汽车防盗设计.doc

摘 要 随着信息技术的发展，汽车防盗技术己经从最初的机械式汽车防盗系统发展到最新的基于GSM/GPS的网络式汽车防盗系统：而在国内，由于价格上和技术上的原因，普通的电子式汽车防盗器还是占据主流地位。 针对市场上流行的普通汽车防盗器产品大多数都存在着防盗功能单一、可靠性低、缺乏跟踪监控功能等缺陷，此外，大部分网络防盗系统都是通过将高主频嵌入式CPU与嵌入式WinCE或Linux操作系统相结合而构建的，而本文则是利用较低的硬件配置环境设计了一种基于GSM通讯平台和GPS卫星定位的汽车防盗系统，实现汽车导航与防盗功能的结合，提高了开发效率，也便于软件和硬件后期的维护与修改。 该系统集成传统的防盗技术和GSM/GPS技术，通过嵌入式系统设计原理，利用基于GSM短消息的无线通信协议，构建了一个在车主、监控中心和汽车之间通信的交互平台，车主和监控中心可利用短消息对汽车状态进行监控并可以发送控制指令，从而实现了全方位的汽车防盗监控系统。 本文论述了汽车防盗系统所涉及基本原理，包括系统数据信息处理中用的GSM短信息协议、PDU格式、AT指令和国际航海电子协会标准导航NEMA0183协议。同时，也详细介绍了系统的硬件构成，包括系统电源电路、微控制器MSP430F149, GSM无线模块TC35, GPS接收模块以及外围的检测控制电路。在软件设计上采用模块化方法，即将整个系统软件分为几大模块:系统模块、防盗器接口模块、GSM处理模块和GPS处理模块等，供主控模块调用;利用VC+6. 0设计上位机监控软件，完成对GSM模块相关指令的测试和短消息的收发功能。7摘 要 本系统相对于市面上的其它网络式汽车防盗系统的不同之处在于，可以将部分已经安装在车主汽车上的普通电子式防盗器改装成网络式汽车防盗系统，从而大大降低用户的费用投入，提升了产品的性价比。关键词:汽车防盗系统，嵌入式系统，通信协议，远程监控Abstract With the economic development, the vehicle theft-against technology has upgraded from the original mechanical mode to the latest GSM/GPS-based network mode after several generations. But in China, considering the price and technology, the common electronic vehicle alarm equipments are still the dominant ones. In view of the deficiencies of most common vehicle alarm equipments prevalent in the market, such as single alarm ability, low security and lack of tracking and monitoring ability, Moreover, most of the network theft-against systems are made by integrating a high main frequency embedded CPU and an embedded WinCE or Linux operating system, but this paper designs a vehicle theft-against system based on GSM communication platform and GPS satellite positioning by integrating a lower hardware scheme circumstance, to combine positioning with against theft function of vehicle, to enhance the development efficiency, also is advantageous for software and the hardware later period maintenance and the revision. Integrating the traditional vehicle alarm technology and GSM/GPS technology and according to the designing principles of embedded system,the system builds up a mutual platform among the vehicle owner, the monitor center and the vehicle by using the vehicle monitor and control protocol