基于GPS的汽車防盜定位系統設計

劉香燕 陳金鷹 韓子康 王飛 嚴丹丹A

摘 要：針對汽車安全問題提出了一種基于GPS、GIS以及GPRS的汽車遠程定位防盜系統設計方案。該方案利用GPS信號接收模塊定位得到汽車位置的原始數據，通過中央控制模塊的處理獲得具體的位置信息，最后由GPRS遠程傳輸模塊將數據傳到遠端的服務器端，服務器端使用VB進行開發，并利用MapX控件通過GIS軟件MapInfo制作地圖，將被監測汽車的位置等信息實時在PC機數據接收系統的數字地圖上顯示出來，通過地圖每秒刷新一次的頻率，配合其放大、縮小、平移等功能實現了對汽車直觀、快捷、實時的遠程跟蹤監測。

關鍵詞：北斗；定位；通用分組無線服務技術；顯示；防盜；地理信息系統

中圖分類號：U495 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）05-00-02

0 引 言

隨著人們生活水平的日益提高，在汽車大量普及的同時，汽車的安全問題也得到了越來越廣泛的關注。汽車防盜裝置包括發動機防盜系統、安全鎖、指紋識別以及人臉識別等，這些技術雖然先進但成本過高，普及難度大且無法實現實時了解汽車動態的功能。本文利用全球定位系統（Global Positioning System，GPS）作為汽車定位依據，其定位精度在幾米之內[1]。通過通用分組無線服務技術（General Packet Radio Service，GPRS）將定位信息遠程傳輸到車主的個人PC機，PC機上的地理信息系統（Geographic Information System，GIS）包括一個可視化的地圖界面，其經緯度信息以定位點的形式顯示在地圖上，可供車主直觀查看，從而通過車主對汽車的跟蹤監測功能達到了防盜的目的[2，3]。

1 系統硬件設計

1.1 硬件電路

系統總體框圖如圖1所示，其中GPS定位系統、GPRS系統以及中央控制系統為硬件電路部分。TD3017A芯片（GPS）從外部提供的有源天線接收北斗衛星定位信號，信號經放大混頻、濾波器處理之后由模擬數字轉換成數字中頻信號送給基帶芯片?；鶐酒邮盏剿蛠淼臄底中盘柡?，經過一系列算法處理后由串口輸出NMEA-0183格式的定位數據傳輸給單片機STC12C5A60S2。單片機對接收到的數據進行提取以及換算后將經緯度信息顯示在LCD12864液晶顯示屏上，同時將所提取的數據通過GPRS模塊發送到電腦端的軟件地圖界面，顯示經緯度的同時在地圖上實時標識出所定的位置。

圖1 系統總體框圖

1.2 單片機程序設計

單片機控制的硬件系統實現流程如圖2所示。STC12C5A60S2具有兩個串口，利用其中一個串口實現定位數據接收，單片機從接收到的NMEA-0183數據格式的數據中提取經緯度數據并顯示在LCD12864液晶顯示屏上。另一個串口控制GPRS遠程通信模塊與PC機端的數據接收顯示系統連接與通信，主要將控制AT指令以及經緯度信息通過網絡傳遞到顯示系統。單片機程序采用Keil μ Vision4利用C語言編程實現。其中經緯度信息根據NMEA-0183格式數據的規律性提取[4]。其核心代碼如下：

