移動車輛跟蹤系統(tǒng)的設計與開發(fā)

移動車輛跟蹤系統(tǒng)是指將先進的通信技術、自動控制技術和計算機技術等綜合地應用于管理系統(tǒng)，從而建立一種全方位的實時、準確、高效的綜合管理和控制系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)可以監(jiān)控車輛的運行軌跡和狀態(tài)，且調試方便，經濟效益和社會效益明顯，可廣泛應用于特殊車輛，如長途客運車、銀行運鈔車、公安車輛以及公交智能交通管理等領域。

1 系統(tǒng)設計方案和通信協(xié)議

1.1 系統(tǒng)設計方案

移動車輛跟蹤系統(tǒng)主要由車載移動終端、監(jiān)控站和控制中心等部分組成，如圖1所示。車載移動終端主要負責采集車輛數據，即車輛運行狀況，同時接收來自控制中心的命令；利用無線傳輸網絡作為數據傳輸的載體，監(jiān)控點采集數據，并將信息送至控制中心。監(jiān)控中心是管理系統(tǒng)的核心，通過軌跡可以顯示車輛所在的直觀位置，對移動車輛實施監(jiān)控。


1.2 通信原理

無線通信是指車載移動終端與監(jiān)測點之間的通信，它是整個設計的樞紐。運行車輛的車況信息是不斷變化的，要使控制中心能夠及時了解車輛的行駛狀況，車載移動終端要能把車況信息數據發(fā)送給相應的監(jiān)測點，通過監(jiān)測點間的通信傳遞給控制中心。通信時，監(jiān)測點區(qū)分不同的車輛，運行車輛要進行編號。此外，由于發(fā)送和接收共用同一物理信道，當有多輛運行車到達同一監(jiān)測點時，要防止車輛的通信競爭[2]。

當系統(tǒng)運行時，監(jiān)測點上的微處理器設置無線模塊上的頻率合成器，分時切換成三種不同的頻率，監(jiān)測點循環(huán)檢測通信口是否有信息接收或發(fā)送。信息的類型分為定位碼、應答指令和控制指令。定位碼包括車輛的編號及車輛的運行狀態(tài)信息。應答指令分為定位應答碼和控制應答碼，如果信息成功發(fā)送至對方監(jiān)測點，對方監(jiān)測點則發(fā)送應答碼，表明數據已收到，否則發(fā)送端重新發(fā)送信息?？刂浦噶钍怯煽刂浦行膶ΡO(jiān)控車輛下達的調度指令。通信原理如圖2所示。

2 系統(tǒng)的硬件設計

2.1 車載移動終端

車載移動終端定時發(fā)送信號，不需要等待接收監(jiān)測點發(fā)送應答信號便可發(fā)送下一信息。車載移動終端電路原理圖如圖3所示。車載終端以8051單片機為核心，其主要完成信號的處理及發(fā)送，LED數碼管用于顯示移動車輛運行的速度及公里數。

2.2 監(jiān)測點

監(jiān)測點對接收到的移動車輛的信號給予分析、判斷，然后通過無線信號發(fā)送至下一監(jiān)測點，直至信號傳送至控制中心。在一定時間間隔內，監(jiān)測點的頻率合成器自動調頻到監(jiān)測點聯(lián)網的頻率，完成與臨近監(jiān)測點的信息交換。同時，監(jiān)測點接收控制中心發(fā)送的控制指令。圖4為監(jiān)測點的電路原理圖。

3 系統(tǒng)的軟件設計

系統(tǒng)的軟件主要包括兩部分：（1）數據采集及無線傳輸，主要是以8051單片機為核心進行程序設計，可分為車載移動終端與監(jiān)測點的通信以及監(jiān)測點間的通信。（2）監(jiān)控中心管理軟件的設計。監(jiān)控中心數據管理界面采用VB6.0編程，程序基于Keil開發(fā)平臺采用C語言編寫。這樣可以縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，使程序易于調試和維護，可靠性高，可讀性和可移植性好[3]。

3.1 數據傳輸的軟件實現(xiàn)

數據傳輸是系統(tǒng)軟件設計的核心部分。程序初始化包括串口和定時器的初始化。串口初始化將8051單片機的串口設置為工作方式1，即8 bit數據位和1 bit停止位。定時器選用定時器0的工作方式1，即選用16 bit定時器，晶振頻率為12 MHz，定時器0初值分別為TH0＝0xEC，TL0=0x78。

初始化后，接收端循環(huán)檢測串口電位的變化。當檢測到串口電平由低電位變成高電位，則可能有信號輸入。為了確保串口輸入的不是干擾信號，當檢測到串口有電位跳變時，延長100個脈沖（每個脈沖為1 ms）后，對輸入信號再次進行檢測，若仍為高電平，則表示有數據輸入，而不是受外界干擾。串口檢測到低電位后，經過15個脈沖后，對輸入信號再次檢測，若仍為低電平，則確認這是“起始位”，有數據輸入，開始接收數據。接收完8 bit數據位后，串口若收到停止位，則將數據位送入數據寄存器中，并通過LED數碼管顯示，否則接收數據錯誤，丟棄數據。

3.2 PC串口通信程序設計

控制平臺的程序是在Visual Basic環(huán)境下開發(fā)的，MSCOMM控件具有功能完善的串口數據發(fā)送和接收功能以及良好的人機界面。MSCOMM提供了查詢法和事件驅動（Event-driven）法兩種處理通信問題的方法。查詢方式通過檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤；事件驅動方式是利用MSCOMM控件發(fā)OnComm事件捕獲串口通信錯誤或事件，并在OnComm事件中編寫程序進行相應處理，這種方法響應及時、可靠性高[4]。在本系統(tǒng)中使用的是通過事件驅動方法來實現(xiàn)串口通信的。當MSCOMM收到數據時，便觸發(fā)OnComm事件。

移動車輛跟蹤系統(tǒng)采用了先進的計算機軟硬件技術，設計制作了低成本的信息化車輛管理系統(tǒng)，發(fā)揮了無線通信網絡數據傳輸的優(yōu)點，提高了系統(tǒng)的性價比。本系統(tǒng)主要圍繞車輛管理的具體情況進行精心設計，從而確保了系統(tǒng)的先進性、靈活性和擴展性，既能滿足車輛管理系統(tǒng)長期發(fā)展的需要，又能適應信息技術的快速發(fā)展，具有較高的經濟性和實用性[5]。