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(多图) 基于GPS定位的嵌入式汽车监控器设计

来源:今日电子/北京交通大学 李维敏 张学成 刘彦亮?? 2007年02月13日 ?? 收藏1

  随着人们生活水平的提高,汽车逐渐进入了普通家庭,中国各大城市的汽车保有量逐年增加。同时,汽车被盗、被抢也成为一个较为严重的社会问题。虽然各类汽车防盗/报警器在汽车上的应用在一定程度上解决了汽车的安全问题,但随着盗贼手段的提高,大多的报警器容易迅速被破坏。汽车报警的方式多为灯光闪烁和喇叭鸣响,车主不一定能得到报警,周边的居民却被严重干扰。此外,盗贼破坏报警器,盗走汽车后,外观稍加改动,汽车就如石沉大海,无法追踪了。为了解决这些问题,本设计利用GPS监控的方式跟踪汽车位置,在被盗情况下可利用GSM短信模块随时向车主或公安部门发送汽车的GPS定位,加快破案速度。

系统功能图

  图1 系统功能图

  系统功能

  本监控器不同于普通的汽车防盗器,并不提供被盗时声光报警和汽车电路切断等功能。它相当于一个具有报警功能的跟踪器,利用GPS定位来判断汽车是否被盗。在确定汽车被盗后,可利用GSM短信将汽车的位置信息随时发送给警方。这种监控器是一般汽车防盗器的补充,它不易被发现,短期内无法拆除,而且定位精度较高(10m左右)。

  整个监控器的系统功能如图1所示。监控器安装在汽车的隐蔽处,平时利用汽车电瓶供电,在汽车电源被切断后,可自动改用电池独立供电,GPS接收天线位于汽车外部,有利于更好的接收信号。整个监控器工作的基本方式为,在汽车正常行驶的时候,监控器处于节电的休眠状态。当汽车停止,车主离开时,车主可利用手机发送短信给监控器,命令其处于监控状态。这时监控器的GPS接收功能开启,定时接收GPS定位卫星发送的位置、速度和高度等信息,同时将静止位置标志为安全位置。当窃贼破坏汽车的通用防盗系统,驾驶汽车离开时,GPS接收到的位置坐标发生变化,当速度、位置偏差大于设定的报警值时。监控器将自动发送报警信息到车主的手机,提示汽车被移动,可能被盗。当车主报警后,为配合警方查找被盗的汽车,车主可再次发送命令给监控器,打开定时短信发送功能,将当前的汽车坐标定时地发送到车主或报警中心,配合电子地图可以非常方便的查找到当前的汽车位置,可迅速破案。系统附带的SD卡可在报警后长时间的存储汽车变化的坐标等信息,作为破案的证据和查找窃贼同伙的线索。

  系统硬件设计

  为了实现监控功能,要求监控器具有GPS接收、GSM短信发送和大量数据存储功能,并有一定的多任务处理能力,成本低,体积小。监控器的硬件结构如图2所示。

监控器硬件结构图

  图2 监控器硬件结构图

  一款合适的主芯片将在系统中起到重要的作用,本监控器中选用了FS7821LQ嵌入式芯片。FS7821LQ集成了RISC结构的8051内核、USB 2.0控制器、收发器、NAND闪寸、SD以及CF接口控制器。利用这款芯片组成的嵌入式系统外接电路简单、功能强大、价格低廉,非常符合本设计的要求。

  监控器的短信功能主要完成车主短信命令的接收和汽车GPS位置数据的发送,系统选用成熟的GSM-RTU短信模块完成。该模块内嵌GSM模块、16位低功耗MSP430单片机控制管理,具有遥测遥控的核心单元、1个可配置的标准串口(RS-232C)、标准天线和SIM卡接口。将购买的手机SIM卡插入短信模块,并完成系统(包括服务电话号码)设置后,将短信模块的串口和监控器的串口1(外加电平转换芯片,使之符合RS-232C电平标准)连接,就完成了短信模块的硬件安装。

  GPS模块主要完成汽车GPS数据的接收,系统选用MG-30U/R-GPS模块,采用SiRF第二代高效能芯片(具有12条通道,最多时可收到12颗GPS卫星信号)进行比较解算,可选用速度、位置、海拔等相关数据,价格低廉,精度较高。该模块输出可选用RS-232C接口,利用系统主控芯片FS7821LQ的串口2和GPS模块连接。因为传输的数据量不大,利用串口传输数据可避免使用USB接口必须在系统上建立主USB口的麻烦。

  图3为系统硬件的电路设计图,FS7821LQ具有完整的SD卡驱动及接口,系统直接利用128Mb的SD卡可与其连接。利用FS7821LQ芯片的通用I/O口PORT2_0~PORT2_3形成两个串口,加MAX232电平转换芯片后,分别连接GPS和GSM模块。FS7821LQ芯片包括了一个从USB接口的功能和硬件驱动,系统中预留为USB 2.0的接口,作为产品升级使用。此外,系统还预留了FS7821LQ的10个通用I/O口作为后续报警功能的控制端口。

系统硬件电路设计图

  图3 系统硬件电路设计图


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