基于ARM的GPS地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

1、應用與設計國外電子元器件年第期年月基于的地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)汪忠華，章益品，姚銀花，王金海（天津工業(yè)大學信息與通信工程學院，天津）摘要：以微處理器為核心，利用技術和網(wǎng)絡，設計了一種地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過解析衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，解碼獲取當前經(jīng)緯度信息，然后經(jīng)模塊向監(jiān)控中心發(fā)送，監(jiān)控中心將得到的信息解析并在電子地圖上顯示出來，實現(xiàn)實時定位跟蹤，對于個人防劫持、車輛防盜等方面具有重要意義。關鍵詞：；定位；電子地圖文獻標識碼：文章編號：（）中圖分類號：，（，）：，：；引言隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，人們對移動目標監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸能力明顯加強，并且，技術更加成熟，的要求越來越高。例如，地面目標

2、跟蹤及報警系統(tǒng)可協(xié)助家長實現(xiàn)對孩子的監(jiān)控，孩子若遭遇走失或劫持事件，監(jiān)控中心通過分析手持終端發(fā)送的數(shù)據(jù)確定孩子所在位置，以采取相關安全措施。此外，地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)在城市出租車調(diào)度、物流運輸監(jiān)控等領域都有著廣泛的應用前景。地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)是伴隨著技術和網(wǎng)絡的成熟而發(fā)展起來的。世紀年代初，技術逐漸興起，基于的移動跟蹤、監(jiān)控系統(tǒng)開始走向市場。近年來，網(wǎng)絡發(fā)展迅速，其年月日，美國政府宣布取消普通定位的選擇干擾（）政策，這樣，一般接收機定位精度可以達到。綜合上述，采用和網(wǎng)絡，以低功耗微控制器展開設計的地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)勢必得到迅猛發(fā)展，市場潛力巨大。和簡介全球定位系統(tǒng)（，）是美國從世紀年

3、代開始研制，歷時年，耗資億美元，于年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代基于的地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。其基本原理是把高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方的方法，確定待測點的位置。構，使位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，從而給硬件設計和軟件移植都帶來了很大的便利。模塊采用日本光電公司的，體積小，功耗低，抗電磁干擾，可以同時跟蹤顆衛(wèi)星。模塊采用公司的。系統(tǒng)是目前基于時分多址技術的移動通訊體制中比較成熟、應用最廣泛的一種系統(tǒng)，主要提供話音、短消息、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務，本系統(tǒng)就是利用其短消息服務

4、傳輸數(shù)據(jù)。高精度、自動化、高效益等顯著以全天候、特點，廣泛地應用于大地測量、地質(zhì)勘探和車輛導航等方面，近年來隨著模塊成本的不斷下降和地面通信系統(tǒng)的不斷發(fā)展，和技術相結合的系統(tǒng)正如火如荼地向前發(fā)展。系統(tǒng)的組成結構地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)由手持終端和監(jiān)控中心兩大部分組成，如圖所示。其中手持終端以微控制器為核心，通過和分別連接模塊和模塊（發(fā)送）；監(jiān)控中心由機和模塊（接收）構成，機中安裝的電子地圖軟件用于解析模塊傳來的定位信息，并精確顯示出被跟蹤目標的具體地理位置。圖手持終端原理圖通過串行口發(fā)送采樣周期的設置、數(shù)據(jù)類型選擇和通信波特率等控制命令和接收定位信息。通過串行口發(fā)送指令實現(xiàn)控制的工作和傳送。顯示

5、當前的經(jīng)緯度和時間等信息，按鍵用來控制是否發(fā)送信號。監(jiān)控中心部分監(jiān)控中心由模塊與機組成。采用作為監(jiān)控中心的電子地圖軟件，在機上安裝完，設置好相關的端口參數(shù)，即可實現(xiàn)將模塊傳送來的定位信息實時顯示在電子地圖上。圖系統(tǒng)組成結構系統(tǒng)的硬件設計系統(tǒng)的軟件設計手持終端的相關程序用語言編寫，程序流程手持終端部分手持終端由微控制器、模塊、模塊、按鍵、構成。其結構如圖所示。手持終端以為主控制器，是基于實時仿真和跟蹤的位軟件設計主要包括系統(tǒng)初始化、如圖所示。數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理大部分。系統(tǒng)初始化系統(tǒng)初始化主要是對串行口的初始化，包括傳輸幀格式、波特率的設置。根據(jù)模塊、模塊的硬件特性，設置波特率為、的微控制器，并帶

