基于GPS/GPRS的车辆移动监控终端的设计与实现
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1 GPS与GPRS
全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是美国从上世纪70年代开始研制的具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统，由于能为用户目标提供全天候、高精度、连续实时的导航、定位和授时，已被广泛应用于地面移动目标的跟踪定位。
随着移动GPRS业务的开展，利用GPRS来进行GPS数据传输优势明显。GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务)是一种以分组交换技术为基础，采用IP数据网络协议，传输高速、低速数据及信令的高效数据传输网络。相对于传统的远程传输方式来说，GPRS数据传输具有突出的优点。一方面，GPRS资费比较便宜，可以采用多种资费方案。对于大数据量业务的用户可以采用包月的方式，对于小数据量业务的用户可以根据通信的数据量和提供的服务质量进行计费。另一方面，在GPRS网中，用户只需与网络建立一次连接，就可长时间的保持这种连接，并只在传输数据时才占用信道并被计费，保持时不占用信道不计费。这样，数据采集点不用频繁建立连接，也不必支付传输间隙时的费用，而且GPRS能够较好地支持频繁、少量突发型的数据业务。此外，GPRS网络接入速度快，提供了与现有数据网的无缝连接。由于GPRS网本身是一个分组型数据网，支持TCP／IP，X.25等协议，可以直接与分组数据网(IP网或X.25网)互通，接入速度快于电路型数据业务。
2 系统组成和功能
整个基于GPS／GPRS车辆监控系统由车载移动终端、通信网络和监控中心组成。其系统组成如图1所示。
移动车辆配备的GPS接收机用以获取自己当前的位置、时间等信息，通过GPRS或短信的方式上传到中心通信服务服务器。在监控中心站，通讯服务器接收各监控目标的位置信息，并通过通信控制器送往中心服务器在电子地图中显示，对当前受监控车辆所在的位置、车速及行进方向进行实时监控，并可以通过网络对车载终端进行控制，实现移动车辆与监控中心的双向数据传输，完成对车辆运行状态、安全状态、技术状态的监控。
3 车载移动监控终端的设计和实现
根据系统结构框架，车载终端实现的主要功能有移动监控功能，当接收到监控中心的监控命令后，自动地根据要求将位置信息通过GPRS或SMS发送到监控中心；车体控制功能，根据接收的控制命令实现对车体的控制，比如点火线等端口的监测、断电／油路；安防功能，当汽车遇到特殊情况，如遇劫等，可以通过按钮发送SMS向监控中心报警。
3.1 系统组成的硬件框图
车载移动终端由主控处理器、GPRS通信模块、GPS模块等组成，其结构框图如图2所示。根据车载设备低功耗的要求，主控芯片上我们选用了SAMSUNG公司的S3C44B0X。S3C44B0X采用ARM7TDMI内核，并提供丰富的内置部件，包括：8 kB cache、内部SRAM、LCD控制器、带自动握手的2通道UART、I／O端口、8通道10位ADC、PLL倍频器等，他的低功耗精简和出色的全静态设计特别适合用于对成本和功耗敏感的应用。
GPRS模块是整个系统的通信基础，我们采用SI-MENS的MC35i。MC35i是新一代GSM／GPRS双模模块，支持GSM900／GSM1800双频和GRPS Class 8／ClassB。MC35i体积小巧，功耗低，能提供数据、语音、短信、传真功能，可广泛用于遥感测量记录传输、远程信息处理、电话。GPRS模块通过串行口UART2与主控芯片通信。
GPS接收单元我们采用μ-blox的GPS-MS1E，他具有高捕获和灵敏度、超低功耗、体积小等优点，主控芯片对GPS的控制主要是通过串行口UART1接收GPS定位信息。
用户按键与SC44B0的相应的I／O口连接以便控制器状态变化。同时系统还预留了丰富的外围接口，可灵活外接各种数据采集子系统，具有较大的可扩展性。
3.2 系统软件设计
由于车载终端需要完成与GPS模块、GPRS模块、其他I／O模块的交互和监控，单一的任务无法完成，因此需要实时操作系统的支持。在嵌入式操作系统上选用美国著名RTOS厂商ATI公司的Nucleus PLUS。他是在嵌入式实时多任务操作系统Nucleus基础，为实时嵌入式应用而设计的一个抢先式多任务操作系统内核。Nucleus PLUS对CPU的支持能力比较强，支持当前流行的大多数RISC，CISC，DSP处理器。其95％的代码是用ANSI C写成的，非常便于移植并支持大多数类型的处理器。Nucleus PLUS提供了任务控制、任务通信、任务同步、内存管理、可编程的定时器、标准的输入／输出设备接口等系统服务。
按功能上将系统应用软件分为9个模块，每个模块由一个主任务和若干个子任务组成，任务内部采用有限状态机的方式进行切换，任务之间采用消息管道(pipe)进行通信，每个模块都定义了自己的消息接受管道。各个模块之间的关系如图3所示。
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