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1、. . .基于短消息和GPS的车辆监控系统设计毕业论文目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 国外研究动态21.3 课题的研究目的与意义31.4 课题研究的主要容4第2章 系统的总体设计52.1 系统概述52.2 系统方案的构想和框架52.2.1 系统方案的构想52.2.2 系统方案的框架62.3 车辆监控系统中关键技术82.3.1 GPS定位技术82.3.2 GIS的地理信息系统92.3.3 GSM的移动通信技术92.4 系统功能说明102.4.1 车载终端的功能102.4.2 地面监控中心的功能112.5 本章小结11第3章 电路硬件设计133.1 单片机1
2、33.1.1 单片机的概述133.1.2 STC12C5628AD单片机133.2 GPS模块143.2.1 GPS的概述143.2.2 GPS的电路图163.3 短消息模块173.3.1 短消息模块概述173.3.2 SIM300的芯片183.4 扩展串行口203.5 硬件的总体电路设计223.6 本章小结24第4章 系统软件的设计和实现254.1 软件设计的总体流程254.2 系统各模块子程序的流程设计264.2.1 GPS模块定位数据的采集264.2.2 短消息模块的软件设计284.3 本章小结31结论32参考文献33致谢35附录136附录244附录350附录458附录575.参考资料.
3、 . .第1章 绪论1.1 课题背景随着社会经济的高速发展、城市化进程的加快和人们物质生活水平以及汽车生产力的不断提高，作为国民经济基础的交通运输业得到了快速的发展，汽车已经开始进入千家万户。随着汽车的数量急剧增多和交通系统的不断发展，交通运输压力不断加剧，交通拥挤和堵塞的现象也越来越普遍，交通事故也与日俱增，严重影响了人们的出行和生活。与此同时，许多于汽车相关的行业蓬勃发展。例如，出租车，公交车，旅游客运，医院急救等行业面临所辖车辆数量众多，机动性强等难以管理的辣手问题。另外，有的行业对于安全性的要求很高，例如运钞车，夜间和偏远地方出行的出租车，运送重要货物的货车等等1。如何有效的科学的控制
4、和管理车辆，对车辆进行合理的调度，提高车辆的利用效率以及保证车辆的行驶安全，已成为政府和公众所关注的热点问题之一2。目前我国还是一个发展中国家，汽车（特别是轿车）的偷、盗、抢案居高不下。据不完全统计，全国每天有好几百辆汽车被盗被抢，这给企业、事业单位和个人带来了很大损失和不便，同时也给保险公司带来每年几百亿人民币的损失。迫使车主和保险公司寻求一种安全、快捷而有效地反偷、盗、抢手段。并且随着私家车的高速增长这也必将成为一个值得解决的社会问题2。为了解决这些问题，车辆监控系统的研究和发展越来越受到人们的重视和关注。车辆监控系统的设计是结合GPS与无线通信技术为一体的综合技术产品，在交通运输、车辆管
5、理和监控中起到越来越重要的作用。近年来，由于GPS全球定位系统技术发展，使得移动目标的实时定位成为可能，同时无线通信技术也得到了长足进展，因此以GPS为基础的交通管理和监控成为可能，依靠其高精度、高效率的优势，已被越来越多的人所认识和关注，而GPS接收机成本的不断降低，使这一技术也受到越来越多厂商的青睐，逐渐应用在各个领域之中。GPS和无线通信技术的发展和应用，为远程监控的实现提供了技术的保证2、8、10。此课题就是依据此背景而设计的。1.2 国外研究动态 通信作为信息社会的三大支柱之一，是人们长期研究的重要课题，而借助于通信技术将有用数据进行远距离传输更是现代测控系统实现远程监控的必要手段。