based on GSM short message. Vehicle owners and the monitor center can monitor the state of the vehicle and send controlling instructions means of SMS, so as to realize all-directional vehicle alarm and monitor. This article elaborates basic principle of vehicle localization and the theft-against system, including protocol of SMS(GSM07.05), the PDU format, AT Instruction and the protocol of navigation(NEMA-0183)used in the system. Simultaneously the construct of hardware is introduced in detail,including power circuit of system,Microcontroller MSP430F149,wireless GSM telecommunication module TC35,GPS module and outer control circuit. Uses the modular method in the software design, soon the overall system software divides into several big modules: System module, security interface module, GSM processing module and GPS processing module and so on, for master control module transfer;Using the VC6.0 designs in the position machine monitoring software, completes to the GSM module correlation instruction test and the SMS receiving and sending function. Different from other network vehicle alarm systems in the market,the system can refit some common vehicle alarm equipments, which have been already fixed on the vehicles,into network vehicle theft-against systems.Consequently,the expense of the user can be greatly reduced and the performance-price ratio of the product increased.Key words: vehicle alarm system, embedded system, communication protocol,remote monitor目录前 言I第一章 绪 论11.1 国内外研究现状11.2 课题研究的背景及意义31.3 课题主要研究内容4第二章 防盗系统的总体设计72.1 系统的通信平台72.2 系统的定位技术172.3 防盗系统的设计202.4 本章小结23第三章 系统的硬件设计243.1 系统的原理框图243.2 GSM模块TC35简介253.2.1 TC35模块的功能结构253.2.2 TC35模块的对外接口电路263.2.3 TC35模块的外围电路设计283.2.4 TC35模块的初始化293.3 MSP430单片机简介303.4 GPS接收机323.5 各模块电路设计343.5.1 系统电源343.5.2 GPS25LP-LVC的电路373. 5. 3 TC35模块接口电路设计383. 5. 4单片机处理电路403. 5. 5汽车供电控制部分413.5.6汽车防盗报警电路433. 5. 7其它功能电路443.6 本章小结46第四章 系统的软件设计474.1 NEMA-0183格式474.2 系统程序模块484.2.1 主控模块494.2.2 主要子程序模块的设计504.3 其它模块程序设计554.4 防盗系统的工作过程和精度及实时性分析604. 5本章小结61第五章 总结与展望625.1 全文总结625.2 工作展望62参考文献69前 言 随着经济的飞速发展，汽车作为人类重要的交通工具正在迅猛增加。然而，现代科技的发展促使犯罪分子的作案手段不断提高，汽车被盗事件也越来越多。