基于騰訊地圖的北斗/GPS/GSM三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)※*

李海鋒，潘為剛

基于騰訊地圖的北斗/GPS/GSM三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)※*

李海鋒，潘為剛

（山東交通學(xué)院信息科學(xué)與電氣工程學(xué)院，濟(jì)南250357）

基于騰訊地圖和北斗定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)，車輛將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為主要定位系統(tǒng)，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和基站定位作為輔助定位系統(tǒng)，保證了定位信號(hào)的可靠性。監(jiān)控端可通過手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)查詢車輛位置信息，并可通過騰訊地圖查看車輛所處的確切位置。系統(tǒng)具有車輛防盜功能和安全駕駛功能，防止車輛意外丟失，可提醒駕駛員已疲勞駕駛、超速駕駛等行駛安全隱患。

北斗定位；騰訊地圖；GSM；三定位；車輛監(jiān)控

引 言

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國自主建設(shè)的戰(zhàn)略性系統(tǒng)工程，是我國自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。伴隨著騰訊公司推出的一種互聯(lián)網(wǎng)地圖服務(wù)——騰訊地圖（以前稱soso地圖）的問世，以及騰訊地圖開放平臺(tái)的推廣，筆者決定以北斗導(dǎo)航系統(tǒng)和騰訊地圖開發(fā)平臺(tái)為基礎(chǔ)，進(jìn)行二次開發(fā)，基于中國自主研發(fā)的北斗、GPS雙模和GSM等模塊，開發(fā)一個(gè)能夠結(jié)合多種定位方式的實(shí)時(shí)車輛監(jiān)控系統(tǒng)，保障車輛及駕駛員的行車安全，提高交通監(jiān)管部門的監(jiān)控便利，為用戶日常出行提供盡可能的方便。

1　系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

基于騰訊地圖的北斗/GPS/GSM三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示，該監(jiān)控系統(tǒng)主要由電源轉(zhuǎn)換模塊、北斗—GPS模塊、GSM模塊、藍(lán)牙模塊、繼電器控制模塊以及液晶顯示模塊組成。電源轉(zhuǎn)換模塊將車載蓄電池的電源轉(zhuǎn)變成單片機(jī)所需的5 V電源；北斗—GPS模塊提供車輛的定位信息和行駛速度；GSM模塊是在接收到查詢指令或超速、疲勞駕駛安全隱患信號(hào)時(shí)給指定號(hào)碼發(fā)送報(bào)警信息，報(bào)告當(dāng)前定位和行駛速度；藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)用于手機(jī)遙控鎖車開車門等功能；液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示車輛行駛的位置、速度和時(shí)間。

圖1　基于騰訊地圖的北斗/GPS/GSM三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)組成框圖

2　系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

2.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)的北斗—GPS模塊、GSM模塊和藍(lán)牙模塊都需要串行接口，液晶顯示器是SPI接口，而繼電器是普通I/O接口輸出，因此選擇的單片機(jī)應(yīng)該至少具有3個(gè)串行口和SPI接口及多路定時(shí)器。本系統(tǒng)選擇意法半導(dǎo)體公司推出的一款32位單片機(jī)STM32F103RCT6，該單片機(jī)采用的內(nèi)核為ARM Cortex -M3，最高72 MHz的工作頻率，有3個(gè)獨(dú)立串行口以及多達(dá)11個(gè)定時(shí)器。圖2是該系統(tǒng)的單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖。

圖2　單片機(jī)最小系統(tǒng)

2.2北斗—GPS定位模塊

北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（縮寫為BDS），是中國正在實(shí)施的自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗導(dǎo)航系統(tǒng)是主動(dòng)式雙向測(cè)距二維導(dǎo)航，地面中心控制系統(tǒng)解算，供用戶三維定位數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)選用BD126北斗/GPS雙模定位芯片［2］，該芯片能工作在北斗定位和GPS定位兩種模式下自由切換，從而最大程度上保證了定位的可靠性，其對(duì)外輸出信號(hào)為GGA語句、GSV語句、VTG語句，默認(rèn)波特率設(shè)置為“9600，N，8，1”，其電路原理如圖3所示。