6、有的嵌入高速存儲器；位寬度的存儲器接口和獨特的加速結波特率為，均無奇偶校驗位，位停止位，位數(shù)據(jù)位。國外電子元器件年第期年月地磁變化方向，為或數(shù)據(jù)處理確認有按鍵按下時（啟動鍵盤防抖動程序），提取存儲的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成相應的碼，即符合格式。然后將最終有效的定位信息發(fā)送至監(jiān)控中心。的短信業(yè)務利用信令信道傳輸，它不用撥號建立連接，把要發(fā)送的信息加上目的地址和其他控制信息發(fā)到短信服務中心，經(jīng)短信服務中心完成存儲再轉(zhuǎn)發(fā)送給目標機，這種特性適合數(shù)據(jù)遠程傳送。每條短信息容量為字符。終端通過串行口控制有三種接入?yún)f(xié)議，分別是基于命令的和基于命令的、。其中應用最為廣泛。本系統(tǒng)采用的是，采用命令完成短信息的讀取和發(fā)送。不

7、同廠家生產(chǎn)的模塊圖程序流程圖數(shù)據(jù)處理模塊接收衛(wèi)星定位信號，判斷其為格式，經(jīng)解析留下經(jīng)緯度、時間等主要信息以待下一步處理，否則繼續(xù)接收衛(wèi)星定位信號。命令集會稍有不同，本系統(tǒng)采用的是公司的模塊，具體可以參考公司提供的數(shù)據(jù)手冊和等資料。比如發(fā)送一命令用戶手冊條消息可以采用命令，格式如下：模塊輸出的定位信息服從通信標準。通信標準的輸出數(shù)據(jù)經(jīng)度、高度、采用的是碼，其內(nèi)容包含了緯度、速度、日期、時間、航向以及衛(wèi)星狀況等信息。語句有種，包括、和。本系統(tǒng)用到的是紀錄語句，它包含了定位系統(tǒng)需要的所有信息。格式舉例：￥，￥，當前位置的格林尼治時間（），格式為狀態(tài)，為有效位置，為非有效接收警告緯度，格式為標明南北半

8、球，為北半球、為南半球徑度，格式為標明東西半球，為東半球、為西半球地面上的速度，范圍為到方位角，范圍為到度日期，格式為地磁變化，從到度短信長度回車目的手機號碼回車短信內(nèi)容系統(tǒng)上電后，微控制器開始執(zhí)行主程序。在主程序中，首先進行系統(tǒng)初始化，初始化的內(nèi)容包括模塊和模塊的基本參數(shù)設置，然后進入主程序的數(shù)據(jù)處理部分。系統(tǒng)的實現(xiàn)實現(xiàn)步驟與結果啟動調(diào)試軟件，通過實驗板上的接口將編好的源代碼編譯、燒寫進微控制器。將監(jiān)控中心模塊上的卡插放到手機中，讓手機充當“臨時監(jiān)控中心”。將手持終端脫機上電運行，、秒后按下實驗板上的中斷觸發(fā)按鈕，略等片刻，手機便收到一條來自手持終端的信息，經(jīng)緯度為，而實際精確經(jīng)緯度為，略存

9、在誤差。取下手機的卡，放至監(jiān)控中心的模塊上。開啟機上的電子地圖軟件，設置停止位、無口的各參數(shù)：波特率、奇偶校驗，以使其與模塊匹配。再一次上電運行，點擊上的“導航”按鈕。定位點正好停留在基于的地面目標跟蹤及報警系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)了天津市河東區(qū)天津工業(yè)大學上，放大地圖，定位點落在了實驗樓所在位置，地圖窗口下方也實時顯示出了定位點的經(jīng)緯度數(shù)值和當前時間（如圖所示）。單，可靠性較高。參考文獻：操作性及實時性有顯著提高，而且成本較低，結構簡周立功嵌入式系統(tǒng)基礎教程北京：北京航空航天大學出版社，誤差分析系統(tǒng)調(diào)試初步通過，還得測試其穩(wěn)定性、分析誤差所在。從實驗結果得出，定位精度的誤差基本上控制在以內(nèi)，誤差原因

10、主要來自兩方面：首先是模塊硬件本身的性能誤差，要求工作電壓為直流（紋波）。且模塊使用有源天線，若天線受附近電磁場干擾或衛(wèi)星所處位置不很理想時，定位精度會有不同程度的降低。另一方面，電子地圖的分辨率也大大決定了定位點的精確性。編輯是一個支持自主測繪、電子地圖的軟件。為達到理想的定位精度，可自行測繪一份更精細的電子地圖。袁建平衛(wèi)星導航原理與應用北京：中國宇航出版社，孫增軍，胡延平基于的移動監(jiān)控定位系統(tǒng)設計現(xiàn)代電子技術，（）：李學橋，張征，袁建平，陳衛(wèi)鋒基于定位、短消息運輸監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)鄭州輕工業(yè)學院學報（自然科學版），（）：武斌，李康，孔繁敏，王巖，宋嵩基于短消息的手持機的設計與實現(xiàn)計算機工程與應用，（）：結束語基于微控制器的嵌入式系統(tǒng)能夠完成所田世君，張德民，徐志剛基于嵌入式操作系統(tǒng)定位終端的設計與實現(xiàn)重慶郵電學院學報（自然科學版），（）：作