6、目前，随着Internet网络技术和移动通信的不断发展，GPS在车辆监控系统上的应用已逐渐成熟。全球定位系统（global positioning system简称 GPS）是20世纪70年代由美国国防部研制的新一代卫星导航定位系统，该系统向人类提供高精度的导航、定位和授时服务4。GPS最初是为军方提供精确定位而建立的，军用GPS产品主要用来确定并跟踪在野外行进中的士兵和装备的坐标给海中的军舰导航提供位置和导航信息等。目前GPS系统的应用已经十分广泛，我们可以应用GPS信号进行海、空和陆地的导航导弹的制导大地测量和工程测量的精密定位时间的传递和速度的测量和车辆的监控等。许多商业、政府机构和个人
7、也开始使用GPS设备来跟踪他们的车辆位置，对车辆进行实时的监控。六十年代，许多国家开始对车辆监控系统进行研究，这时的研究和应用开始主要用于军事目的。随着城市化和汽车的普及，以及计算机、通信、电子、信息等技术的迅猛发展，车辆监控系统在过去有了很大的改进，车辆监控系统的用户可以及时的得到车辆的位置、运行速度和运行方向。GPS在车辆定位导航方面的应用，在国际上已经形成了日本、欧洲和北美三大市场。日本是汽车定位导航产品概念的提出者和市场的推广者，经过数年的技术发展和市场推广，产品的技术和工艺日趋成熟，并在产品技术的先进性方面处于市场领先地位。相对于欧美、日本等国家，我国对GPS车辆监控系统的研究起步较
8、晚，从九十年代初期开始，GPS车辆监控系统的应用走过了极其起伏而缓慢的发展道路。至少有两次起落。1994-95年间是第一波，当时有成千上百家公司都来抢占GPS车辆监控系统市场，其中也不乏几家具备经济实力的公司，但真正成功者不多。究其原因不外乎两个，一是市场尚未形成，用户还没有迫切需求；二是技术尚不完善，做成的大多数是从实验室出笼的，还达不到商品化程度。鉴于上述原因，车辆监控产品一直上不了量，成不了规模。致使从事车辆监控系统的公司亏损，因此不少公司只好退出这个行业。1996-98年期间，正是GPS车辆监控系统市场的整顿、巩固、充实和提高时期，在对原有的不良系统进行改造的同时，还有新的系统在建立，
9、如天网、天网等相继出现，还有多个具有水平的集群系统出现。从而在三、四十个城市建成了金融车辆和公安车辆监控系统，装车总量达到三千两左右，耗资近一个亿。1999年始GPS车辆跟踪系统市场又出现了新的一波，出现了快速增长的势头，此时的市场逐步趋于成熟，我国的GPS车辆监控系统技术也有了较大提高与发展，作为系统的卡脖子问题的通信网络通过采用GSM公众网的短消息服务找到了新的出路，这对上档次上规模无疑是最有益处的3。问题是市场上真正成为工业化的产品不多，而且有一些急于求成的公司把不太成熟的产品推向市场，对GPS车辆监控系统市场造成一定的负面影响。这一点应引起大家的关注。如果有关部门和公司能紧密配合，促进
10、GPS车辆监控系统市场的有序发展，把它从特种车辆应用扩展到公众应用，则在未来的几年和十几年之每年能达到十多万辆的装车量完全是可能的，每年的相关产值有可能达到十几个亿。1.3 课题的研究目的与意义 随着经济的高速发展，汽车的社会拥有量急剧上升，各单位的车辆管理调配问题比较突出。与此同时，劫车、盗车等危害社会治安、影响社会稳定的各种现象也逐年上升，对车辆的监控成为急需解决的问题。车辆监控系统不但可以为单位和个人对其拥有的车辆实施动态控制和监控，提高调度管理能力，还可以协助公安部门提高打击犯罪活动、处理突发事件2。而本次毕业设计课题-基于短消息和GPS的车辆监控系统设计就可以解决如何在较大的区域围对
11、拥有的车辆实施对车辆的位置、状态等动态信息进行即时监控和及时处理车辆运营遇到的问题，提高有限资源的有效利用率，同时保障司机的人身安全。同时，它能够跨地域对机动性强、数量众多的移动目标实现有效监控、紧急救援和提供各种信息服务。GPS车辆监控系统具有以下优点6、7：（1）先进性：系统将GPS车辆信息系统化，为车管人员提供管理依据提高车辆管理人员的工作效率与信息获取能力。（2）成熟性：GPS车辆管理系统经过实际运作经验和不断地发展，无论是软件或硬件已非常成熟和完善。（3）低成本：GPS平台数据库集中管理，可降低成本，提高效率。GPS设备可采用托管、租赁付费方式免除客户大量投资。(4) 可靠性：良好的
