基于衛(wèi)星定位和4G技術(shù)的新型監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)

本系統(tǒng)就是針對(duì)傳統(tǒng)監(jiān)控報(bào)警產(chǎn)品的缺點(diǎn)開發(fā)的一套基于衛(wèi)星定位和4G技術(shù)的新型監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警和導(dǎo)航定位。

本系統(tǒng)以汽車為開發(fā)平臺(tái)，通過安裝傳感監(jiān)控裝置，收集信息傳遞給以單片機(jī)為中心的控制系統(tǒng)，經(jīng)過分析處理后經(jīng)由GSM(全球移動(dòng)通信系統(tǒng)) /GPRS(通用分組無線電業(yè)務(wù))網(wǎng)絡(luò)，將報(bào)警信息通過電話、SMS(短信業(yè)務(wù))或MMS(多媒體信息業(yè)務(wù))等形式通知用戶，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、準(zhǔn)確和實(shí)時(shí)報(bào)警。現(xiàn)在市場(chǎng)上的GPS(全球定位系統(tǒng))可實(shí)現(xiàn)精確的定位尋車及一般的導(dǎo)航，但是GPS的核心技術(shù)掌握在美國(guó)手中，如果一旦發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，美國(guó)關(guān)閉應(yīng)用，后果不堪設(shè)想，尤其不利于軍用，所以我們采用了GPS和我國(guó)自主研發(fā)的北斗雙星雙模導(dǎo)航定位技術(shù)。

1 硬件系統(tǒng)

本系統(tǒng)由MCU控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、信息的接收和發(fā)送模塊、GPS模塊和北斗雙星定位模塊5部分組成。數(shù)據(jù)采集模塊利用不同的傳感器將采集到的信號(hào)送到MCU，MCU進(jìn)行分析和處理后發(fā)出控制信息和報(bào)警指令給GSM模塊，然后通過GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)或北斗雙星向用戶傳遞報(bào)警信息，達(dá)到監(jiān)控報(bào)警的目的。系統(tǒng)將根據(jù)用戶的決策采取諸如遠(yuǎn)程喊話示警、遙控拍照和切斷油路等操作保證車輛安全。同時(shí)，該系統(tǒng)還利用GPS和北斗雙星雙模定位的方法，實(shí)現(xiàn)全天候、高精度的實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位，定位精度可達(dá)3 m～10 m。

MCU以串行通信的方式實(shí)現(xiàn)與GSM、GPS和北斗雙星終端的物理連接，并且留有與PC機(jī)的。RS-232串行通信接口。利用北斗雙星定位終端實(shí)現(xiàn)快速定位，并將位置信息通過GSM或者雙星簡(jiǎn)短通信的方式發(fā)送到用戶和中心站，同時(shí)，北斗衛(wèi)星的雙向短報(bào)文通信功能可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域報(bào)警。

1.1 MCU控制模塊

該模塊起著對(duì)傳感器報(bào)警信息和用戶控制信息的接收、分析和處理，是本系統(tǒng)的核心組成部分。它的設(shè)計(jì)包括電源部分、電平轉(zhuǎn)換部分、存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)部分和外部接口部分(包括傳感器信號(hào)輸入、MCU控制外部設(shè)備信號(hào)輸出顯示、MCU與北斗雙星定位模塊和GSM模塊之間的通信接口)。

1.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊中可供利用的有多種傳感器，如振動(dòng)傳感器、壓力傳感器、開關(guān)式和斷線式傳感器等多種類型的傳感器，當(dāng)汽車受到振動(dòng)、車門被打開或者有人坐在座位上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生不同的信息，將這些傳感器收集到的不同數(shù)據(jù)和信息輸入系統(tǒng)MCU，以供后續(xù)處理。此模塊設(shè)計(jì)思路是充分利用車載已有的安全成熟的產(chǎn)品作為系統(tǒng)部分。其優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性將大幅提高;可以較好地解決系統(tǒng)狀態(tài)控制問題，若僅考慮利用手機(jī)短信進(jìn)行設(shè)防和解防，不僅很不方便，而且長(zhǎng)期的額外信息費(fèi)用也是不可忽視的;可在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，降低產(chǎn)品的成本，同時(shí)還可以合理有效地利用已有車載設(shè)備，使資源得到合理有效的配置。

1.3 信息的接收和發(fā)送模塊

以GSM模塊為核心，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與用戶之間的信息交互，在系統(tǒng)中發(fā)揮了發(fā)送報(bào)警信息和接收用戶回應(yīng)的功能。該模塊通過GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，無需設(shè)置運(yùn)營(yíng)中心，大大降低了生產(chǎn)推廣成本。此模塊的設(shè)計(jì)思路是：使用開放性較好的GSM模塊，并且嚴(yán)格執(zhí)行歐洲電信聯(lián)盟的GSM0707、GSM0705、 GSM0338等規(guī)范和協(xié)議，方便系統(tǒng)軟件開發(fā)，并增強(qiáng)系統(tǒng)軟件的通用性。

1.4 GPS模塊

GPS技術(shù)在軍用和民用方面的應(yīng)用都很成熟，通過使用GPS和北斗雙星雙模定位的方法，可以大大提高導(dǎo)航定位的精度。

1.5 北斗雙星定位終端

利用此終端實(shí)現(xiàn)快速定位，并將位置信息通過GSM和雙星簡(jiǎn)短通信兩種方式發(fā)送到用戶和中心站，并且利用雙星簡(jiǎn)短通信實(shí)現(xiàn)區(qū)域報(bào)警。主要功能是：快速定位，為服務(wù)區(qū)域內(nèi)的用戶提供全天候、實(shí)時(shí)定位服務(wù)，定位精度與GPS相當(dāng);短報(bào)文通信，一次可傳送多達(dá)120個(gè)漢字的信息;精密授時(shí)，精度達(dá)20 ns。

　　2 軟件設(shè)計(jì)

　　本系統(tǒng)軟件主要參照歐洲電信聯(lián)盟的GSM0707、GSM0705、GSM0338等規(guī)范和協(xié)議，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的AT指令集設(shè)計(jì)編輯而成，并且通過RS -232串口收發(fā)來實(shí)現(xiàn)MCU與GSM模塊、CPS模塊和北斗雙星導(dǎo)航定位終端的雙向通信。經(jīng)過大量試驗(yàn)，該軟件在系統(tǒng)上運(yùn)行穩(wěn)定，其通用性和移植性都很好。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖見圖2。