GetData（str，，， 3， （char*）Latitude2）；

//獲取第3個"，"后的緯度方向字段

GetData（str，'，'， 4， （char*）direct2）；

//獲取第4個"，"后的緯度字段

GetData（str，，， 5， （char*）Latitude1）；

//獲取第5個"，"后的經度方向字段

GetData（str，'，'， 6， （char*）direct1）；

//獲取第6個"，"后的經度字段

單片機與GPRS模塊連接的核心代碼為：

SET_LOCAL_PORT[]=”AT+CLPORT=＼”TCP＼”，＼”2022＼”＼r”；//設置本地端口（SET LOCAL PORT）

CONNECTION_IP[]=”AT+CIPSTART=＼”TCP＼”，＼”117.139.245.35＼”，＼”8080＼”＼r”；

UART_Two_Printf（SET_LOCAL_PORT）；

//發送設置端口信息

UART_Two_Printf（CONNECTION_IP）；

//發送連接信息

圖2 系統硬件實現流程圖

2 系統軟件設計

2.1 軟件功能設計方案

在Visual Basic 6.0中制作好的GIS系統界面最終效果如圖3所示。

GIS系統界面主要實現的功能包括以下6項：

（1）地圖繪制功能：使用Map控件完成地圖的繪制，Map控件是圖3中標號3所示的地球狀控件。

（2）地圖查看功能：完成對地圖放大、縮小、平移的功能。

（3）遠程連接功能：通過Winsock控件實現GPRS模塊與GIS系統的遠程連接，Winsock控件是圖3中標號2所示的電腦狀控件。

（4）數據接收與提取功能：該功能完成對經緯度信息的接收以及提取功能。

（5）定位顯示功能：將接收到的經緯度信息顯示在相應文本框中，并通過Visual Basic 6.0軟件實現位置的確定以及定點標注。

（6）定時刷新功能：此功能使地圖以每秒一次的頻率更新，由定時器控件Timer實現，Timer控件是圖3中標號1所示的鐘表狀控件。

2.2 地圖的制作與實現

由GIS地圖制作軟件MapInfo制作編輯好地圖，將制作好的地圖保存為.gst格式，此格式的地圖可以通過具有很強的地圖分析功能的Mapx控件打開，也可以通過GeoDict.DCT文件連接到Visual Basic 6.0的Map控件，通過Map控件就可以繪制出在MapInfo中制作好的地圖[5-7]。其中，通過經緯度信息在地圖圖層中添加定位點的程序為：

Dim mobileobj As MapXLib.Feature //定義圖元

Dim mobileftr As New MapXLib.Feature

Dim lyr As MapXLib.Layer//定義圖層

mobileftr.Attach Map1//將圖元依附在Map1上

mobileftr.Type = miFeatureTypeSymbol//定義點圖元類型

mobileftr.Style = Map1.DefaultStyle//暫時定為為默認樣式

For Each lyr In Map1.Layers

If lyr.Name = “BDLayer” Then

Map1.Layers.Remove lyr //刪除原軌跡圖層，如果有的話

Set lyr = Map1.Layers.CreateLayer（“BDLayer”）

//創建軌跡圖層

Set Map1.Layers.AnimationLayer = lyr

//將軌跡圖層設為動態圖層（加快刷新速度）

mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat

//將轉換為度格式后北斗經緯度數據賦值給該點圖元

Set mobileobj = Map1.Layers（“BDLayer”）.AddFeature（mobileftr） //將點圖元增加到動態圖層，實時地顯示汽車在地圖中的位置

mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat

//重新為北斗導航點賦值經緯度

Map1.Layers（“BDLayer”）.Refresh

//刷新地圖的動態圖層

圖3 GIS系統

3 系統測試

經過多次調試，系統能夠正確接收到GPS定位模塊傳來的數據并通過中央控制模塊正確處理之后顯示在LCD12864液晶顯示屏上，具體如圖4所示。

圖4 液晶顯示結果

同時，在PC機數據接收顯示系統中的GIS圖中也可以看到經緯度的顯示數據以及在地圖上的具體位置，圖5所示的信科院旁邊的紅色小點，即為定位地點。

圖5 GIS系統顯示結果

4 結 語

本文介紹了一種基于GPS的汽車防盜定位系統設計，系統以STC12C5A60S2為中央控制系統，利用其雙串口功能實現接收數據的同時控制GPRS模塊與遠端的GIS系統相互通信，通過對汽車進行實時定位與顯示，從而實現了防盜的功能。

參考文獻

[1]李佳，劉巍巍.車輛GPS定位系統設計[J].黑龍江科技信息，2009（15）：65.

[2]張偉芳，曾連蓀，姚南.基于GPS_GPRS的車載監控終端系統[J].計算機輔助工程，2008（12）：96-99.

[3]胡最，湯國安，閭國年.GIS作為新一代地理學語言的特征[J].地理學報，2012，67（7）：867-877.

[4]丁若婷，孫越，汪毅雄，等.基于4G移動通信的實時車輛監控管理系統[J].信息通信技術，2015（5）：27-32.

[5]吳海艷.淺談如何應用MapInfo軟件制作草場承包示意圖[J].青海草業，2015，24（2）：46-47.

[6]劉彬彬，安劍.Visual Basic從入門到精通（第2版）[M].北京：清華大學出版社，2010.

[7]李俊民，趙東.零基礎學Visual Basic[M].北京：機械工業出版社，2010.