基于GPRS的出租车监控调度系统方案

　　该终端的软件设计主要包含两个部分：GPS 定位信息的接收和GPRS 拨号上网的实现。

　　由于终端移植了嵌入式Linux(内核版本为2.6.16)，它提供丰富的设备支持和成熟的系统管理能力，因而大大地简化了软件的开发过程。

　　(1)GPS 定位信息接收的实现

　　该过程主要通过 Linux 串口通信编程来实现，在实现过程中的关键处理部分是：串口属性设置以及对接收到的GPS 信息的解析。

　　由于 GPS 模块输出的每帧数据都是以换行符结束，所以在设置串口属性的时候可将其模式设为规范(Canonical)模式，即每次读取串口时先将数据保存到缓存，直到读到换行符时所有数据才会被传输，这样就能保证每次读取的是整帧数据，方便之后的帧头判断和信息解析。接下来还要根据GPS 模块的默认参数配置串口传输速率为4800bps，8 位数据位，1 位停止位，无校验位，串口属性就设置完毕了。

　　GPS 模块的输出帧遵循NMEA0183 标准，具有多种格式，主要由帧头进行标志，包括$GPGGA、$GPGLL、$GPGSA、 $GPGSV、$GPGMC、$GPVTG 六种帧，分别描述不同信息，一般来说$GPRMC 帧就可以提供我们所关心的数据，如经纬度、速度、时间等，所以只需对该帧信息进行提取。$GPRMC 帧的格式如图2：

　　图2 GPRMC 帧的格式

　　在每次读取的时候首先需要对帧头进行判断是否是$GPRMC 帧，然后再根据帧中的逗号位置，对该帧数据进行解析，提取所需的定位、速度和时间信息。

　　(2)GPRS 拨号上网的实现

　　该部分是整个系统的关键，是实现出租车终端和监控中心进行无线通信的基础，该过程主要依靠PPP(点到点协议)来实现，它可以实现在串行链路上创建和运行IP 协议。

　　为了能够实现PPP 连接，首先需要配置内核使其支持PPP，然后通过交叉编译生成ARM平台下的pppd 和chat 应用程序。PPP 连接的建立和维持需要由pppd 和内核中的PPP 驱动程序配合完成。chat 程序主要用于和GPRS 模块进行交互，完成拨号和各项配置。执行pppd的时候将首先调用chat 程序进行拨号连接，PPP 链路的建立流程如图3：

　　图3 PPP 链路建立流程

　　首先执行 chat 程序对中国移动的接入号码进行拨号，建立与PPP 服务器端的物理连接，然后进行LCP 链路的协商，主要协商一些链路参数(数据帧格式、最大传输单元等)，协商成功后将建立与PPP 服务器端的数据链路，接着向PPP 服务器端提供用户和口令进行PAP验证，在未通过验证之前是不能进行任何数据传输的，最后，进行IPCP 协商，主要进行IP地址的协商，协商成功后，出租车终端将获得GGSN(GPRS 网关)为其动态分配的IP 地址。PPP 链路就建立完成了，之后出租车终端就相当于公网上的一台主机，可以自由地与Internet 的其他主机进行数据交互了。

　　3.2 监控中心的软件设计

　　监控中心是位于出租车公司的控制中心，它与公司服务器进行局域网连接如图1，服务器具有固定公网(Internet)IP 地址，而监控中心的IP 地址为局域网IP，公网上的主机(出租车终端)是不能通过该IP 来访问监控中心的，要想实现这个过程，必须在公司服务器设置端口映射，端口映射的原理是将拥有固定IP 地址的服务器端口映射到处于局域网的某台主机端口上，如图4：

　　图4 端口映射示意

　　上图中，将服务器的1111 端口映射到局域网内监控中心的2222 端口，这样外网主机发往服务器1111 端口的数据都将被重定向到监控中心的2222 端口，监控中心只要开放并监听该端口，即可获得相关数据。

　　监控中心主机采用 Debian Linux 操作系统，Debian 是一套为计算机设计的自由操作系统，它包含一万五千多个软件包，都是自由开源的，并被包装成容易安装的deb 格式，Debian是一款功能强大的Linux 操作系统。

　　监控中心的软件设计主要完成以下两个任务：接收出租车终端发送过来的信息并写入数据库;设计图形管理软件，方便各项功能的实现。

　　(1)接收出租车终端发送过来的定位信息并写入数据库

　　设计一个守护(Daemon)进程，它可以实现在操作系统启动后一直在后台运行，不受控制终端的控制，该进程主要用于监听本监控中心的指定端口，接收由出租车终端发送过来的定位、速度和时间信息，然后将所有信息写入POSTGRESQL8.0 数据库[4]。POSTGRESQL数据库是世界上可以获得开放源码的最先进的数据库系统，支持几乎所有 SQL 构件(包括子查询，事务和用户定义类型和函数)，并且为多种开发语言提供接口(包括 C，C++，Java 等)。

　　Linux 系统下采用C 语言对该数据库进行操作，主要用到以下三个函数：

　　PQconnectdb(“dbname=psql_data”)用于打开名为psql_data 的POSTGRESQL 数据库;PQexec(PQconnectdb()，sql_query)用于对打开的数据库执行各种SQL 语句;PQfinish()用于关闭打开的数据库。