合性能要求的模块来使用,在本设计方案中就采用了一块GPS/GSM集成的模块,其定位精度达到了2.5 m,完全符合卫星定位收费的要求[6,7]。
2.3 系统软件设计
系统上电后,首先启动Linux系统,然后启动OBU应用程序。应用程序采用了多线程的编程思想,系统软件总体流程图如图3所示。 应用程序经过初始化配置后,GPS、GSM模块处于正常工作状态(线路1每1 s处理1次GPS数据,GSM处于发送接收短信息的待机状态),以及液晶显示模块、按键、指示灯工作正常,等待GPS定位成功后,便可以进入卫星定位收费工作状态了。当系统检测到高速公路收费入口时,液晶模块会显示进入收费路段,同时伴有语音提示,当驶出高速公路,系统检测到高速公路出口时,通行费用会自动计算,并通过GSM网络将车辆收费信息发送到后台管理中心,并伴有语音提示,此时,1个完整的交易结束[3]。
在1个完整的交易过程中,地图匹配算法的正确与否起到关键作用,因为匹配算法的准确率与GPS定位精度、及算法性能有着重要的关系。
3 系统调试与运行结果
3.1 系统调试
整个系统的调试分为2个部分,系统级的调试;应用级的调试。系统级调试包括BootLoader程序的烧写、Iinux内核代码的烧写及编写调试相应的模块驱动程序。应用级的调试包括各个模块的测试代码的编写调试。表1是设备运行时GPS状态信息输出信息,表2是后台管理中心对收费车辆费用管理的平台信息。
其中,后台管理中心界面所显示的内容包括收费金额、车牌号、入口ID、出口ID及进出收费路段时间等,全面、详细地纪录了每条交易信息,为安全收费提供了保证。
车载设备外型及装车效果如图4所示,通过点烟器插头取电,由于整机功耗在200 mA左右,因此完全符合汽车用电安全规范。
3.2 系统运行结果
系统运行选择在京津塘高速公路进行,试验用户数量达到300个以上,运行周期为3个月,试验系统车辆速度最高达160 km/h,同时路侧稽查系统对车辆进行缴费稽查。在不影响现有收费模式的情况下,进行了卫星定位试验,成功实现卫星收费与现有收费模式的兼容。
在车辆正常缴费的同时,虚拟完成了卫星定位系统的费用计算和后台收费记录,计费成功率达到了100%,同时,在车辆经过稽查点时,稽查设备能够准确的读取车载终端的车辆信息,记录并通过短信方式发送回后台管理中心。
4 结束语
基于卫星定位和无线接入技术的电子不停车收费设备开发依托于国家“十一五“科技支撑计划,对我国高速公路不停车收费推广有着积极的作用,目前,在京津塘高速公路上已安装了300辆车载设备进行为期3个月的测试,取得了良好的效果。为今后卫星收费在我国的应用和推广奠定了良好的基础,积累了宝贵的经验。
参考文献
[1]王笑京.国家“十一五”科技支撑计划“国家高速公路联网不停车收费和服务系统”可行性研究报告[R].北京:交通部公路科学研究院,2006
[2]孙天泽,袁文菊,张海峰.嵌入式设计及Linux驱动开发指南-基于ARM9处理器[M].北京:电子工业出版社,2005
[3]EUROPA.The EU White Paper:A phased ap-proach to a common transport infrastructure-char-ging framework in the EU[R].London:EUROPA,1998
[4]EUROPA.The EU White Paper:European trans-port policy for 2010:time to decide[R].London:EUROPA,2001
[5]EUROPA.The EU White Paper:Innovative-fun-ding solutions Interoperability of electronic toll col-lection systems[R].London:EUROPA,2003
[6]Budhiraja H.,Firmin,P.E.A Travel Simulatorstudy to investigate the impact of network knowl-edge on driver response to guidance and informationsystems 13th world congress on intelligent transportsystems and services[R].London:EUROPA,2006
GPS设备 篇6
