車載ＧＰＳ定位監(jiān)控系統(tǒng)中信號的分析與處理

摘要：提出了一種用dephi編程語言實現(xiàn)車載機接收的GPS信號與信號處理設備之間通信的方法，以及如何提取車輛狀態(tài)信息并發(fā)送給車載機，達到定位監(jiān)控的目的。

關鍵詞：GPS；通信協(xié)議；定位；監(jiān)控

引言

隨著汽車在日常生產(chǎn)和生活中起的作用越來越突出，如何實現(xiàn)各類車輛的有效指揮、協(xié)調控制和管理已經(jīng)成為交通運輸和安全管理部門面臨的一個重要問題。為了滿足提高運輸效率和安全保障的需要，對車輛定位監(jiān)控系統(tǒng)的研究也日趨迫切。

車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)是GSM全球數(shù)字蜂窩移動通信技術和GIS地理信息技術、GPS全球衛(wèi)星定位技術以及計算機網(wǎng)絡技術相融合研制開發(fā)出來的軟件技術。它是通過安裝在車輛上的GPS接收機(即車載機)接收衛(wèi)星信號，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息，結合車輛身份等信息形成數(shù)據(jù)報，然后通過無線信道發(fā)往控制中心；控制中心的主站接收子站發(fā)送的數(shù)據(jù)，處理接收信息通過短消息的方式逐次直接發(fā)送給每一臺車載機。最后，將車輛的具體數(shù)據(jù)和狀態(tài)在監(jiān)控中心的電子地圖上顯示出來。

本文討論的就是從接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間信息的方法，以及中心處理信息后發(fā)送命令集的實現(xiàn)過程。

GPS車載機的通信協(xié)議

車載機與監(jiān)控中心之間的通信方式均以中心發(fā)送命令，車載機應答的方式進行，所以我們對車載機GPS信號的分析與處理必須完全依據(jù)車載GPS接收機與監(jiān)控中心的通信協(xié)議來進行，下面是GPS車載機通信協(xié)議的部分內容。

車載機返回信息

一般信息：

*XX，YYYYYYYYYY，V1，HHMMSS，S，latitude，D，longitu de，G，speed，direction，DDMMYY，vehicle_status#

確認信息：

*XX，YYYYYYYYYY，V4，CMD，hhmmss，HHMMSS，S，Iatitu de，D，longitude，G，Speed，direction，DDMMYY，vehicle_status#

區(qū)分一般信息和確認信息的方法是看車載機傳回來的信息中是否包含“V4”，判斷返回信息是否有效的方法是看回傳信息中是否包含“HQ(制造商名稱)”。

其中：'*'表示命令頭；'XX'表示制造商名稱；'，'表示分隔符；'YYYYYYYYYY'表示車載機序列號；'CMD'表示被確認的中心命令；'hhmmss'表示被確認命令中的時間值；'HHMMSS'表示車載機時間；'S'表示數(shù)據(jù)有效位；'latitude'表示緯度；'D'表示緯度標志；'longitude'表示經(jīng)度；'G'表示經(jīng)度標志；'speed'表示速度；'direction'表示方位角；'DDMMYY'表示日／月／年；'vehicle_status'表示車輛狀態(tài)。

車載機返回GPS信息模式有兩種，一是返回最近的有效的GPS信息；二是返回最新的GPS信息。

中心發(fā)送命令結構和命令集

中心發(fā)送命令結構是：*XX，YYYYYYYYYY，CMD，HHMMSS，PARA1，PARA2，…#

在編寫中心發(fā)送指令時必需按照這個格式來寫，下面列出其中的七個中心發(fā)送命令。

定位監(jiān)控命令D1：該指令要求車載機以interval為時間間隔，回傳COUnt次定位信息。

自動監(jiān)控設置命令S17：該指令完成對自動監(jiān)控參數(shù)的設置。

參數(shù)設置指令S12：該指令僅用于對S17命令的開關控制。

設置監(jiān)控中心短信號碼S2：車載機收到指令后將立即向新的監(jiān)控中心發(fā)送確認信息。

通話設置指令S13：phone_flag的bit0=0時允許打出，bit1=0時允許接聽。

清楚報警指令R7：車載機收到命令后將清除掉所有報警信息。

冷啟動指令R1：車載機收到命令后將執(zhí)行冷啟動復位，所有狀態(tài)參數(shù)全部清零。

通信軟件的設計與實現(xiàn)

