GPS車輛衛(wèi)星定位模擬系統(tǒng)設計 (1)

1.引言
      目前車載技術已經(jīng)非常成熟,它廣泛應用于私家車的防盜跟蹤,物流用車的調(diào)度控制,出租車的電招安防,公交車的智能報站電子站牌等等,而且它價格也變得十分便宜。市場上幾百元就能買得到[1]。它的核心技術就是GPS,而電子地又是GPS的靈魂,只有通過它才能實現(xiàn)車輛的定位,當確定了車輛位置之后,通過無線傳輸把數(shù)據(jù)發(fā)到第三方,這樣就可以實現(xiàn)車載定位,根據(jù)這種技術,我們建立了一種能夠模擬車輛運行的模型,它能通過GPS定位系統(tǒng)確定車輛的位置,通過無線傳輸系統(tǒng),把車輛的位置信息發(fā)送到控制中心,再有控制中心時發(fā)送控制指令給車輛,讓車輛到達指定的位置,也就是建立了一種通過GPS/GSM“無人駕駛”車輛系統(tǒng)的模型,當然這種模型是建立在高速公路上的,當司機開上高速公路以后可以通過控制按鈕向工作站發(fā)出指令,工作站確認后,在告知司機,此后車輛進入“無人駕駛”狀態(tài),車的行使由控制中心決定,當?shù)礁咚俟烦隹跁r控制中心會告知司機這時又會把車的駕駛權交還給用戶,為了防止意外發(fā)生,用戶還可以隨時中斷與控制中心的連接。
本系統(tǒng)模擬了這一模型,把GSM作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿浇?,用PC機當作是控制中心,用小車代替車輛,在校園里模擬車輛的運行,首先由GPS發(fā)出位置信息,再由GSM把信息傳送給PC機,經(jīng)過PC機處理,顯示小車在地圖上的位置,再由PC機在發(fā)出指令,通過GSM把指令傳送給小車,小車在執(zhí)行指令。


圖1. 無人駕駛控制系統(tǒng)模型

2.系統(tǒng)實現(xiàn)理論概述
     GPS目前空間衛(wèi)星星座部分共有二十四顆衛(wèi)星,其中二十一顆工作衛(wèi)星,三顆在軌備用衛(wèi)星。每顆衛(wèi)星都裝有4 臺高精度電子鐘,為GPS 定位提供高精度的時間標準。用戶設備主要由GPS 接收硬件和數(shù)據(jù)處理軟件,以及微處理器及其終端設備組成。
    GSM 網(wǎng)絡是國內(nèi)覆蓋范圍最廣,應用最普遍的無線通信網(wǎng)絡。它傳輸速度快,單個數(shù)據(jù)傳輸價格便宜,不占用話音,及其雙向傳輸?shù)男阅埽煞奖愕貙崿F(xiàn)對于采集站設備的信息采集和遠程控制,實現(xiàn)遙控、遙測等。因此,使用GSM是作無線通訊是十分合理的。
3.系統(tǒng)實現(xiàn)方案設計
    在設計中使用了Trimble公司的GPS模塊用于小車定位,使用了兩個西門子公司的GSM模塊用于小車和PC機的無線數(shù)據(jù)傳輸,通過按鍵輸入完成小車部分的設置,用液晶顯示當前的信息,而在PC機上用串口和GSM模塊通信,再由基于VB平臺所編寫的電子地圖上顯示出來。
4.硬件系統(tǒng)設計
4.1電源穩(wěn)壓部分
本系統(tǒng)的電源為7.5V,而單片機的工作電壓為5V,LM7805是5V支流穩(wěn)壓電源芯片片。

圖2 系統(tǒng)電源
4.2  GPS接口電路
由于51系列單片機的電平為TTL電平,而GPS模塊為3.3V供電,所以選用LM1117作為GPS模塊的電源,通信部分選用了MAX3232把3.3V的邏輯電平轉換成232電平。


圖3 GPS接口電路圖
4.3GSM接口電路
在GSM模塊的使用中,它的供電范圍很寬7.5~24V,而且它的輸出電平為232電平這樣就可以這接引出串口通信數(shù)據(jù)線。
4.4 GSM/GPS控制部分
由于我們使用的單片機只有一個串口,這就要我們對串口進行切換,我們選用的是繼電器,但由于單片機的I/O口驅動電流很小,繼電器不能工作,這樣我們采用ULN2003作為驅動,它是反向驅動開路輸出達林頓,如圖2,我們采用單片機管電流的方式驅動繼電器。

圖5 GSM/GPS控制部分

4.5電機控制部分
電機控制部分我們采用繼承電機驅動芯片L298,它的性能比較穩(wěn)定,而驅動電流較大。其電路圖如下。
4.6顯示部分
在顯示部分我們采用12864液晶,為了使硬件結構簡單我們采用了串行方式。

5.軟件實現(xiàn)

圖7 小車控制部分流程圖

6.結論
     本系統(tǒng)實現(xiàn)了GPS車輛定位系統(tǒng)的模擬運行。利用GSM作為數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì),實驗小車代替實際車輛,由PC機作為車輛控制中心,對小車位置信息進行處理并指揮小車運動。經(jīng)過軟件測試系統(tǒng)實現(xiàn)了小車位置的采集,而且發(fā)出指令也能讓小車接收,并執(zhí)行。
本文作者創(chuàng)新點:將單片機、GPS、GPRS三個技術加以綜合,并且合理有效的應用到車輛監(jiān)控系統(tǒng)中,實現(xiàn)了車輛的實時監(jiān)控調(diào)度,提高車輛的安全性與工作運行效率。該系統(tǒng)已在我校校園巡邏車系統(tǒng)上運行,為學校節(jié)省近萬元資金。實踐證明本系統(tǒng)的通訊功能運行可靠,設計合理。


整理:洪麓豐

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