在冬枣栽培环境因子监测系统设计过程中, 为了更加形象地显示各个无线设备的地理位置, 加入了GPS定位部分。通过研究其他相关设计发现, 其大部分都是在Visual C + + , VB, Power Builder, Delph等[1 - 4]可视化开发环境下利用Map X控件完成的, 但是在Lab VIEW开发环境下完成的却很少见。
Map X是Map Info公司向用户提供的一个地图控件, 是基于Microsoft公司COM技术且具有强大地图分析功能的Active X可编程控件产品。因此, 可以选择较熟悉的开发环境下将地图功能嵌入到应用中, 并且可以通过打包安装脱离Map Info的软件平台而独立运行[5 - 6]。这就对Map X控件在Lab VIEW开发环境下进行应用提供了可能性。文章介绍了在Lab VIEW开发环境下, 利用Map X的特性设计出满足无线设备GPS定位要求的功能 ( 地图的缩放、漫游、标记、测距等) 的具体方法。
1 Map X在不同开发环境下应用比较
以地图放大工具为例:
在Visual C + + 开发环境下, 首先在程序中添加相应的菜单项或者工具栏项, 并添加对应的响应函数; 然后在响应函数中设定当前工具为放大工具: m - Ctr Ml ap X. Set Current Tool ( mi Zoom In Tool) [7 - 8]; 在程序运行时, 点击相应的菜单项后, 鼠标会变成放大镜形状; 然后点击地图就会实现地图放大功能。其他工具只要修改Set Current Tool ( ) 函数的参数即可以实现相应功能。此处列出Visual C + + 下部分工具对应的参数:
mi Zoom Out Tool缩小工具
mi Arrow Tool箭头工具
mi Pan Tool手掌工具 ( 移动地图)
mi Select Tool选择工具
miRadiusSelectTool圆形选择工具
miRectSelectTool矩形选择工具
以上为在Visual C + + 开发环境下的举例。
在Labview开发环境下将Map X作为控件插入Active X容器[9]中, 然后通过设置其属性、调用其方法和响应其事件来实现相应基本工具。地图放大工具实现如图1所示。
因为Lab VIEW是用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言, 完成地图放大工具只需要把Map X的Current Tool的参数 ( mi Zoom In Tool) 和Current- Tool属性节点相连接就可以。此处列出Lab VIEW下部分对应的参数, 如图2所示。
通过比较, 发现在Lab VIEW开发环境下开发所需要的系统存在着很大的优势, 只需要连接相应属性参数图标到相应的属性节点图标, 编程较简单, 减少了工作量。但是它也存在很多开发困难:
1) 应用Visual C + + , VB, Delphi等开发相关系统属于主流, 造成用Lab VIEW开发可参照的例程比较少。
2) Labview程序设计是基于数据流的, 如果忽略这一点会造成意想不到的错误。
2系统功能的实现
2. 1基本工具功能的实现
在Lab VIEW开发环境下开发相关系统是可行的, Map X提供了几个常用的地图化基本工具, 如放大、缩小、漫游、居中等。
地图缩小工具的实现: 把Map X的Current Tool的参数 ( mi Zoom Out Tool) 和Current Tool属性节点相连接, 如图3所示。
地图漫游工具的实现: 把Map X的Current Tool的参数 ( mi Pan Tool) 和Current Tool属性节点相连接, 如图4所示。
在这里只列出所需要的基本工具程序, 其他的可根据上述程序举一反三。
2. 2自定义工具功能的实现
Map X还支持自定义工具的设计, 以满足用户特殊的需要。这里以系统中的测距工具为例介绍自定义工具的设计。测距工具的用途是确定地图上两点之间的距离。
创建自定义工具, 首先调用Create Custom Tool方法[10], 如图5所示。在Create Custom Tool方法调用过程中, 指定了3个必选参数: Tool Number, Type和Cur- sor。
Tool Number是代表自定义工具的常量, 这个值可以是1到999之间的整数。这里创建500来代表测距工具。
Type是决定工具行为的Tool Type Constants值。在这里, 指定为使用户可以用该工具拖动鼠标来画直线的mi Tool Type Line, 常量。