GPS信號與監(jiān)控中心之間的通信大致分成兩個步驟：一是GPS接收機(即車載機)接收衛(wèi)星信號，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機輸出的信號中提取所需要的位置、速度和時間等數(shù)據(jù)信息；二是監(jiān)控中心將分析出的數(shù)據(jù)信息通過短消息的方式發(fā)送命令給每一臺車載機。具體步驟如下：

function Is ValidMsg(Str：String：Boolean；{判斷消息是否有效}

function Is ConfgMsg(Str：String)：Boolean；{區(qū)分一般信息和確認信息}

procedttre ResoleGprs V(RecvGprs：String)；{處理接受信息}

procedure ResoleGprs V1(RecvGprs：String)；{處理一般信息(V1)}

procedure ResoleGprs V4(RecvGprs：String)；{處理確認信息(V4)}

function Direc(sr：String)：String；{車輛行駛方向}

function HexCng(Rhex：String)：String；{十六進制數(shù)轉換為二進制數(shù)}

function HandleCarStatus(ArrBin：array of String)：String；{處理車輛狀態(tài)}

function ChangeTel(sTel：String)：Strtrng；{}

fimction Str ToHex(sStr：String)：String；

procedure SendSms(Tel，Other：String：iCmdID，

iSendType：Integer；

CarID：smng=”){中心發(fā)送命令集}

從車載機接收的GPS信號中判斷返回的信息是否有效，如果無效則直接丟棄，如果有效，則確認是一般信息還是確定信息，再接收處理一般信息或確定信息。

區(qū)分一般信息和確認信息的依據(jù)是參數(shù)字符串是否包含“V4”。

Result：=False；{初始返回結果}

Result：=pos('V4'，Str)>0；{如果啦包含“V4”，就返回true，否則1}

判斷是否返回有效的信息的依據(jù)是參數(shù)字符串是否包含“*HQ”。

Result：=False；{初始返回結果}

Result：=pos('*HQ'，Str)>0；{如果str包含“*HQ”，就返回：true，否則1}

一般信息的標志是V1。車載回傳的一般信息中包含的參數(shù)有車載序列號、移動電話號碼、車牌號、時間、經(jīng)緯度、速度、方位、日期。

／／獲取車載序列號(同樣的方法可以獲取移動電話號碼、車牌號、時間)

sCarNo：=copy(RecvGprs，iPos+4，10)；

／／獲取緯度(同樣的方法可以獲得經(jīng)度)

sLatitude：=copy(RecvGprs，iPos+3，9)；

sLatimde：=FloatToStr(StrToFloat(copy(sLathude，1，2))+StrToFloat(copy(sLatitude，3，7))/60)；

／／獲取南緯和北緯(同樣的方法可以獲得東西經(jīng))

iPos：=pos('，S，'，RecvGprs)；{查找“，S，”在RecvGprs的位置}

ifiPos>Othen；{如果RecvGprs包含'，S，'就執(zhí)行下面語句}

sNS：='南緯'

else begin

iPos：=pos('，N，'，RecvGprs)；{查找“，N，”在ReevGprs的位置}

sNS：='北緯'；

end：

／／獲取速度、方位、日期

sSpeed：=copy(RecvGprs，iPos+3，6)；{獲取速度}

sDirection：=copy(RecvGprs，iPos+10，3)；{獲取方位}

sDate：=copy(RecvGprs，iPos+14，6)：{獲取日期}

ifPos('．'，sSpend)<=0 then{判斷sSpeed是否包含'．'，如果包含就執(zhí)行下面語句}

begin

sSpeed：=copy(RecvGprs，iPos+3，3)；{獲取速度}

sDirecfion：=copy(RecvGprs，iPos+7，3)；{獲取方位}

sDate：=copy(RecvGprs，iPos+11，6)；{獲取日期}

end；

／／數(shù)據(jù)轉換

sSpend：=FormatFloat('0.00'，SffroFloat(sSpeed)*1.852)：{行駛速度轉換}

sSceond：=copy(sTime，5，2)；{時間轉換}

if StrToInt(Sceond)<60then{時間轉換('YYYY-MM-DD HH:MM:SS'表示為：年月日時分秒}

sDate：=FormatDateTime('YYYY-MM-DD:HH:MM:SS'，IncHour(StrToDateTime('20'+copy(sDate，5，2)+'-'+copy(sDate．3，2)+'-'+

