开题报告-基于GPRS的车载报警终端（硬件部分）.doc

南京工程学院毕业设计开题报告 课 题 名 称：基于GPRS的车载报警终端 （硬件部分） 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 所 在 系 部： 通信工程学院 专 业 名 称： 通信工程 南京工程学院2014年 3月 10 日说 明1根据南京工程学院毕业设计(论文)工作管理规定，学生必须撰写毕业设计（论文）开题报告，由指导教师签署意见、教研室审查，系教学主任批准后实施。2开题报告是毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。学生应当在毕业设计（论文）工作前期内完成，开题报告不合格者不得参加答辩。3毕业设计开题报告各项内容要实事求是，逐条认真填写。其中的文字表达要明确、严谨，语言通顺，外来语要同时用原文和中文表达。第一次出现缩写词，须注出全称。4本报告中，由学生本人撰写的对课题和研究工作的分析及描述，应不少于2000字，没有经过整理归纳，缺乏个人见解仅仅从网上下载材料拼凑而成的开题报告按不合格论。5开题报告检查原则上在第24周完成，各系完成毕业设计开题检查后，应写一份开题情况总结报告。毕业设计(论文)开题报告学生姓名学 号208100122专 业通信工程指导教师姓名职 称讲师所在系部通信工程学院课题来源自拟课题课题性质工程设计课题名称 基于GPRS的车载报警终端（硬件部分） 毕业设计的内容和意义毕业设计的内容 利用单片机与GPS模块和GPRS模块构成GPRS车载报警终端，要求系统能够通过GPRS模块接收主机命令，利用GPS模块等获得车辆信息，并能将相关信息通过GPRS模块发送给主机。要求设计单片机和GPRS、GPS模块之间的接口电路，完成电路原理图、PCB版图设计和电路制作，并完成相应的调试工作。毕业设计的意义 随着交通物流业的迅猛发展，机动车辆也在急剧增加，车辆调度、车辆监控、安全运输等车辆管理问题也日益突出。在车辆安全管理方面，如何随时知道车辆的具体位置及行驶状态已逐步成为车辆管理部门关注的焦点；在车辆规范管理方面：如何使车辆管理正规化与现代化，如何随时知道车辆行驶状态，也是车辆管理部门关心的重点。所以，如何运用现代科技手段设计先进的车辆监控系统，已经成为车辆监管中急需解决的问题。GPS全球卫星定位技术、GSM移动通信技术以及地理信息系统技术的逐渐成熟，为开发功能强大、性能优越、安全可靠的GPS车辆监控系统提供了可能。文献综述GPS全球卫星定位系统是一个由覆盖全球的24颗卫星构成的卫星系统，这个系统可以保证在地球上任意一点、任意时刻都能同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度及高度，从而实现导航、定位、授时等功能。它是当前最先进的定位技术之一，可以用来为飞机、船舶、车辆以及个人导航，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。GPS车辆监控系统就是采用GPS来进行定位的，它是通过安装在车载终端上的GPS定位模块实现的1。 GPS全球定位系统主要由空间部分、地面控制部分、用户设备部分三部分组成。 空间部分GPS的空间部分由24颗工作卫星组成，它位于距地表20200km的高空，均匀分布在6个近似圆的轨道面上，轨道倾角为55。此外，还有3颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图像，这就提供了在时间上连续的全球导航能力2。地面控制部分地面控制部分由一个主控站，5个全球监测站和3个地面控制站组成。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果传送给地面控制站。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接收机，监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入到卫星3。这种注入对每颗GPS卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息1，4。GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法来确定地面点的三维坐标。因此，GPS卫星、卫星信号传播途径和地面接收设备都会导致GPS的测量产生误差5 。