基于GPS與GPRS車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

文雪巍，馬 策，黃 巍

（1.哈爾濱德強(qiáng)商務(wù)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150025；2.黑龍江測(cè)繪局第一測(cè)繪工程院，黑龍江 哈爾濱150081）

本文基于全球定位系統(tǒng)以及Google Maps API設(shè)計(jì)1套車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)。管理人員可以通過(guò)該管理系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度管理以及人員管理，從而對(duì)車(chē)隊(duì)進(jìn)行有效的監(jiān)控，提高人車(chē)安全系數(shù)，增加企業(yè)利潤(rùn)收入，降低交通擁堵幾率，為社會(huì)提供更高水平的服務(wù)[1－3]。該系統(tǒng)與以 GIS、Google earth為平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)相比，有著開(kāi)發(fā)流程簡(jiǎn)便、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。只要擁有1臺(tái)裝有Web瀏覽器能聯(lián)網(wǎng)的電腦，用戶(hù)就可以通過(guò)本系統(tǒng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1 系統(tǒng)的工作原理

本系統(tǒng)通過(guò)GPS進(jìn)行車(chē)輛導(dǎo)航，即應(yīng)用GPS定位技術(shù)獲取車(chē)輛所在地的經(jīng)度和緯度坐標(biāo)、行駛車(chē)速、時(shí)間等相關(guān)信息。GPS接收模塊默認(rèn)為每秒輸出一次定位數(shù)據(jù)，用戶(hù)通過(guò)設(shè)置主控器使其每隔一定時(shí)間向服務(wù)器發(fā)送一次數(shù)據(jù)[4]。ARM CortexTM－M3為高級(jí)的32位微處理器內(nèi)核，其任務(wù)是負(fù)責(zé)讀取GPS的定位信息，由GPRS模塊通過(guò)移動(dòng)通信GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器端程序?qū)④?chē)輛所在的位置和行走的軌跡繪制在Google地圖上。

服務(wù)器端主要分為前臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊和基于Web的后臺(tái)監(jiān)控管理模塊。前臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊主要采用TCP／IP協(xié)議與車(chē)載終端進(jìn)行通信、解析和自定義編碼各種通信協(xié)議，管理和維護(hù)車(chē)載終端日常的運(yùn)行情況?；赪eb的后臺(tái)監(jiān)控管理模塊主要采用PHP＋Ora－tie、JavaScript及XML技術(shù)，采用自頂向下的思想構(gòu)建關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型，結(jié)合Google Maps API提供的AJAX技術(shù)獲取查詢(xún)結(jié)果，這樣做一方面減少流量，另一方面使得網(wǎng)頁(yè)實(shí)現(xiàn)局部自動(dòng)更新的功能，提高用戶(hù)體驗(yàn)速度。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

車(chē)載終端由中央處理單元、GPS接收機(jī)、GPRS模塊、LCD顯示單元和其它外圍設(shè)備組成。主要完成微處理器與GPS定位模塊和GPRS無(wú)線通信模塊之間的通信，接收車(chē)輛位置信息[5]，并經(jīng)過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)傳輸，如圖1所示。

圖1 車(chē)載終端組成結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

在車(chē)載端，單片機(jī)通過(guò)串口0接收GPS模塊發(fā)來(lái)的具有固定格式的串口數(shù)據(jù)，同時(shí)通過(guò)串口1控制GPRS模塊。

首先，對(duì)系統(tǒng)初始化，獲得中心端的動(dòng)態(tài)IP后建立GPRS鏈路。然后，對(duì)GPS模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行提取，將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)格式，并按照監(jiān)控中心和車(chē)載終端的協(xié)議約定進(jìn)行封裝。如果需要向監(jiān)控中心發(fā)送車(chē)輛信息，就通過(guò)GPRS模塊向中心發(fā)送數(shù)據(jù)[6]。如果中心端有數(shù)據(jù)傳來(lái)，接收數(shù)據(jù)，并顯示在LCD屏上供車(chē)主參考。如果有報(bào)警按鍵按下，同樣要向監(jiān)控中心發(fā)出報(bào)警信息。

在此過(guò)程中，如果檢測(cè)到RI引腳有電話或者短消息信號(hào)，就需要將GPRS模塊從GPRS數(shù)據(jù)模式切換到AT命令模式來(lái)接收、處理短信或接電話[7]。同樣，如果車(chē)主需要撥打電話或是發(fā)送短消息，也需要從GPRS數(shù)據(jù)模式切換到AT命令模式，相應(yīng)的AT命令為“＋＋＋”。

要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)流程，就要對(duì)GPS的數(shù)據(jù)格式有所了解，能夠在很多具有固定格式的輸出數(shù)據(jù)里提取有用的信息，為接下來(lái)的傳輸作準(zhǔn)備。同時(shí)還要了解如何通過(guò)控制GPRS模塊將數(shù)據(jù)通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸給中心監(jiān)控機(jī)[8]，這些內(nèi)容在此不介紹。

4 計(jì)算行車(chē)路程的方法

系統(tǒng)利用Google Maps API計(jì)算行車(chē)總路程。首先假設(shè)地球作為一個(gè)完美的球體，半徑為常量R＝6 378.137km。計(jì)算球面兩點(diǎn)間弧長(zhǎng)的算法為半徑乘以弧度，而弧度可以從兩點(diǎn)間的經(jīng)緯度算出[9]。此時(shí)，利用Google Maps API提供的4個(gè)類(lèi)方法推算出行車(chē)路程。它們分別為返回角度值緯度Glatlng.lat（）函數(shù)、返回角度值經(jīng)度 Glatlng.lng（）函數(shù)、返回弧度值緯度Glatlng.latRadians（）函數(shù)和返回弧度值精度Glatlng.lngRadians（）函數(shù)。

若令var lat1＝first.Glatlng.lat（）；var lng1＝first.Glatlng.lng（）；

通過(guò)上述公式可以近似求出相鄰兩點(diǎn)間行車(chē)路程，遍歷所有行車(chē)點(diǎn)，把相鄰兩點(diǎn)間的行車(chē)路程進(jìn)行疊加，即可近似求出行車(chē)總路程[10]。由于發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔很短，所以通過(guò)這個(gè)算法得出的行車(chē)路程和車(chē)輛實(shí)際行駛的路程公里數(shù)基本一致。

5 結(jié)束語(yǔ)

隨著GPS全球定位技術(shù)的成熟，可以實(shí)現(xiàn)將GPS定位得到的經(jīng)度、緯度、速度、方向、車(chē)輛狀態(tài)等詳細(xì)信息通過(guò)GSM／GPRS sim300模塊傳送到服務(wù)器中，利用服務(wù)器端實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的管理及調(diào)度；隨著GPS全球定位技術(shù)的廣泛使用以及GoogleMaps API的不斷完善，可以對(duì)車(chē)輛實(shí)現(xiàn)更精確的定位及監(jiān)控；隨著3G技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)完全可以通過(guò)手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的管理及調(diào)度，屆時(shí)，該導(dǎo)航產(chǎn)品和管理系統(tǒng)不僅僅是應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域，還是人們娛樂(lè)、生活的必備工具。該車(chē)輛調(diào)度管理系統(tǒng)可以應(yīng)用在物流車(chē)隊(duì)、私家車(chē)、租賃公司、120急救車(chē)輛調(diào)度、公交車(chē)隊(duì)、銀行價(jià)款車(chē)等領(lǐng)域，具有較廣泛的應(yīng)用前景。

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