copy(sDate，1，2)+':'+copy(sTime，1，2)+':'+

copy(sTime，3，2)+':'+copy(sTime，5，2))'8))

else begin

sDate：=FormatDateTime('YYYY-MM-DD

HH：MM：SS'，IncHour(StrToDateTime('20'+

copy(sDate，5，2)+'-'+copy(sDate，3，2)+'-'+

copy(sDate，1，2)+':'+copy(sTime，1，2)+'：'+copy(sTime，3，2)+'：'+'00')，8))；

sDate：=FormatDateTime('YYYY-MM-DDHH：MM：SS'，

IncMinute(StlToDateTime(sDate)，+1))；

end：

確認信息的標志是V4。車載回傳的確認信息中包含車輛行駛方位和車輛狀態(tài)。

處理一般信息中獲取的方位信息，由字符類型轉換為整型數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)所在范圍確定車輛的行駛方位，小于22．5或大于337．5為正北方向，大于22．5小于67．5為東北方向，大于67．5小于112.5為正東方向，依此類推確認車輛的行駛方向。

處理一般信息中獲取的車輛狀態(tài)，由字符類型轉換為二進制數(shù)字符串，把二進制數(shù)據(jù)的每一位存進數(shù)組，每一位對應表一中的一個車輛狀態(tài)。

／／獲取車輛狀態(tài)

iPos：=Pos('#'，RecvGprs)；

sCarStatus：=copy(RecvGprs，iPos-8，8)

／／轉換為二進制數(shù)字符串

sBin：=”；

forI：=I to 8 do

sBin：=sBin+HexCng(copy(sCarStatus，I，I))；

／／把二進制數(shù)據(jù)的每一位存進數(shù)組

forI：=0 tp 31 do

AtrBin[1]：=copy(sBin，I+1，1)：

sCarStatuText：=HandleCarStams(ArrBin)；{車輛狀態(tài)}

監(jiān)控中心根據(jù)每一臺車載機傳回的信息內容發(fā)送不同的命令。發(fā)送命令程序需嚴格按照中心發(fā)送命令集規(guī)定的的格式來寫，下面列舉其中的幾條命令：

／／該指令要求車載機以sInterval為時間間隔，回傳sCount次定位信息。

sRightStz：='*HQ，0000000000，D1，'+sTime+'，'+sInterval+'，'+sCount+'#'

／／車載機接到這條指令后將清除掉102

sRightStr：='*HQ，0000000000，R7，'+sTime+'#'；

if Application Messagebox(PChar('真的要解除對車輛['+CarID+']報警嗎?')，'提示'，MB_YESNO+MB_DEFBUTTON2)=IDNO then Exit；

這里的CarID指車載機序列號。

／／車載機收到這條命令將會啟動斷油斷電。

sRightStr：='*HQ，0000000000．S20．'+sTime+'，1，3，10，3，5，5#'；

if Application．MessageBox(PChan真的要對車輛['+CarID+']斷油斷電嗎?')，'提示'，MB_YESNO+MB_DEFBUTTON2)=IDNO then Exit；

結語

目前，車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)被各運輸公司使用在出租車、客車以及大型車隊上，該軟件技術很好的實現(xiàn)了對車輛位置、狀態(tài)的監(jiān)控和調度管理。

隨著GPS應用領域的擴大，車載GPS導航定位監(jiān)控軟件的系統(tǒng)的功能也將隨著導航、通信等需求而不斷的增多和完善。GPS車載機通信協(xié)議會根據(jù)GPS車載機產(chǎn)品的功能升級而不斷升級，增加新的命令，相應的軟件系統(tǒng)也要增加新的指令，本系統(tǒng)的設計將易于這些升級維護工作的進行。