Cursor创建为5, 它代表mi Size Cursor这个常量, 意味着当工具被选中时, 它会以方向光标的形式出现。
Create Custom Tool有3个可选的参数, 它们也取Cursor Constants, 常量值。
Shift Cursor指示应在Shift键被按下时出现光标, 可选。如果省略, Shift键对光标没有影响。
Ctrl Cursor指示应在Ctrl键被按下时出现光标, 可选。如果省略, Ctrl键对光标没有影响。
b Info Tips如果想显示infotips, 设置为true, 默认值为false。
当Create Custom Tool方法调用以后, 编写实现自定义工具的相应程序。这里主要用到Convert Coord和Distance两个调用节点。当调用Convert Coord节点时把屏幕的Horizontal和Vertical坐标传递给Screen X和Screen Y两个参数; Map X和Map Y两个参数设置为0; Direction参数设置为mi Screen To Map, 这代表把屏幕的坐标转变为地图上的坐标 ( 即经纬度) ; Distance节点用于计算两个点之间距离, 把起点和终点转变地图上相应的坐标传递给X1, Y1, X2, Y2等4个参数就可完成两点间距离的测量。具体实现过程如图6所示。
2. 3定位功能的实现
无线设备GPS定位就是对无线设备采集的GPS数据进行处理, 然后在电子地图的基础上进一步完成可视化的过程。无线设备GPS定位系统测试实验在山东理工大学大棚附近进行。每一个无线设备在接收到采集GPS数据命令后, 开始采集并且向系统发送GPS数据, 然后系统对数据进行处理。这里以设备一为例, 由于只需要经纬度两个数据, 无线设备发送数据格式为$ GPGGA, 083 435. 00, 3 648. 522 84, N, 11 759. 334 23, E就可满足要求。3 648. 522 84为采集的纬度, 表示36°48. 5228 4'; 11 759. 334 23为采集的经度, 表示117°59. 334 23'。这些数据还统一需要转化成度, 如图7所示。
首先通过截取字符串函数从索引号17开始截取2个字符为纬度36°, 从索引号19开始截取8个为纬度48. 5228 4', 再把把字符串通过分数/指数字符串至数值转化函数转换成数值[9], 48. 522 84'除以60加上36° 得出纬度值为36. 808 714°; 同理得出经度为117. 988 904°。得出经纬度后把纬度传递给Add Sym- bol节点的X参数, 经度传递给Y参数。这样就可以在相应的坐标位置以符号的形式显示无线设备了, 如图8所示。
3监控界面
通过无线设备GPS定位系统测试实验, 完成了设备一的定位显示, 如图9所示。
4结论
通过现场小规模测试实验得出, 利用Map X控件在Lab VIEW开发环境下可以快速方便地完成冬枣栽培环境因子监测系统中的无线设备GPS定位功能, 效果良好, 可以达到Visual C + + , VB, Power Builder, Del- phi等完成的水平。在以后的使用过程中还可以对其进行功能的追加或者进行功能的修改, 使其功能更加的可靠、完善。
摘要：通过比较MapX控件在不同的开发环境下的应用特点, 在LabVIEW开发环境下完成了冬枣栽培环境因子监测系统中的无线设备GPS定位功能。该功能还包括地图放大、地图缩小、漫游、测距等。运行结果表明, 定位精度可以满足农业要求。
关键词：农田,无线设备,放大,缩小,漫游,测距,GPS定位
参考文献
[1]于跃华, 王申, 王国新.基于MapX水情信息查询系统的设计与实现[J].现代农业科技, 2013 (4) :198-199.
[2]崔荣华.基于MapX雷达显控系统的设计与实现[J].现代电子技术, 2012, 35 (10) :118-121.
[3]杨宝丽, 曾连荪.基于MapX的景区导览系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2012 (8) :55-57.
[4]苏婷, 祝小平, 周洲.基于VB和MapX二次开发的网络拓扑设计[J].科学技术与工程, 2012, 12 (6) :1285-1288.
[5]杨扬.基于MapInfo的MapX开发平台[J].科技信息, 2011 (1) :69, 73.
[6]宋雪源, 李建文, 马国元, 等.基于MapX的GPS位置信息实时标注系统[J].海洋测绘, 2011, 31 (1) :58-60.
