在歐美和日本等發達地區已經開始使用“智能交通系統”來管理現有的交通道路，每年向這個行業或相關產業投入大量的人力和物力。在我國已開始起步，我國政府已將“智能交通系統（ITS）”列入國家“十五”計劃，它已成為交通領域的重大科技攻關項目。隨著我國汽車行業的高速發展，汽車大量進入家庭，去年我國轎車的銷售量高達110多萬輛，我國的私家車保有量已達10000萬輛，私家車普及率越來越高。與此同時，對汽車的安全服務要求也越來越高，因此，GPS/GSM智能車載通信防盜系統必將前景看好。

GPS與GSM通訊技術、GIS地理信息技術及計算機網絡技術相結合形成的移動目標（車、船）定位多功能服務系統，加上相應的管理機構，可以實現多種規模、多種組織形式的監視、調度和控制，能快速、高效地反饋和處理各種類型的事件和服務請求。

車載GPS智能終端的主要功能

GPS車載移動終端采用世界領先的GPS全球衛星定位技術、無線通信技術及計算機數據處理技術，可為用戶提供全方位、全時域空間位置信息。主要應用于：私家車防盜、車載電話、車輛保險、遠程遙控遙測、運營車輛監控管理及車輛故障管理等。通過GPS移動信息服務系統，車載移動終端可以實現如下功能：

實時定位功能

運用GPS實現定位，獲得車輛高精度的位置及狀態信息，通過電子地圖系統，查出車輛地理位置，實現定位和跟蹤，并根據需要通知車主或控制中心。

報警功能

為確保人、車安全，設計了兩種條件下觸發報警功能：

緊急報警：當車主在遇到緊急情況、車輛故障、交通事故、醫療等情況下，只要按動緊急情況按鍵，即可通知車主家人、控制中心和汽車俱樂部，通過數據分析，可得知車輛位置，并設法盡快提供幫助;

狀態報警：可遠程遙控設置超速、超加速、越界、停車時間過長、振動、車門動作、GPS無信號、蓄電池電壓低等多種報警功能，報警后，車主或控制中心會收到報警信息和車輛位置信息，狀態報警可以由用戶設定來選擇各種報警有效與否，在報警狀態下，車主家人或控制中心可實現監聽功能。

車載電話功能

可以實現完全的GSM車載電話功能，配接免提裝置，可實現免提通話功能，保證行車安全。

汽車黑匣子功能

可記錄汽車最近一段時間的運行狀態和軌跡，可根據設置記錄一定時間或距離的汽車狀態和軌跡，為運營和交通事故處理提供依據。

汽車防盜器

可通過GSM網絡將汽車狀態通知車主或控制中心。如遇非法進入，車載報警系統將通過GSM網絡向車主或控制中心發出短消息報警，且車主和控制中心可遙控解除和設置警戒狀態。

基于GPS/GSM的系統構成與工作原理

系統構成

GPS系統是由控制中心和車載監控終端兩大部分構成，兩部分之間采用GSM蜂窩網無線數字雙向通訊方式。GPS/GSM衛星定位車載系統由兩大部分組成：主控制單元和從控制單元。主控制單元包括：傳感器檢測及外圍電路、電源模塊、GSM模塊、GPS模塊、報警模塊。從控制單元包括：液晶顯示模塊、語音輸入輸出單元、觸摸屏鍵盤、串口擴展、打印輸出。GPS車載移動終端系統結構框圖如圖1所示。?

系統采用兩個CPU，GPS/GSM智能車載通信系統車載控制部分由兩部分構成：

·車載控制部分;

·車載外接部分。

兩部分之間通過電纜通信。

工作原理

車載單元接收GPS定位信號，并將車輛的位置和狀態信息傳送到監控中心;同時，接收監控中心的控制數據，并且對車輛進行控制。GSM網絡是車載單元和監控中心進行信息交換的數據鏈路。其功能是：將GPS定位信息準確地傳回監控中心;將監控中心的控制數據傳給車載設備。

由車載GPS系統所確定的車輛位置信息通過車載通信單元將其發送給調度指揮中心，調度指揮中心便可及時掌握各車輛的具體位置，并可以直觀、清晰地顯示在電子地圖上。通過移動目標監控調度系統，調度指揮中心隨時可以知道入網移動目標的方位。不僅可以進行安全合理的監控調度，而且可以為入網移動目標提供無線通信、遇險報警、決策指揮等多項服務。

車載監控終端包含有GPS定位模塊和GSM模塊，GPS模塊可根據管理指令將移動載體的當前位置、運行狀態等信息發往控制中心，并在控制中心的電子地圖上實時顯示出來。GPS模塊選用瑞士U—BLOX公司的TIM GPS接收器。TIM GPS接收機通過GPS天線接收衛星信號，解算出車載移動終端的位置信息，一方面存儲于緩沖區中，作為日后路徑回放用，另一方面直接由單片機通過串口發送到GSM模塊。GSM模塊再通過GSM短消息方式把位置信息發送到監控中心，監控中心通過GIS軟件平臺就可以直觀、清晰地在電子地圖上發現車輛的軌跡，實現車輛的實時監控。另外，車載終端也可以發送報警信息和語音信息到監控中心;監控中心也可以通過文字或語音的方式對車輛實施調度。