据统计，深圳市每年有上千辆汽车被盗;美国汽车被盗率为0.36辆/s，每年至少有150万辆汽车被盗:香港每年也有4000辆汽车被盗。汽车的安全保护技术己引起广泛重视。为了防范汽车被盗，科研工作者们研制开发了很多汽车防盗新技术，各种防盗装置相继产生并被广泛运用。汽车防盗器按其结构和功能可以分为四大类:机械式、电子式、芯片式和网络式。其中，机械锁是最传统的防盗装置，一般不单独使用;电子式防盗系统是目前运用最广的防盗装置;而芯片式数码防盗器和网络防盗系统则是汽车防盗技术的发展方向。到目前为止，芯片式防盗器己经发展到第四代。最新面世的芯片式防盗器具有独特的诊断和识别功能，如:电子芯片可以在己获授权者读取钥匙保密信息时告诉他本系统的历史信息;射频识别技术可以在任何情况下正确识别驾驶者，在驾驶者接近或远离车辆时自动打开或关闭车锁。网络防盗系统的基本工作原理是通过网络来实现车门的开关、马达的启动和汽车的截停、定位及远程车况报告等功能。它的最大优势是突破了距离的限制。其中应用得最广泛的是GSM/GPS。GPS的工作有赖于卫星监控中心对车辆的24小时不间断、高精度的监控服务。 GPS网络防盗系统由安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动 GSM/GPS终端和GSM通信网络三部分组成。一旦汽车被盗或出现异常，GSM/GPS终端就会发出信号，指挥中心在通过GPS全球卫星定位系统得到这些信号后会计算出移动目标的经度、纬度、速度、方向，熄灭发动机和配合各方力量追回车辆。第一章 绪 论第一章 绪 论1.1 国内外研究现状 20世纪90年代以来，电子信息技术的飞速发展使电子信息技术、传感器技术、数据通讯技术、网络技术、计算机处理技术和控制技术等有效地应用于汽车防盗技术，促进了汽车防盗技术的高度智能化和功能多样化。随着汽车电子技术的发展，汽车防盗设备按其结构与功能可分四大类:机械式防盗器、电子式防盗系统、芯片式防盗系统和基于GSM/GPS的网络式防盗系统。它们之间各有优劣，但是汽车防盗的发展方向是向智能程度更高的芯片式和网络式发展的。1.1.1 机械式防盗器 机械式防盗装置是比较常见而又古老的装置，它主要是利用简单的机械式原理锁住汽车上的某一机构，使其不能有效发挥应有的作用，以达到防盗的目的。目前，国内常见的机械式防盗装置有: (1)方向盘锁，即常见的拐杖锁。主要是将方向盘与制动脚踏板连接在一起，使其不能做大角度转向或制动，有的可直接使方向盘不能正常使用。 (2)轮胎锁，即用一套锁具把汽车的一个轮胎固定，使之不能转动。这种方法比较麻烦，而且锁具也很笨重。 (3)变速器锁。通常在停车后，把换挡杆推回P位或挂挡位置，加上变速锁，可使汽车不能换挡。 机械式防盗装置主要靠锁定离合器、转向盘、变速杆等来达到防盗的目的，但只能防盗不能报警。其优点是价格便宜，安装简便。缺点是使用不隐蔽，防盗不彻底，拆装较麻烦。机械防盗装置已经历多次技术升级，目前有了较可靠的方向盘锁和排挡锁等。此外，车主为了增加防盗安全系数，给车辆安装数种机械式防盗装置，这样可在一定程度上吓走盗车贼，增加盗贼被发现的可能性。1.1.2 电子式防盗系统 随着电子技术在汽车上的应用，各种电子防盗报警器应运而生。它克服了机械锁能防盗不能报警的缺点，主要靠锁定点火或起动来达到防盗的目的，同时具有声音报警等功能。电子防盗装置设计先进、结构复杂，包括起动控制、遥控车和报警三部分，主要由防盗控制单元识读线圈、警告灯、汽车钥匙等元件组成。点火钥匙和信号发生器制成一体，当钥匙处于接通位置时，防起动装置向钥匙接收器发出电信号，信号接收器随即通过防起动装置向控制单元发送密码信号以供识读。车门控制和报警系统制成一体，报警系统在关闭点火开关、拔下钥匙并锁定车门、行李箱等后自动进入警戒状态，若车门或发动机盖被强行打开，报警系统将自动报警。汽车电子防盗器一般都具有遥控功能，安装隐蔽，操作简便。缺点是容易误报，不能从根本上解决车辆丢失问题。随着科技的发展，汽车电子防盗器增加了许多方便、实用的附加功能。现在市场上出现了具有双向功能的电子防盗器，它不仅能由车主遥控车辆，车辆还能将自身状态传送给车主。1.1.3 芯片式防盗系统 目前，在汽车防盗领域位居重点的当属芯片式数码防盗器。它通过锁住汽车马达、电路和油路达到防盗目的，若没有芯片钥匙便无法起动车辆。数字化的密码重码率极低，而且要用密码钥匙接触车上的密码锁才能开锁，杜绝了被扫描的可能。由于特点突出且使用方便，大多数轿车均采用它作为原配防盗器。目前进口的很多高档车及国产大众、广州本田、派力奥等车型己装用原厂的芯片防盗系统。芯片式防盗己发展到第四代，除了比电子防盗系统更有效的防盗作用外，它还具有特殊诊断功能。如独特的射频识别技术(RFID)可保证系统在任何情况下都能正确识别驾驶者，当驾驶者接近或远离车辆时可自动识别其身份，打开或关闭车锁。1.1.4 防盗系统 网络式防盗系统通过网络实现车门的开关和车辆的起动、截停、定位，及根据车主要求提供远程车况报告等功能。目前主要使用的网络有GSM网络和GPS(卫星定位系统)，其中GPS应用最为广泛。