[7]林绿洲, 陆起涌, 田小芳.利用MapX构建GPS定位监控软件实验平台[J].实验室研究与探索, 2007, 26 (9) :38-40.
[8]彭刚, 王艳琴, 王涛, 等.基于MapInfo与MapX的电子地图[J].计算机系统应用, 2011, 20 (9) :153-156.
[9]陈锡辉, 张银鸿.LabVIEW 8.20程序设计从入门到精通[M].北京:清华大学出版社, 2007:296-301.
GPS设备 篇7
如图1所示,本设计中G P S车辆导航系统将“全球卫星定位技术”(GPS)、“蜂窝移动通信技术”(GSM)和“地理信息技术”(GIS)结合在一起,分为监控中心与车载台两部分,两者间采用GSM短信息的无线通信方式传输数据。车载台属GPS车辆导航系统中的下位机部分,完成的主要功能有:1)接收GPS卫星定位信号;2)以GSM短信息方式与监控中心通信;3)使用软件狗技术,防止死机现象等。
设计实现
车载台分为车外的GPS天线部分与车内部分两部分,车内部分包括GPS-OEM板、单片机、液晶显示模块、GSM终端、电源模块。车载台主要部件组成如图2。
单片机
采用ATMEL公司的AT89C52单片机作为车载台的中央控制芯片,目前单片机编程可以选择的开发语言主要是汇编语言与单片机C语言,即C51语言[2]。在对单片机进行编程时,主要功能采用C51语言实现,液晶驱动、显示部分采用汇编语言实现。
接收GPS信号
车载台的定位功能是由GPS天线和Conexant公司的GPS-OEM板(型号Jupiter TU30-D410)一起提供的。GPS OEM板记录天线传来的GPS信号,对信号进行解调和滤波,还原出GPS卫星发送的导航电文,获得实时定位数据,通过串行方式输出数据。
将GPS-OEM板的输出引脚接至单片机的RxD引脚,GPS-OEM板上电后自动输出NMEA-0183格式的GPS语句。单片机串口采用中断方式接收数据,波特率9600bps,与GPS-OEM板的串行输出一致。在单片机的串口中断服务程序中接收GPS数据流,按照NMEA-0183协议将经度、纬度等数据提取出来,根据车载台与监控中心的通信协议重新编帧,通过短信息发往监控中心。
与监控中心通信
使用GSM短信息的无线通信方式与监控中心通信[3],车载台与监控中心各配置一台GSM终端,用以收发短信息,采用法国Wavecom公司的GSM终端,型号为Fastrack M1206[4]。
单片机通过串口发送AT指令控制GSM终端,AT89C52单片机只有一个串口,前文已介绍使用该串口接收GPS数据,因此用8251A串口扩展芯片将单片机的P2口扩展成一个串口,用于单片机和GSM终端间的通信,示意如图3。单片机为T T L电平,GSM终端为R S232图1系统结构图2车载台组成框图电平,因此把8251A的RxD(串口输入)、Tx D(串口输出)引脚接至MAX232芯片的对应引脚,经过TTL-RS232电平转换后接至GSM终端的串口。
825lA工作时,每当收到外部发来的数据或对外发送数据工作已准备就绪时,均会引起状态寄存器中的RxRDY或TxRDY标志位置位,且使对应信号输出脚为高电平。根据8251A这一特性,发送串行数据时单片机定时检测8251A的状态寄存器,并根据状态位的变化情况作出相应的处理。接收串行数据采用中断方式,把RxRDY作为中断条件,把RxRDY引脚连到AT89C52的中断输入端脚INT1上,这样,正常情况下单片机处理其它事情,只有当8251A接收外部发来的数据后,才使单片机进入中断程序处理。
我们自行制定了数据通信协议,如图4。%%和%分别为语句开始和结束标志。采用基于ASCII字符的Text模式收发短信息,传输16进制数对应的ASCII码。由于短信息技术本身的限制使传输的定位信息存在延时。在传输GPS定位导航数据时,我们先对数据进行处理,只把时间、经度、纬度、速度填充到我们通信协议的数据包中,使得数据包尽可能的短。另外,我们对通信协议进行了优化,有效地减少了信道的拥挤情况,可以缩小短信息的传输时延。在实验中测试数据包从车载台发送到监控中心的平均时间约为6秒。这表明了,我们采用的数据通信协议符合民用车辆导航系统的要求。
