基于ARM的北斗導(dǎo)航 GPRS GIS車輛監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1 系統(tǒng)需求及應(yīng)用分析

　　隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，地鐵、輕軌、快速公交等現(xiàn)代化公共交通快速發(fā)展，軌道和公共交通成為城市交通的骨干。目前，我國現(xiàn)代化軌道交通和公共交通的建設(shè)仍存在資金需求量大、融資難，以及投產(chǎn)后車輛管理調(diào)用、維護(hù)效率低等問題。傳統(tǒng)車輛監(jiān)控系統(tǒng)一般采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)采集終端、短消息服務(wù) （ Short Messaging Service,SMS ） 作為通信手段、MapInfo作為地理信息系統(tǒng)（ Geographic Information System,GIS ） 平臺。由于單片機(jī)無操作系統(tǒng)，程序移植性差，已難以勝任車輛監(jiān)控系統(tǒng)功能快速發(fā)展的要求；同時(shí)，受帶寬的影響，SMS 通信鏈路已無法擴(kuò)展圖像、語音數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)；并且系統(tǒng)開發(fā)周期長，價(jià)格昂貴，缺少在不同交通領(lǐng)域的推廣價(jià)值。因此，開發(fā)一種性能可靠、功能完善、組網(wǎng)方便、經(jīng)濟(jì)適用且易于推廣的車輛監(jiān)控系統(tǒng)是當(dāng)務(wù)之急。

　　為了解決上述問題，本文提出一種基于國產(chǎn)衛(wèi)星北斗導(dǎo)航系統(tǒng)平臺的車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)。系統(tǒng)采用 ARM9 S3C2410 為主控芯片，融合 Internet 和通用無線分組業(yè)務(wù) （ General Packet Radio Service,GPRS ） 網(wǎng)絡(luò)，以原有 SMS 為備份鏈路，在保證北斗導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性與可靠性的同時(shí)，車載端還可以提供圖片、語音等數(shù)據(jù)傳輸功能；以國內(nèi)知名地圖產(chǎn)品供應(yīng)商靈圖的 51ditu 作為GIS 平臺，其豐富的 API 全部免費(fèi)開放，且沒有人為添加誤差因素，不需要經(jīng)過地圖匹配 就能夠完全滿足系統(tǒng)的應(yīng)用要求。

　　該系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在國內(nèi)城市公共交通、出租車、大客車、旅游車、危險(xiǎn)品運(yùn)輸和物流等車輛管理方面。在車輛上安裝的車載移動(dòng)終端，結(jié)構(gòu)小巧，可以根據(jù)需要裁減相應(yīng)監(jiān)控管理功能模塊。城市交通管理監(jiān)控中心應(yīng)用該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控車輛狀況，以及發(fā)出調(diào)度指揮命令和接受車輛反饋信息。研究歸納總結(jié)傳統(tǒng)系統(tǒng)在推廣、應(yīng)用方面的諸多局限性，抓住北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)平臺正式民用的契機(jī)，提出以國產(chǎn)衛(wèi)星北斗導(dǎo)航系統(tǒng)為平臺的車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)，從而大大降低系統(tǒng)的建設(shè)及運(yùn)營成本，提高監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的安全性能，實(shí)現(xiàn)車輛的定位、監(jiān)控和調(diào)度。這對于掌握車輛位置，提高車輛調(diào)度水平，以及物流企業(yè)的服務(wù)水平都具有重要的意義。

2 系統(tǒng)工作原理

　　監(jiān)控車輛由車載北斗導(dǎo)航終端接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過 GPRS 無線通信和 Internet 網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行姆?wù)器，服務(wù)器端軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行解析后存儲到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中，監(jiān)控中心通過 Web Service 訪問數(shù)據(jù)庫，再由 GIS 平臺顯示數(shù)據(jù)，同時(shí)將相應(yīng)的報(bào)警信息、調(diào)控指令發(fā)送到與之對應(yīng)的移動(dòng)車載端，最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的監(jiān)控管理功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理如圖 1 所示。

　　3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　車輛監(jiān)控管理系統(tǒng)由車載單元 （ 車載北斗導(dǎo)航終端 ）、監(jiān)控中心 （ 客戶端 ） 和中心服務(wù)器 （ 服務(wù)器端軟件和數(shù)據(jù)服務(wù)庫 ） 組成。

　　3.1 車載單元

　　車載移動(dòng)終端由基于 ARM9 的嵌入式系統(tǒng)、GPRS 模塊 （ 華為 GTM900C ）、北斗導(dǎo)航模塊 （ SiRFStarⅢ ）、液晶顯示屏和鍵盤形成的人機(jī)交互單元組成。車載終端可外接攝像頭和車載電話手柄實(shí)現(xiàn)圖像與語音的傳輸，專用的 GPIO 接口可連接車輛的各檢測控制線路，以獲取車輛的各種狀態(tài)數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

　　由 ARM 處理器控制 GPRS 模塊，接入移動(dòng)公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)，再連接到計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)無線傳輸功能。北斗導(dǎo)航模塊將接收的數(shù)據(jù)通過串口傳送到主控芯片進(jìn)行預(yù)處理。

　　Flash 存儲器用于存放已調(diào)試好的應(yīng)用程序和嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)；LCD 液晶顯示屏用于顯示系統(tǒng)信息和相關(guān)指令代碼。檢測控制線路獲取外接傳感器采集的不同狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng) GPIO 接口傳送至 CPU進(jìn)行回送等處理。