GPS主要靠锁定点火或起动发动机达到防盗的目的。采用GPS技术的汽车反劫防盗系统由安装在指挥中心的中央控制系统、安装在车辆上的移动GPS终端及GSM通信网络组成，接受全球定位卫星发出的定位信息，计算移动目标的经纬度、速度和方向，并利用GSM网络的短信息平台作为通信媒介实现定位信息的传输，具有传统GPS通讯方案无法比拟的优势。一旦汽车被盗或出现异常，指挥中心可立即通过GPS接收终端设备信号，确定汽车实时地理位置和多方面信息，配合各方面力量及网络优势追回汽车，同时能熄灭发动机，使汽车不能行驶。网络式防盗突破了距离的限制，覆盖范围广，可用于被盗汽车的追踪侦查，可全天候应用，破案速度快，监测定位精度高。GPS防盗技术可以说是一场技术革命，它一改传统防盗器的被动、孤立无助的被动式服务，能为车主提供全方位的主动式服务，是目前其他类型汽车防盗系统所不能比拟的。1.2 课题研究的背景及意义1.2.1 课题研究背景 国内外汽车防盗装置的种类繁多，发展迅速。目前，国际上流行的基本上是电子式汽车防盗产品，如汽车识别钥匙、电子编码点火钥匙、生物特征电子锁，它具有很好的性价比，在市场上占有绝对优势。欧盟所有新车型从1997年开始都必须配备电子防盗装置，并经过过渡期后，将此规定变成法律限期强制施行。据统计，装有电子防盗器汽车的被盗率为万分之四五，而未装电子防盗装置的汽车被盗率则高达万分之四十!机械锁是最早的汽车防盗锁，现己很少单独使用，主要与电子式、芯片式联合使用。从20世纪70年代至今，以轿车为突破口，汽车锁己由初期的机械控制发展成现在的电子密码一遥控呼救一信息报警系统，且防盗功能有很大提高。总体来看，国内的汽车防盗技术水平仅为国际20世纪90年代后期的水平，国内掌握制动器防盗装置的开发实验技术并形成批量生产的厂商只有几家，且防盗装置一般都存在报警范围小、只能实现本地报警、不能实现远程控制，只能实现单纯报警、对被盗车辆不能实现跟踪控制等缺点。除此之外，国内制定的汽车防盗法规不够健全，执行不够严格;生产企业对汽车防盗的认识不够重视，资金投入不足，这些都造成国内汽车防盗水平相对落后，不能适应我国汽车发展对汽车防盗技术的需求。因此，我国汽车防盗产品的升级换代势在必行，汽车防盗必将进入一个调整发展的新时期。1.2.2 课题研究的意义本课题研究的意义在于: (1)在传统防盗器领域，引入了嵌入式系统理念，提出一种新的全方位汽车安全解决方案，通过设计具有远程监控功能的通讯平台，为汽车防盗系统的无线网络化发展提供了良好的应用基础。 (2)将GPS定位技术运用到相应的汽车防盗系统中，通过监控中心的管理使得汽车安全系数有了很大提高，为汽车防盗安全体系的实现提供了一种新型公共解决方案。 (3)利用较低的硬件环境完成较高的系统功能，为网络式汽车防盗系统市场探索出一条新路，为今后网络式防盗系统在国内的普及奠定了基础。1.3 课题主要研究内容 本课题主要对汽车防盗器进行研究，在分析GSM/GPS原理及其应用的基础上，针对传统汽车防盗器功能单一、结构简单、可靠性不高的缺点，在充分研究该系统各要素的基础上，以TI公司的高速16位嵌入式微控制器MSP430F149为核心，通过该处理器的串口和各个数字I/O端口分别实现对GSM/GPS模块的控制和对汽车防盗器的驱动，并利用GSM模块实现与车主和监控中心的交互，实现对汽车的跟踪定位功能和防盗防抢功能，也可将传统的汽车防盗器改造为新兴的无线网络汽车防盗系统。内容具体如下: (1)通过与嵌入式系统的结合可将传统的汽车防盗器改造为具有远程监控功能的无线网络防盗系统。 (2)根据GSM网络相应的通讯协议，构建一个与监控中心、车主和汽车之间的交互平台。 (3)结合全球卫星定位系统(GPS)，实现对汽车当前的位置、速度等信息进行实时监控。 论文的章节内容安排如下: 第一章为绪论，主要介绍了汽车防盗系统的原理、特点与发展过程以及课题来源、研究目的和意义以及论文的组织结构。 第二章详细介绍了构成本系统的关键技术-GSM网络及其数据业务。阐述了GSM网络的通信原理及接口，着重描述了SMS这种GSM的增值业务和GSM模块的AT指令。 第三章介绍了基于GPS的定位原理。 第四章在论述了GSM模块TC35,GPS接收机GPS25LP-LVC和MSP430F149单片机原理和外围电路的基础上，较为详细的分析了系统的硬件框图。 第五章为系统的软件实现。具体介绍了基于GSM/GPS汽车防盗系统的软件设计细节和实现过程，并详细分析了系统设计中两个关键问题的解决方法。 第六章对全文进行的总结和展望。第二章 防盗系统的总体设计第二章 防盗系统的总体设计 基于GSM/GPS的汽车防盗系统主要由:车载终端(微控制器，GPS模块，GSM模块、传感电路)、传输网络(GSM网络)、监控中心、用户手机组成。本章在对系统的通信平台、定位技术、功能和性能要求分析的基础上，提出系统的整体设计方案。