a)与卫星有关的误差+b)与信号传播途径有关的误差c)与GPS接收机有关的误差由此，对于GPS误差的改进还应该从这几个可能的方面入手，比如改善卫星的分布，增加民用频率，频率复用以及增大卫星发射信号的功率等等。在地面站方面可以增加地面监控站的数量和分布，包括合理选址以及采取多方位的消差措施。同时，接收机还可以在软硬件方面多加改良，向着多功能，小型化，智能化方向发展。 GR87：第三代高效能芯片高灵敏度、低耗电量芯片STAR III。具备快速定位及追踪20颗卫星的能力，体积超小，仅25.4257公厘，芯片内建200,000个卫星追踪运算器，大幅提高搜寻及运算卫星讯号能力，内建RTCM SC-104 DGPS和WASS/EGNOS解调器，低耗电量, 具备有省电模式（Trickle-Power）功能，以及在设定的时间才启动的定时定位（PushtoFix）功，支持NMEA0183 V2.2版本规格输出。 应用范围：车用导航、航海导航、舰队管理、基地服务、自动驾驶、个人导航、旅游设备、 轨迹设备、系统及绘图应用程序。 最多可同时接收20个卫星，接收码: L1，C/A 码，更新速率: 1HZ，时间标示： 1脉波/秒, ，GPS时间 +/-0.1秒误差，支持通讯协议：NMEA-0183 V2.2版本规格输出及SiRF二位编码，芯片内建 200,000 个卫星追踪运算器，运算程序：ARM7/TDMI处理速度：50 MH，内建闪存 1Mb，最低追踪信号感度：-159dBW，尺寸：25.425.47公厘，重量：2g，操作温度：-10 to + 60，存放温度：-20 to + 85，操作湿度：5% to 95% 无压缩条件下。 GPRS的全称是General Packet Radio Service，即通用分组无线业务，是基于“包交换”概念的一种无线数据传输方式6。它的最大特点是永远在线。它不是以上网的时间来收费，而是根据传输的数据量来收费。可以说GPRS是一项集方便、省钱于一身的新业务7。同时，GPRS也存在一些问题:(l)GPRS会发生包丢失现象。由于分组交换连接比电路交换连接要差一些，因此，使用GPRS会发生一些包丢失现象。(2)实际速率比理论值低。GPRS数据传输速率要达到理论上的最大值172.2kbPs，就必须只有一个用户占用所有的8个时隙，并且没有任何防错保护。运营商将所有的8个时隙都给一个用户使用显然是不太可能的。(3)存在转接时延。GPRS分组通过不同的方向发送数据，最终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况7。SMS短消息服务是GSM系统中提供的一种手机之间以及与短信息实体之间通过服务中心进行收发文字信息的方式，其中服务中心是独立于GSM网络的一个服务处理系统，主要功能是提交、存储、转发短消息，并完成与PSTN、Internet等网络的互通，从而实现来自其它短消息实体（Short Message Entity，简称SME）的短消息的传递。它通过无线控制信道进行传输，经短消息服务中心完成存储和转发功能。短消息服务是GSM中唯一不要求建立端对端业务路径的业务，即使移动台已处于完全电路通信情况下仍可进行短信息传输8。短信息通信仅限于一个信息，即一个信息的传输就构成了一次通信。因此，服务是非对称的，但这并不阻碍实时对话。信息的传输总是由处于GSM外部的短信息服务中心（SMSC）进行中继，信息有目的地或起源地，但只与用户和短消息服务中心有关，而与其他GSM基础设施无关。短消息是通过短信息业务中心进行存储转发的。因此要提供短消息服务，必须要有短消息服务中心9。车载终端通过GPS外接天线接收GPS信号, 由串口将此信息传送给主机, 主机计算出车载当前的经度、纬度、速度、时间、状态等信息,一方面为电子地图提供地理位置信息, 将车载的位置在终端实时显示出来; 另一方面将信息打包通过GPRS 发送给监控中心, 提供监控所需的原始数据10。 控制中心与终端之间的通信主要是GPRS 来完成, 除了隔一固定的时间间隔终端通过GPRS向中心发送GPS协议数据包以外, 终端与中心之间要进行其他GPRS 信息协议包的传送, 还有车队在线离线维护信息协议包的传送, MC55的GPRS通信涉及相关的一些AT指令11。GPRS 可以接入基于TCP/ IP 的外部网络和X. 25 网络, 无线接口资源可根据业务流量和运营者的选择在语音和数据业务之间共享, 从协议结构上提供了和IP 网络的互通功能。