圖3　BD126-GPS原理圖

2.3藍(lán)牙模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中選用的藍(lán)牙模塊為HC-05，其是一款主從一體可以設(shè)置的藍(lán)牙芯片，具有傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)的功能，模塊的接口有串口、SPI接口、USB接口，產(chǎn)品開發(fā)中選用了串口進(jìn)行通信，通過串口發(fā)送AT指令，為模塊設(shè)定控制參數(shù)或發(fā)布控制命令。通過控制模塊外部引腳輸入電平，可以實(shí)現(xiàn)模塊工作狀態(tài)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。三定位車輛防側(cè)翻系統(tǒng)增加了藍(lán)牙通信，方便車主在無鑰匙的情況下完成對(duì)車輛的開鎖、解鎖，更加方便、快捷。HC-05藍(lán)牙模塊原理圖如圖4所示。

圖4　HC-05藍(lán)牙模塊原理圖

2.4GSM模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)中GSM模塊有3個(gè)任務(wù)：①當(dāng)北斗和GPS定位系統(tǒng)無法定位時(shí)，利用基站定位獲得車輛定位信息和行駛速度信息；②當(dāng)監(jiān)控端查詢車輛位置信息時(shí)，獲取查詢指令并發(fā)送位置信息；③當(dāng)車輛行駛超速或駕駛員疲勞駕駛時(shí)，向監(jiān)控端發(fā)送報(bào)警和定位短信?；谛枰?，選用的GSM模塊型號(hào)為SIM900A。設(shè)計(jì)中通過單片機(jī)的串口與模塊相連接［3］，通過相應(yīng)的AT指令完成短信發(fā)送與接收的操作。

SIM900A電路原理圖略——編者注。

3　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)從功能上可以分為車輛防盜及藍(lán)牙解鎖、車輛位置及安全駕駛監(jiān)控、監(jiān)控端地圖調(diào)用。根據(jù)功能將程序分為主程序、短信接收和發(fā)送流程、監(jiān)控端APP設(shè)計(jì)。

3.1主程序

系統(tǒng)主程序主要完成車輛位置監(jiān)控，實(shí)時(shí)顯示車輛位置和車速信息；接收監(jiān)控端查詢信息，然后按一定格式向監(jiān)控端發(fā)送位置信息等功能，其程序流程如圖5所示。

3.2短信接收和發(fā)送流程

單片機(jī)通過串行口向GSM模塊發(fā)送AT指令，就可以實(shí)現(xiàn)收發(fā)短信和撥打電話，其接收與發(fā)送短信的流程圖如圖6所示。

其STM32程序?yàn)椋?/p>

void jie_shou（void）｛

if（strstr（（const char*）（USART_RX_BUF），"+CMTI"）！=NULL）｛//查詢是否接收到短信

printf（"AT+CMGR=1 "）；//發(fā)送讀取信息指令delay_ms（2000）；

if（strstr（（const char*）（USART_RX_ BUF），"1"）！=NULL）｛

//接收到查詢短信“1”

printf（"AT "）；

//發(fā)送AT初始化指令

delay_ms（2000）；

printf（"ATE1 "）；//指定回顯方式

delay_ms（2000）；

printf（"AT+CMGF=1 "）；

//以英文格式發(fā)送

delay_ms（2000）；

printf（"AT+CMGS="18366132368 " "）；

//指定發(fā)送的短信號(hào)碼

delay_ms（2000）；

tp=gpsx.longitude；

sprintf（（char*）dtbuf，"Longitude：%. 5f%1c"，tp/=100000，gpsx.ewhemi）；printf（"Longitude：%.5f %1c "，tp，gpsx.ewhemi）；//發(fā)送經(jīng)度信息

tp1=gpsx.latitude；

sprintf（（char*）dtbuf，"Latitude：%.5f%1c"，tp1/= 100000，gpsx.nshemi）；printf（"Latitude：%.5f%1c "，tp1，gpsx.nshemi）；//發(fā)送緯度信息printf（"http：//apis.map. qq.com/uri/v1/geocoder？coord=%.5f，%.5f "，tp1，tp）；