2.1 系统的通信平台2.1.1通信平台的选择 目前，车辆防盗系统的通信平台有常规通信网、集群通信网、GSM网、CDPD(Cellular Digital Packet Data，蜂窝数字分组数据)网以及GPRS网等多种方案。 (1)常规通信网:常规通信网信道利用率低，通常采用大区制，覆盖范围小， 仅适用于构建小系统。 (2)集群通信网:集群通信网虽然信道利用率比常规通信网有所提高，但是信道建立需要时间，系统在TDMA(Time Division Multiple Access，时分多址)传输模式下，容量过大时系统的实时性得不到保证，并且误码率相对较高。 (3) CDPD网:CDPD网虽然传输速度快，但其建网范围相对较小。 (4) GSM短消息:GSM短消息业务的通信方式是目前用的较多的一种，因为其覆盖范围大，并且可以全国漫游。 (5) GPRS网:GPRS具有传输速率大，频率利用率高，误码率几乎为零，支持多种网络协议，并且支持漫游等特点。 综合传输速率、频率利用率、网络时延、覆盖范围等多方面的考虑，选用GSM网络作为系统通信平台。2.1.2 GSM网络 GSM是“全球移动通信系统”(Global System for Mobile Communications)的英文缩写，是由欧洲电信标准协会于1982年开始研究制定的国际标准化的技术体制，它是今天的数字蜂窝系统1800 (Digital Cellular System 1800，即DCS 1800)的基础。在1987年6月，欧洲委员会(European Commission, EC)向部长委员会递交了制定GSM/DCS标准的建议文书。这份文书的目的是为了解决移动通信系统中的不兼容性，并建立一个欧洲范围的通信系统结构，也为了促进各个国家发展欧洲范围内的数字蜂窝系统。GSM/DCS预定包括在各个移动单元之间的语音传输和信息处理设施(诸如X. 400、传真发送、紧急呼叫以及不同类型的数据传输设施)在内的不同的设施。GSM900和DCS1800就是我们平常讲的双频网络，它们都是GSM标准。两个系统功能相同，主要是频率不同，GSM900工作在900MHz,DCS1800工作在1800Mhz。我国最早使用的是GSM900，随着通信网络规模和用户数量的迅速发展，原有的GSM900网络频率变得日益紧张，为更好地满足用户增长的需求，我国引入了DCS1800，并采用以GSM900网络为依托，DCS1800网络为补充的组网方式，构成GSM900/DCS1800双频网，以缓和高话务密集区无线信道日趋紧张的状况。只要用户使用的是双频手机，就可在GSM900/DCS1800两者之间自由切换，自动选择最佳信道进行通话，即使在通话中手机也可在两个网络之间自动切换而用户毫无察觉，而且手机选择了最佳信道，接通率得到了提高。2.1.3 GSM数据业务-SMS SMS是短信息服务(Short Message Service)的简称，它是GSM移动通信技术提供的一项基本数据业务。SMS通过无线控制信道进行传输，经短消息业务中心完成存储和前转，实现手机发送和接收有限长度的文本信息的功能。一条短信最多可以包含160个英文字母(7-bit编码)或70个非拉丁字母(16-bit编码)，如中文汉字。历史上第一条短消息是1992年在英国通过沃达丰(Vodafone)公司的GSM网络从一台PC发送到一部手机上的。SMS属于GSM第一阶段(Phase 1)的标准，但目前SMS己经被集成到了很多网络标准中，如GSM,CDMA, TDMA, PHS等移动网络都支持SMS，这使SMS成为一项非常普及的移动数据业务。 短消息按实现的方式可以分为小区广播短消息(CBS)和点到点短消息(SMS)。我们通常提到的短消息业务主要是指点到点短消息。本文研究的短消息业务也是指点对点短消息业务。 在点到点短消息业务中，短消息可以是从一个移动台发送到另一个移动台，从一个计算机到一个移动台，或者相反。这些消息由短消息业务中心(SMSC)来保存，并在可以传递时转发消息。每个GSM网络必须支持一个或多个SMSC对消息进行分类和确定路由。点对点短消息和小区广播短消息的实现方式不同。点对点短消息是GSM Phase 1标准定义的业务，它通过信令信道传送，在无业务信道呼叫时使用SDCCH(Stand-alone Dedicated Control Channel，独立专用控制信道)，有业务信道呼叫时使用SACCH (Slow Associated ControlChannel，慢伴随控制信道)，由于短消息的传送使用信令信道，因此数据速率很有限。点对点短消息是一项基本的电信业务，也可以作为数据传输的载体，如信息点播服务，远程数据采集等。 小区广播短消息是GSM phase 2标准定义的在某一特定区域内广播短消息的业务。小区广播短消息业务是将消息发送给该小区中有能力接收短消息并注册了该项信息服务的活跃移动台，如发送关于路况、天气预报、股市行情等消息。所有位于这一区域并注册了该项服务的移动台，只要激活此功能就可以接收到广播的短消息。