终端用户系统和中心服务系统建立面向连接的专用Socket 连接, 将位置和其他信息封装在数据包中, 通过Socket 连接发送到对方。收发双方遵循统一的数据包结构进行封装和解析。GTM900-C为华为GPRS模块。GTM900-C的推出是为替代停产后的华为GTM900-B模块。工作频段： EGSM900/GSM1800 双频 ，最大发射功率： EGSM900/GT800 Class4(2W)GSM1800 Class1(1W)，接收灵敏度： -106dBm ，正常工作温度：-20C+70C，电源电压 ：3.3V4.8V（推荐值3.8V ),平均待机电流: TBD, 关机漏电流: TBD,协议: 兼容GSM/GPRS Phase2/2+ 支持华为GT800 协议,AT命令: GSM 标准AT 命令 V.25 AT命令华为扩展的AT 命令40PIN FPC 连接器 UART 接口（最大串口速率可达115200bit/s） UART 接口（最大串口速率可达115200bit/s）。标准SIM 卡接口（1.8或3V）两路模拟音频接口电源接口 GSC 射频天线连接器 50¦ GSC 射频天线连接器 语音业务 支持FR、EFR、HR 和AMR 的语音编码支持免提通话，提供回声抑制功能 短消息业务 支持MO 和MT 点对点和小区广播短消息模式支持TEXT 和PDU GPRS 数据业务 GPRS CLASS 10 编码方式CS 1，CS 2，CS 3，CS 4 最高速率可达85.6Kbit/s 支持PBCCH 内嵌TCP/IP 协议：支持多链接，提供ACK 应答，提供大容量缓存 电路型数据业务 支持CSD 数据业务，最高速率可达14.4Kbit/s 支持传真：Group3 ，Class2.0 支持USSD 补充业务 来电显示、呼叫转移、呼叫保持、呼叫等待、三方通话等 集群功能 组呼，广播，私密呼叫等 STK功能 通过增强的AT命令支持STK功能 ROHS环保 符合ROSH环保认证要求。总结： 本终端具有定位精度高、网络覆盖广、功能强大、成本低廉、安全可靠等特点。为便于开发和调试，车载终端硬件设计采用了模块化结构，同时考虑到系统实现的复杂度，将主板电路分为基本功能电路和扩展功能电路两部分，分开进行设计。基本功能电路由单片机最小系统、GPS模块、GPRS模块、液晶显示屏等构成，扩展功能电路按照模块化的思想设计成各功能模块，主要由电源模块、传感器检测模块、时钟模块、继电器电路等组成。同时分析了用户的需求，先设计现各功能的程序，然后再进行集成，最终完成了软件设计参考文献：1 Jianping Xing,Jun Zhang,Weiye Li,Cheng Hebin. Vehicle GPS real time monitoring communication system base on GPRS/CSDC.Sixth World Congress on Intelligent Control and Automation , Dalian China,2006:96-98.2 蒋文怡,王虹英,钟章队.GSM短消息传输时延及其对GPS定位数据传输的影响J.移动通信,2001,(2):32-35.3 Xavier Lagrange, Philippe Godlewski著,顾肇基译.GSM网络与GPRSM.北京:电子工业出版社,2002:132-134.4 朱晓红.GPS智能车辆的车载设备系统J.现代电子技术,2006,(11):159-161.5 许致福，王德保等.GPS定位的误差来源与未来发展J.山东国土资源，2005，21（9）：45-48.6 韩斌杰GPRS原理及其网络优化M北京：机械工业出版社，20037 毕丽红.基于GSM在GPS车辆监控系统通信方案研究J.河北工业大学成人教育学院学报,2004,19(01):4-7.8 张静,蒋文怡,钟章队.GSM网络短消息吞吐量分析J.电信技术,2000,(9):26-29.9 SIEMENS.AT Command Set Siemens Cellular Engines.03.02.Siemens AG,2002.10 李华贵;项志华;何伟;李鹏;基于GPS和GPRS车载导航定位系统的实现J;计算机技术与发展;2006年11期11 何小卫;王爱华;马跃;基于GPRS的GPS车载终端通信技术研究J;计算机应用;2008年 39期12 张锦明;付永恒;基于GPS/GPRS 的位置信息服务系统的设计与实现J;测绘通报;2007年11期研究内容终端设计：本终端根据所要实现的功能，在逻辑上大体划分为5个部分:供