車載GPS智能終端硬件系統的設計

為使GPS/GSM車載通信系統智能終端具有較好的實用性及較高的性能/價格比，筆者對系統的硬件電路進行了精心設計。

主控單片機

采用模塊化的設計方法對系統的硬件進行了設計。整個控制電路以AT89C51單片機為核心，同時擴展其它相關模塊，實現各種復雜的操作，完成系統功能。

車載控制部分主控制部分的硬件電路圖如圖2所示。

GPS模塊

GPS模塊用于接收GPS衛星的信號，并計算出車載終端目前所在的位置。GPS模塊選用瑞士U-BLOX公司的TIM GPS接收器，它由變頻器、信號通道、微處理器和存儲單元等組成。GPS模塊通過串行口向主控制器發送定位坐標;主控制器也可以向GPS模塊發送設置命令，以控制GPS模塊的狀態和工作方式。瑞士U—BLOX公司生產的GPS模塊，其定位精度可以達到5～10m，完全可以滿足車載的精度要求。

GPS模塊需要配備專門的GPS天線接收GPS衛星信號。一般在比較開闊的地區，需接收到三顆以上的GPS衛星信號才能進行準確定位。在車載GPS智能終端系統中，把天線放置在車頂，定位效果比較好。

GSM模塊

使用GSM模塊可以方便地利用GSM網進行通訊。它與主控制器以串行口的方式連接，并采用一定的波特率進行通信。主控制器可以通過AT命令控制GSM模塊使其發送短消息，使用GPRS傳送數據或進行語音通話。GSM模塊與單片機之間采用標準的串行口進行通訊，通訊的最高波特率可以達到115200bps，GSM模塊與SIM卡之間主要通過SIMCLK和SIMDATA信號線進行數據通信。為了保證發送短消息與短消息到達之間的時間間隔盡量短， 選用的SIM卡最好是同一個電信運營商提供的。在使用GPRS功能時，還需要選擇支持GPRS的SIM卡，并開通GPRS服務，GSM模塊還支持驅動兩路麥克風，兩路揚聲器和一路蜂鳴器，其中一路麥克風和揚聲器可以連到手柄的聽筒上，以實現車載電話功能。

電源模塊

電源模塊用于給系統中的其它模塊供電。終端系統需要電源模塊提供三路電壓，分別為3.6V，5V，3.3V。其中GSM模塊在發送和接收數據時需要的電流比較大（約為2A）。選用了National公司的LM2576電源芯片。它是一種PWM方式調制的高功率穩壓芯片，可以提供高達3.5A的尖鋒電流。電源模塊中還設計了后備電池系統，在車載電源不工作或被破壞時給車載GPS終端供電。在車載電源工作正常的情況下，后備電池會自動被充電。

車載GPS智能智能終端軟件系統的設計

本系統采用雙CPU控制方式，因此對2個控制器分開編程，設置主控制器和從控制器，由主、從控制器來實現各種功能程序的運行和調用。圖3示出了主程序流程圖。

各程序功能包括：

·主控制程序：硬件上電后，對各個功能模塊進行初始化，按照用戶指令調用各子程序。控制從CPU工作。

·從控制程序：按照指令調用液晶顯示子程序和語音輸入輸出子程序。

·車速顯示子程序：根據速度傳感器輸入控制LED顯示車速。

·溫度顯示子程序：根據溫度傳感器輸入控制車內溫度平衡。

·油位顯示子程序：根據溫度傳感器輸入控制顯示模塊顯示油位并根據設定產生低油報警。

·里程記數子程序：根據速度傳感器輸入控制顯示模塊顯示里程數。

·錄音子程序：掃描按鍵，根據指令控制語音輸入輸出模塊監控錄音。

·語音報警子程序：根據各傳感器輸入，按照用戶設定值產生報警并控制GSM模塊通訊控制中心。

結語

介紹了以單片機AT89C51為控制核心，通過擴展GPS模塊、GSM模塊和電源模塊等，實現了GPS/GSM智能車載通信系統車載部分的控制功能。著重分析并設計了主控制單元，基于篇幅原因，略去了從控制單元模塊的介紹。該系統可應用于軍事指揮監控系統、醫療救護系統、金融運鈔系統、偏遠地區的抗洪救險指揮通信車、城市租賃汽車管理系統、長途旅游和運輸等軍事和民用領域。為有關單位及個人對其擁有的移動車輛實施動態控制提供了有力幫助，還可以協助公安部門提高打擊犯罪活動、提高處理突發事件的快速反應能力。

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