小区广播短消息是在专用的CBCH(Cell Broadcast Channel,小区广播信道)中发送，信息源通过小区广播中心(可单独设立或与SMSC合设)直接传送到BSC(Base Station Controller，基站控制器)，BSC存储短消息并根据指定的时间、次数等，依次向设定的各个BTS (Base Transceiver Station，收发信基站)播出。2.1.4 AT指令的格式 因为AT指令是作为一个接口标准，所以它的命令和返回的值和格式都是固定的，总体上说AT指令有四种形式: (1) AT+Cxxx=?”为测试命令(Test Command )，执行此种命令将返回此命令所支持的参数及参数范围; (2) AT十Cxxx?”为读命令(Read Command)，执行此种命令将返回此命令当前的参数值; (3) AT+Cxxx=”为写命令(Write Command)，执行此种命令将设置此命令的参数值; (4) AT+Cxxx”为无参数的执行命令(Execution Command )。特别要注意的是这些命令的返回形式为: Response在本文数据实录中未将显式地打印出来，但切记TC35回送时含有这些字符，这对于编写程序来比对TC35回送值以确定TC35工作是否正常非常重要。在本文中:代表ASCII中回车字符，值为0x0D;代表ASCII中换行字符，值为0x0A;代表ASCII中空格字符，值为0x20;代表ASCI工中文件结束字符，值为0x1A;所有TC35回送的字符以下画线表示，所有上位机发送给TC35的字符以正常字符表示。2.1.5 短消息发送格式详解 短消息的发送方式取决于网络中SMSC能支持的接口。ETSI (EuropeanTelecommunications Standards Institute欧洲通信技术标准委员会)制定的短消息发送协议定义了三个接口协议:块模式、文本模式和PDU模式，用于移动台和终端设备之间通过异步接口传送短消息数据，本文采用PDU模式。 PDU模式(PDU Mode):GSM短消息原先的设计是用来发送西文消息，其支持的字符集为七位编码，表示西文字母己经足够，但要表示中文信息，七位编码是完全不够的。要表示中文信息，则必须采用PDU模式。PDU模式将组装短消息TPDU的任务留给应用系统完成。该模式使AT指令集能方便地组构更多复杂的PDU，例如既可以传递二进制数据又可以传送字符数据。这种模式给AT指令集带来了方便。 PDU模式又包含了3种编码方式，分别是7-bit编码(UTF-7), 8-bit编码(UTF-8) , 16-b i t编码(UTF-16) 。7-bit编码用于发送普通的ASCII字符;8-bit编码通常用于发送数据消息，比如图片和铃声等;而16-bit编码用于发送Unicode字符。在这三种编码方式下，可以发送的最大字符数分别是160, 140,70(实际都占用140bytes)。 Unicode (Universal Multiple-Octet Coded Character Set，万国码、统一码)是一种字符编码方法，它为每种语言中的每个字符设定了统一并且唯一的二进制编码，以满足跨语言、跨平台进行文本转换、处理的要求。 Unicode可以简称为UCS(Universal Character Set),UCS有两种格式:UCS-2和UCS-4。顾名思义，UCS一就是用两个字节编码，UCS-4就是用4个字节(实际上只用了31位，最高位必须为0)编码。Unicode (UCS)是一个字符集，规定了怎么用多个字节表示各种文字，可以看作为内码。而UTF (UCSTransformation Format)是一种编码方式，它的出现是因为Unicode不适宜在某些场合直接传输和处理。怎样传输Unicode码，是由UTF规范规定的，上文所述的UTF-7, UTF-8, UTF-16都是常见的UTF规范。 1) UTF-7编码 用于处理普通ASCII字符，一般数字及英文字母的ASCI工码的二进制编码最高位一般为0。在UTF7下处理ASCII字符的时候需要补位。补位规则:将后一字节从尾取位补在前一字节的头，补满8位。每8个字符原本需要8 bytes来表示，照此编码方式仅需7Bytes。以下示例图表示了“hellohel”的UTF-7编码过程: hellohel”一共8个字符，用ASCII码表示为68H,，65H，6CH，6CH,6FH，68H，65H，6CH共8个字节，采用UTF-7规范编码后变为EBH，32H，32H，9BH，FDH，46H，97H，D9H共7个字节，可见UTF- 7编码可以节省存储空间，使用该编码方式时，一条短信的最大容量可达160个非中文字符(140Bytes空间)。 2) UTF-8编码 UTF-8就是以8bit为单元对Unicode进行编码，ASCII码不作变换，其他字符做变长编码(规则如下)，每个字符1-3byte(理论上最多可达6byte)。例如“汉”字的Unicode编码是6C49, 6C49在0800-FFFF之间，所以要选用3字节模板：1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx。将6C49写成二进制是:0110 110001 001001，用这个比特流依次代替模板中x，得到:11100110 1011000110001001，即E6 B1 89。使用8bit编码可以传送任意二进制数据(OOH-OFFH),常用来传送图片或铃声等数据消息。 3) UTF-16编码 UTF-16以16位为单元对UCS进行编码。UTF-16可看成是UCS-2的父集。对于小于0x10000的UCS码，UTF-16编码就等于UCS码对应的16位无符号整数。对于不小于0x10000的UCS码，定义了一个算法。不过由于实际使用的UCS2.UCS4的码值必然小于0x10000，所以就目前而言，可以认为UTF-16和UCS-2基本相同。但UCS-2只是一个编码方案，UTF-16却要用于实际的传输，所以就不得不考虑字节序的问题。 UTF-8以字节为编码单元，没有字节序的问题。UTF-16以两个字节为编码单元，在解释一个UTF-16文本前，首先要弄清楚每个编码单元的字节序。例如收到一个“奎”的Unicode编码是594E,“乙”的Unicode编码是4E59。如果我们收到UTF-16字节流“594E，那么这是“奎”还是“乙”呢? UTF-16的字节序有大尾序(big endian)和小尾序(little endian)两种。大尾序是指传输和存储时高位在前，低位在后;而小尾序则是低位在前高位在后。如前文所述的UTF-16字节流“594E”使用大尾序时就是“奎”字，若使用小尾序传输则是“乙”字。在PDU模式发送短信时，使用的是大尾序。 使用PDU模式发送“hello，你好!”至手机的实例如下:下面以上表为例详细分析一下PDU数据串的含义。PDU数据串从结构上可以分为信息头和信息体两部分，信息头中包括短信中心号码、信息类型、被叫地址和字符集选择等信息，这些都是以8位字节的16进制数，或者半8位字节的十进制数，信息体为Unicode格式编码的信息内容。08 91 683108501505F0 11 00 OB 91 3158067045F5 00 08 A 7 1200680065006C006C006FFFOC4F60597DFF01 (1)08-短信息中心地址长度。指(91)+(683108501505F0)的长度，共8字节。 (2) 91-短信息中心号码类型。91是TON/NPI遵守International/E.164标准，指在号码前需加+号:此外还有其它数值，但91最常用。91H=10010001B:数值类型(Type of Number): 000未知，001国际，010国内，111留作扩展; 号码鉴别(Numbering plan identification): 0000未知，0001ISDN/电话号码(E. 164/E. 163) , 1111留作扩展; (3)683108501505F0-短信息中心号码。号码需要奇偶换位，且如果长度为奇数需在尾部补上F然后换位。实际号码应为:8613800551500。(1) (2) (3)通称短消息中心地址(Address of the SMSC)。 (4)11文件头字节。11H=OOO10001B; 应答路径-TP-RP(TP-Reply-Path):0不设置;1设置。 用户数据头标识-TP-UDHL(TP-User-Data-Header-Indicator): 0不含任何头信息;1-含头信息。 状态报告要求TP-SPR(TP-Status-Report-Request):0不需要报告;1需要报告。 有效期格式TP-VPF(TP-Validity-Period-Format): 00不提供( Not present); 10整型(标准);01预留;11提供8位字节的一半(Semi-Octet Represented)。 拒绝复制TP-RD(TP-Reject-Duplicates):0接受复制;1拒绝复制。 信息类型提示TP-MTI(TP-Message-Type-Indicator):00读出(Deliver);01提交(Submit)。 (5) 00信息类型(TP-Message-Reference)。 (6) 0B被叫号码长度共11位。与短信息中心地址长度不同，这里的长度是阿拉伯数字的个数，且不包括“F”和“91。 (7) 91被叫号码类型(同(2) ) 。 (8) 3158067045F5被叫号码，与短消息中心地经过了同样的处理，实际号为。(6) (7) (8)通称为目的地址(TP-Destination-Address)。 (9) 00-协议标识TP-PID (TP-Protocol-Identifier): Bit No.7与B i t No. 6 : 0001参见GSM03. 40协议标识完全定义;10预留;11为服务中心(SC)特殊用途分配。一般将这两位置为00。 Bit No.O-Bit No.5 Bit No.5: 0不使用远程网络，只是短消息设备之间的协议:1使用远程网络。