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基于北斗定位和无线技术的监控报警系统的设计

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 133次

高媛    凌启东

(徐州工业职业技术学院 江苏 徐州 221040)

摘要:针对目前汽车实时报警监控能力的不足,提出了一种基于单片机、北斗定位和无线通信模块的监控报警系统方案。系统采用了我国自主研发的北斗卫星定位技术,以STC51单片机和高性能无线通信模块(SIM300)为主要芯片,设计性价比高,系统稳定,具有广泛的应用价值。

关键词:北斗定位;无线通信;监控报警

0 引言

随着汽车驾驶员人身安全隐患问题的日趋上升,且目前的车载导航尚未有效解决这一问题。近几年我国北斗卫星的发展迅速,并向全世界提供免费的、无源定位导航和授时等服务,又能与GPS兼容。其中最主要特点是采用了短信服务和导航定位相结合的技术,有效解决了通信盲区这一问题。另外,设计的无线通信技术具有抗干扰性能强,可靠性高,安全性好,受地理条件限制少,安装灵活等优点,利于信息的传输。因此提出了一种基于单片机、北斗定位和无线通信模块的监控报警系统方案,可以定时的把汽车位置信息发送到报警平台上,以有效保障汽车驾驶员人身安全问题。

1 系统总体方案设计

系统框图如图1所示,本系统采用单片机、北斗定位、GSM等技术,设计了一套以北斗定位和无线通信技术为核心的车载监控报警系统。

                            1  系统设计框图

系统微控制器选用我国独立自主知识产权,技术处于全球领先水平的STC12C5A08S2系列单片机,北斗卫星定位信息接收模块(即UM220)通过天线接收汽车所在的经、纬度等信息,单片机通过RS232串口读取该信息进行处理、缓存,当驾车人员遇到危险需要救援时,就按下按键,移动通信模块(即SIM300)就读取单片机中数据,并发送给报警平台,以达到保障驾车人员人身安全的目的。其中,北斗定位系统的核心作用是对车辆进行实时监控,无线通信系统的核心作用是定时地将车辆所在的位置信息发送至报警平台,这样方便驾车人员在突发情况下及时得到救援,从而保障个人安全。

2 系统硬件设计

2.1 定位模块选型

2.2 北斗定位模块设计

    目前,在全球共有4种卫星定位系统,分别是美国的GPS系统、俄罗斯的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略系统和我国的北斗卫星导航定位系统1】。北斗定位系统是我国自主研发的,使用起来较经济,可降低生产成本,且北斗将定位系统和通信技术有效融合,可实现更强的功能,本设计定位模块决定采用北斗系统。UM220是和芯星通公司针对车辆监控、气象探测和电信电力授时等应用推出的定位系统模块,是目前市场上尺寸最小的定位模块,凭借集成度高、功耗低、有着出色的导航、定位、授时功能、易于集成、高可靠性、图形化控制界面等特点,在北斗定位系统领域占有一席之地。

UM220芯片模块与RS232转换器与PC进行通信,串口电路需要充分考虑到芯片输出的电平稳定性,和计算机接口电平匹配度,所以从UM220处得到的导航定位数据按照标准NMEA-0813协议输出,将电平转化为标准的RS232电平,从而便于与设备连接,进行数据输出。再利用CDT软件在电脑上实时显示卫星定位信息,体现了图形化显示和易于处理等优点。

2.2  通信模块的选用    

SIM300模块是SIMCOM公司研制的GSM/GPRS通信产品,SIM300模块体积小,性能可靠,内嵌有强大的 TCP/IP协议,集成了完整的射频电路和GSM 的基带处理器,为语音传输、短信息和数据业务提供无线接口2】SIM300的主要功能有语音通话、短信收发、GSM/GPRS网络数据收发等,本设计采用了短信收发和GSM网络数据收发。通过SIM300读取单片机处理过的位置信息,并将其发送到报警平台,实现对汽车的监控报警。SIM300通过串口与单片机相连,SIM300的TXD与单片机的RXD相连,RXD与TXD相连,GND共同接地。

3、软件设计

3.1软件设计流程

                         2   软件设计流程图

软件设计流程图如图2所示,在给系统上电后,系统进入初始化,当初始化完成后,UM220便通过北斗天线实时接收卫星发送的数据,单片机把接收到的信息进行校验,每条消息均为ASCII 字符串。所有的消息格式为:(0x24)+消息名 +经纬度。而消息名与数据之间均以逗号(0x2C)进行分隔,在数据位为“C”时,则该条信息即是我们所需要的定位信息,故单片机等待一系列数据中的数据位为“C”,若接收到的数据位判断成功则进行存储并处理,待数据接收结束后,SIM300读取数据,并等待单片机的AT指令代码,当按下按键时,发送信息给预设的手机。若信号灯亮,在等待10-20秒后,指示灯灭则说明发送成功,可以继续发送,否则发送失败,失败后可以重新按下按键,直到指示灯亮为止。

3.2  AT指令数据发送格式

AT指令是存储在单片机中用来控制SIM300动作的指令[3]。单片机按照相应的协议发送AT指令到SIM300模块,并对模块接收执行后的返回值进行校验。AT指令需转化为二进制数后,才可存储在ROM中,通过串口进行发送。

4 小结

    本设计利用北斗卫星技术和移动通信技术实现远程监控,解决了汽车驾驶员人身安全隐患问题。单片机和SIM300模块之间采用AT指令实现在通信网络下短消息数据业务,实现了精确定位、数据有效传输,在汽车租赁、出租车系统、物流车辆管理、公交系统以及公务用车管理等方面有广泛的应用价值。

参考文献:

[1]陈振国,杨鸿文,郭文彬.卫星通信系统与技术[M].北京:北京邮电大学出版社,

2003:88-103.

[2]马勇赞,方跃春.GSM/GPRS在全球定位监控报警系统中的应用研究[J].科技广场,2011   (9):165-167.

[3]古博; 黎敬斌; 叶仕通 .基于SIM300通讯模块城市智能交通系统 [J].电子设计工程,2015(3):156-158..

 

[作者简介]高媛(1982- ),女,徐州工业职业技术学院,讲师,硕士。研究方向:无线通信技术。凌启东(1981-),男,徐州工业职业技术学院,讲师,硕士,研究方向:嵌入式技术、通信技术。

【基金】 徐州工业职业技术学院科技项目(XGY201506)

 

 

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