GPS車輛衛(wèi)星定位模擬系統(tǒng)設(shè)計

1.引言
目前車載技術(shù)已經(jīng)非常成熟，它廣泛應(yīng)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(shù)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(shù)，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(quán)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[2]。
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。
500)this.style.width=500;" border="0" />

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(shè)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(shè)備組成[3]。
GSM 網(wǎng)絡(luò)是國內(nèi)覆蓋范圍最廣，應(yīng)用最普遍的無線通信網(wǎng)絡(luò)。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?，可方便地實現(xiàn)對于采集站設(shè)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[4]。
3.系統(tǒng)實現(xiàn)方案設(shè)計
在設(shè)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(shè)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(shè)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。
500)this.style.width=500;" border="0" />

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(zhuǎn)換成232電平。
500)this.style.width=500;" border="0" />

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(qū)動電流很小，繼電器不能工作，這樣我們采用ULN2003作為驅(qū)動，它是反向驅(qū)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(qū)動繼電器。

500)this.style.width=500;" border="0" />

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(qū)動芯片L298,它的性能比較穩(wěn)定，而驅(qū)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(jié)構(gòu)簡單我們采用了串行方式。
500)this.style.width=500;" border="0" />

圖6 顯示部分
5.軟件實現(xiàn)[5]
500)this.style.width=500;" border="0" />

圖7 小車控制部分流程圖
6．結(jié)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(shù)加以綜合，并且合理有效的應(yīng)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(xué)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(shè)計合理。