液晶显示
使用杭州清达光电公司的AHG3 2 0 2 4 0 F液晶显示模块,该模块有320x240点阵,可以显示各种图形和文本信息,内置SED1335控制器,在液晶显示器和单片机之间存在一接口电路,由SED1335液晶控制器完成,与控制GSM终端的AT指令类似,单片机通过向液晶模块发送指令完成对模块的初始化与显示控制。SED1335有13条指令,多数指令带有参数,参数值由用户根据所控制的液晶显示模块的特征和显示的需要来设置。常用指令有系统控制指令SYSTEM SET,操作码为40H,用于初始化;存贮操作指令MWRITE,操作码为42H,用于数据写入。发送指令时先送命令口或数据口地址,后送操作码,参数或数据值。语法为:
MOV DPTR,#XXXXH;XXXXH为命令口或数据口地址
MOV A,#XXH;XXH为指令操作码、参数、数据
MOVX@DPTR,A
对AT89C52而言,所有对LCD操作的指令均为访问外部I/O指令MOVX。如图5所示,采用总线的方式(直接访问方式)对液晶模块进行访问,单片机P0口对应的外部数据总线P0.0-P0.7接到SED1335控制器的八位数据D0～D7上，AT89C52的P2.7(A15)经反相器反相后接SED1335的片选CS,AT89C52的P0.0(A0)接SED1335的A0,所以液晶模块的命令口地址为1XXX XXXX XXXX XXX1B,数据口地址为1XXX XXXX XXXX XXX0B。X取0时命令口地址为8001H,数据口地址为8000H。
程序流程
车载台主程序流程如图6。按程序执行顺序解释如下:
1.车载台上电启动,液晶显示欢迎信息。
2.单片机关中断。
3.初始化GSM终端和LCD模块,若成功则在液晶上显示初始化成功的提示信息。
4.单片机开中断,准备接收GPS数据。
5.通过单片机串口接收GPS定位数据，按照设置的时间间隔(如10秒)把GPS数据循环显示到液晶显示屏上。
6.如果有新的短信息到来,数据流经8251串口扩展芯片后触发单片机外中断,执行相应的中断服务程序。在该服务程序中接收短信息,提取短信息数据包中的SIM卡号、内容,对SIM卡号进行鉴权,如果是来自监控中心的短信息,则根据自定义的数据通信协议从短信内容中提取出命令,根据命令执行相应操作:若是“开始监控”命令,则把接收的GPS定位数据打包,将该数据包作为短信息内容按照设置的时间间隔循环发送到监控中心。若是“停止监控”命令,则停止向监控中心发送短信息,并向监控中心发送1条表示“停止监控命令执行成功”的短信息,然后删除这条最新接收到的短信息,以免出现SIM卡容量满后无法接收新短信的现象;如果经鉴权后发现SIM卡号不是监控中心的号码,则视为垃圾短信,直接删除该条短信息。
结束语
本系统设计的车载台与监控中心进行了联合测试。测试结果表明,车载台工作较为稳定,基本符合设计要求,达到了预期的设计目标,具有较广阔的应用前景。考虑到成本控制因素,本设计采用了经济实用的AT89C52单片机和2G终端实现,下一步可以考虑将其移植到基于ARM/D S P的高级嵌入式系统中,并采用3G/4G等高速率移动通信技术进行实时路况视频等数据传输,以进一步提高系统性能和稳定性。
参考文献
[1]Elliott D.Kaplan(著),寇艳红(译).GPS原理与应用(第2版)[M],北京:电子工业出版社,2007-07
[2]金杰,MCS-51单片机C语言程序设计与实践[M],北京:电子工业出版社,2011-11
[3]李一君.水质监测中基于GSM短消息的应用[J].电子产品世界,2011,18,(11)
[4]林粤伟,魏权利,基于GSM短信息的无线网络环保监测系统的研制[J].微计算机信息,2005,(1)