12、安全措施，保证系统的数据安全和运行安全。稳定可靠的性能为车辆的管理提供依据。（5）易操作性：GPS车辆管理系统具有直观的操作界面，用户无需专业技能或经简单培训即可熟练应用GPS系统。（6）灵活性：GPS系统具有灵活的功能组合性能，车辆管理人员不论什么地方只要能上网就能管理车辆。同时短消息的收发不影响通话，短消息业务可以使网络端知道被叫方是否已经收到短消息，如果传送失败，被叫方没有回答确切消息，则网络端保留传送的消息，一旦网络发现被叫方能被叫通时，消息重发，以确保对方收到。1.4 课题研究的主要容此次毕业设计主要是利用单片机、GPS模块和短消息模块，以GPS网络作为传输平台，模拟并实现对车辆数据
13、的采集和传输。基本容如下：此系统主要由空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机三部分组成。GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。监控中心的设备组成包括：数据库、监控终端/GIS终端、业务处理终端、前端接入设备。工作人员可通过监控系统监控所有入网移动目标的运动。以实现车辆调度、监控报警、信息查询等主要功能。GPS 信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度的待测卫星的信号， 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
14、译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出车辆的经度和纬度。单片机通过扩展串行口与GPS模块和短消息模块连接。系统工作时，GPS模块时刻接收数据并把数据打包传送到单片机，通过单片机的处理然后传送到短消息模块，最后以短消息的形式把数据发送到监测中心或需求者。. . .第2章 系统的总体设计2.1 系统概述车辆监控系统利用了GPS全球定位技术，再结合了GIS地理信息技术、GSM全球移动通信技术和计算机网络通信与数据处理技术。车辆监控系统由车载单元、无线通信链路和监测中心三部分组成6。它将车辆的经度、纬度和速度等信息，经过车载单元通信控制设备编码后，通过短消息实时地发送到监测中心；而监测中心通信设
15、备将接收到的车辆具体位置（经度、纬度）等信息经过串行口发送到监测中心，进行适当的数据处理后将车辆具体位置（经度、纬度）及其轨迹在电子地图上显示出来，从而实施对车辆的监控。并且车辆移动终端也能显示车辆的具体位置（经度、纬度）3。这种系统现在已经被广泛的应用在车辆上，例如出租车的调度、运钞车的监控、警车和救护车的调度、物流货运的调度等车辆上。车辆监控系统根据其采用的无线通信链路的不同可以分为两种：一种为采用已建成的GSM移动网；一种为采用集群通信系统。但是此次研究采用第二种，原因如下8：（1）GSM网已经遍布我国大部分地区，与现有集群通信系统相比，采用GSM网无需专门建设通信基站，减少安装和维护费用；（2）采用GSM网，可以使用GSM短消息业务，无需建立端对端通道的，非常适合把收集到的车辆的具体位置（经度、纬度）数据实时地发送到监控中心；（3）采用GSM网可以大大降低系统的通信错误率，从而使系统的可靠性大大提高；（4）短信息服务费用低、连接简单、覆盖围广、实现方便。（5）GSM短消息业务不需要建立拨号连接，只需把要发送的信息加上目的地址发到监控中心。2.2 系统方案的构想和框架2.2.1 系统方案的构想 本文研究的构想硬