//發(fā)送騰訊地圖鏈接，利用騰訊開放平臺(tái)查詢位

//置信息

tp3=gpsx.speed；

printf（"speed：%.3fkm/h "，tp3/=1000）；//發(fā)送車輛速度信息

delay_ms（2000）；

USART1_Putc（0x1a）；//發(fā)送結(jié)束標(biāo)志delay_ms（2000）；

printf（"AT+CMGD=1 "）；//刪除第一條信息

delay_ms（6000）；

CLR_Buf（）；//清除接收到的內(nèi)容，準(zhǔn)備下次接收

｝

｝

｝

圖5　主程序流程圖

圖6　接收與發(fā)送短信流程圖

在短信查詢和發(fā)送的過程中，需要注意AT指令的正確使用。根據(jù)AT指令手冊(cè)，設(shè)置發(fā)送的信息格式，以英文格式進(jìn)行發(fā)送，更加簡潔高效，可提高執(zhí)行效率；每執(zhí)行一條AT指令，需要給模塊一定的反應(yīng)時(shí)間去處理，模式設(shè)置完成后，可查詢接收到的信息內(nèi)容并指定號(hào)碼發(fā)送，最后以0x1a（換行指令）完成信息接收與發(fā)送。

3.3監(jiān)控端APP設(shè)計(jì)

監(jiān)控端設(shè)置在安卓手機(jī)，監(jiān)控軟件為一款A(yù)ndroid APP，包含基于Android操作系統(tǒng)的藍(lán)牙應(yīng)用軟件［4］，此監(jiān)控端可以查詢車輛的位置信息，接收車輛反饋回來的車輛位置信息、速度信息以及安全駕駛情況，可以調(diào)用騰訊地圖API查看定位信息，并且有車輛所處位置的街景實(shí)況，為監(jiān)控車輛提供了極大的便利。

監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)采用APP Inventor進(jìn)行開發(fā)，使用圖形界面的形式，能夠快速高效地開發(fā)出適合自己的Android APP。APP界面、程序結(jié)構(gòu)及街景實(shí)況圖片如圖7所示。

圖7　客戶端APP設(shè)計(jì)應(yīng)用圖

結(jié) 語

經(jīng)過調(diào)試，基于騰訊地圖的北斗/GPS/GSM三定位車輛監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了車輛實(shí)時(shí)定位、位置監(jiān)控查詢、騰訊地圖調(diào)用、安全駕駛等功能，目前在普通用戶應(yīng)用中取得了較好的效果。經(jīng)過實(shí)際測(cè)試，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，具有良好的市場(chǎng)前景。

編者注：本文為期刊縮略版，全文見本刊網(wǎng)站www. mesnet.com.cn。

［1］王英銳，任傳祥.基于ARM的GPS的定位系統(tǒng)［J］.可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2010（8）.

［2］深圳市北天通訊有限公司.BD 126硬件設(shè)計(jì)手冊(cè)，2013.

［3］宣彩平，王皓，鄒國良.利用GSM無線模塊發(fā)送短消息［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2004，24（5）：148150.

［4］李黎國，張輝，程號(hào).基于Android健康服務(wù)終端藍(lán)牙傳輸軟件的設(shè)計(jì)［J］.電子科技，2012（5）.

李海鋒，研究方向?yàn)樽詣?dòng)化應(yīng)用；潘為剛（副教授），研究方向?yàn)橄冗M(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。

Beidou/GPS/GSM Three Locations Vehicle Monitoring System Based on Tencent Maps※

Li Haifeng，Pan Weigang
（College of Information Science and Electrical Engineering，Shandong Jiaotong University，Jinan 250357，China）

A three locations vehicle monitoring system is designed based on Tencent maps and Beidou positioning system.The Beidou satellite navigation system is used as the primary positioning system，the GPSnavigation system and the base station are used as an auxiliary positioning system，which ensures the reliability of the positioning signals.The monitoring end can real-time check the vehicle location information through the client and the exact location of the vehicle can be checked through the Tencent maps.The system has a vehicle anti-theft feature and safe driving function to prevent accidental loss of vehicle，it can alert the driver of fatigue driving，speeding travel and other security risks.

Beidou positioning；Tencent maps；GSM；three locations；vehicle monitoring

TP273.5

A

??薛士然

2016-04-20）

濟(jì)南市科技發(fā)展計(jì)劃（項(xiàng)目編號(hào)：201401203）。