B i t No. 0B i t No. 4 : 00000隐含;00001一电传;00010-group 3 fax; 00100一语音;00101欧洲无线信息系统(ERMES); 00110国内系统;10001任何基于X. 40。的公用信息处理系统;10010Email。 (10)08一数据编码方案TP-DCS(TP-Data-Coding-Scheme) Bit No.7与Bit No.6:一般设置为00；Bit No.5: 0一文本未压缩，1文本用GSM标准压缩算法压缩;Bit No. 4: 0表示Bit No. 1, Bit No.O为保留位，不含信息类型信息，1表示Bit No. 1, Bit No.O含有信息类型信息;Bit No.3与Bit No.2: 00默认的字母表，0l-8bit, 10-USC2(16bit), 11预留;Bit No. 1与Bit No. 0: 00Class 0, 01-Class 1，10-Class 2 (SIM卡特定信息)，11Class 3。本例中为USC2 (16bit)编码。 (11)A7有效期TP-VP(TP-Valid-Period) 本例中该短信有效期为12+ (167-143) *0. 5=24小时。 (12)12用户数据长度TP-UDL(TP-User-Data-Length)，用户数据长度为18个字节(12H)。 (13) 00680065006C006C006FFFOC4F60597DFF01用户数据TP-UD(TP-User-Data) hello，你好!”。采用UTF-16编码时，所有字符均以2个字节表示，数字及英文字母的Unicode码低字节为其ASCII码，高字节以0x00填充，如“h”表示为006800 4F60”和“597D”分别是汉字“你”“好”的Unicode码值。2.2 系统的定位技术2.2.1 定位技术的选择 目前可以应用在车辆监控系统的定位技术有很多，例如全球定位系统GPS技术、全球轨道卫星导航系统GLONASS技术、GSM手机定位技术等。其中GPS定位技术在车辆监控系统中应用最为广泛。GPS技术的定位精度完全满足了车辆监控系统的要求。GPS接收机与GLONASS接收机相比，种类繁多，价格相对便宜，便于选择适合系统需求的接收机。从可实现性、精度、成本等方面考虑，系统选择了GPS定位技术。2.2.2 GPS定位系统介绍 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System的字头缩写词NAVSTAR/GPS的简称。它的含义是，利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。现在国际上己经公认:将这一全球定位系统简称为GPS。1. GPS卫星系统组成 GPS系统包括三大部分:空间部分-GPS卫星星座;地面控制部分一地面监控系统;用户设备部分一(1PS信号接收机。三者有各自独立的功能和作用，但又是有机地配合而缺一不可的整体系统。1)GPS卫星 空间部分由24颗GPS卫星组成。目前，有21颗上作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座。24颗卫星均匀地分布在6个轨道平面内，轨道倾角为550，各个轨道平面之间相距600。每个轨道平面内每颗卫星(共4颗)之间的升交角距相差900，相邻轨道之间的卫星还要彼此叉开4000GPS卫星星座这种分布方式可以保证全球均匀覆盖的要求。在两万公里高空的GPS卫星，当地球自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到4颗，最多可见到12颗。在用GPS信号导航定位时，为了计算测站的三维坐标和时间信息，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。2)地面监控系统 地面监控系统由1个主控站、5个监测站和3个注入站组成。主控站的任务是收集各监控站送来的跟踪数据，计算卫星轨道和钟差参数并发送至各注入站，转发至各卫星。主控站本身还是监控站，另外可诊断卫星的上作状态，进行调度和调整。监控站是装有P码接收机和精密艳钟，对所接收到的卫星进行连续的P码伪距跟踪测量，并将每隔1. 5s的观测结果，借助电离层和气象数据，采取平滑方法，获得每15min的结果数据，传送到主控站。注入站的主要功能是将主控站发送来的卫星星历和钟差信息，每天一次的注入到卫星上的存储器中。3 ) GPS接收机 GPS信号接收机的任务是:捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置、三维速度和时间。只要用户拥有GPS信号接收机，就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。2. GPS定位基本原理 GPS定位的方法很多，常见的有伪距定位法、多普勒定位法、载波相位定位法等。后面