基于GPS的移動對象定位追蹤器設計

裴田，張鵬麗

（鄭州科技學院電氣工程學院，河南 鄭州 450064）

引言

隨著科學技術的不斷發展，移動對象定位技術發展到了一定的高度，伴隨著包括衛星導航定位和城市地理信息系統等技術的廣泛應用，許多城市已開始了對移動對象定位跟蹤管理系統的綜合建設[1]。作為智能交通管理系統的重要組成部分，定位追蹤技術綜合了電子、計算機、無線通信和交通運輸等領域的相關技術在解決交通擁擠狀態中發揮著巨大的作用[2]。定位追蹤技術支撐著現代導航系統，也是提高移動對象使用效率及安全性的關鍵技術之一，廣泛應用于共享電動汽車、物流貨車、租賃車、公務車、企事業單位用車等為車輛提供全天候的實時定位功能。

1 系統設計

設計一款多功能的GPS車載定位終端，融合了GSM無線通信技術及GPS系統定位技術，終端采用工業級高集成度全內置天線設計，系統具有 ACC檢測、震動防盜、遠程斷油電功能。同時，系統可外接SOS按鈕和MIC，在緊急時刻終端可以向預設的 SOS號碼撥打電話機發送位置短信以求救，用戶可發送指令實時遠程斷油電，外接MIC可實現遠程聆聽功能，方便車主隨時了解車內的狀況。系統結構框圖如圖1所示。

圖1 系統結構框圖

2 硬件設計

2.1 GPS定位基本原理

GPS 全球定位的基本原理是通過測量出已知位置衛星到 GPS接收機之間的距離，綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置也就是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置[3]。該系統由美國主導研發，耗資巨大，于1994年全面建成，具有精確度高，實現簡單方便，24小時在線和自動檢測等特點。它由是三部分組成，即空間衛星星座、地面控制、監視網絡和用戶接收設備[4～5]。

2.2 SIM卡

SIM電話卡放置在每個GPS終端里面，通過SIM卡，系統可以查看該卡內的余額，以免停機造成通訊不暢。SIM卡信息管理圖如圖2所示。

圖2 SIM卡信息管理圖

2.3 SOS 求助

當遇到緊急情況需要求助時，可按下SOS按鍵持續3s，將觸發SOS緊急求助報警。終端將會向服務平臺發出報警信息，并向服務平臺上傳經緯度信息，服務平臺經經緯度信息解析的中文地址再發送給終端，終端將接收到中文地址轉發給設定的 SOS特定號碼各發送一條 SOS報警短信，并循環撥打SOS特定號碼，在無人接聽的狀況下，最多只循環撥打三次。

2.4 ACC震動報警

當車輛電源處于關閉狀態時，此時 ACC狀態為低，當ACC狀態為低的時間超過10分鐘（可設置），終端自動啟動設防，若在終端設防生效后，車輛發生多次震動，將觸發震動防盜報警機制，若在之后的3分鐘內，車輛電源仍未開啟（ACC狀態仍為低），終端會立即啟動震動防盜報警。終端將會向服務平臺發出報警信息，并向服務平臺上傳經緯度信息，服務平臺將經緯度信息解析的中文地址再發給終端，終端將接收到中文地址轉發給設定的 SOS特定號碼各發送一條震動報警短信，并循環報答SOS特定號碼，再無人接聽的狀況下，最多只循環撥打三次。

2.5 斷油電接口

當車輛發生盜竊時，可由監控平臺主動發出斷油電指令，再保證車輛處于安全行駛的前提下，切斷被盜車輛的油路，達到無法啟動車輛的目的。

移動對象定位追蹤器以MCS-51單片機作為處理器，獲取GPS數據信息，并對有效數據進行相應的處理，可對室外動態用戶的位置及速度進行實時精密的監測。

3 追蹤顯示

通過軟件設計實現對接收到的有效信號進行提取、判斷和計算等處理，通過設計程度，在程序中判斷從GPS模塊返回的數據，從而過濾出我們所需的信息并轉換成相應格式輸出，也可通過向GPS模塊發送特定字符串指令以獲取所需要的數據。相關數據可以有多重查詢方式，如電腦網頁查詢、短信指令查詢、微信公眾號查詢、蘋果/安卓手機軟件查詢。

3.1 短信查詢

當需要查詢終端設備的中文地址信息時，可編寫中文地址查詢短信發送至終端設備SIM卡上，終端將恢復一條中文地址的位置信息，如：河南省鄭州市二七區學院路.鄭州科技學院。

3.2 經緯度位置短信查詢

當需要查詢終端設備的經緯度位置信息時，可編寫經緯度位置查詢短信發送至終端設備SIM卡上，終端將回復最后一次定位的經緯度位置信息，如：Lat：N22.571285，London：E113.877115，Course：42.20.Speed：0.0740，DateTime：10-11-23 22:28:51。

3.3 位置網絡連接

手機可通過GPRS或WIFI、3G、4G等無線上網方式下載帶有終端位置的地圖圖片，來查看終端的位置，也可下載相關的APP軟件顯示相關的位置信息。

3.4 平臺查詢

注冊用戶還可登陸系統的全球定位服務平臺來查看車輛的位置。網頁版登錄界面如圖3所示，位置動態如圖4所示。

圖3 系統登錄界面

圖4 動態位置圖

4 結論

測試表明，共享電動汽車追蹤器其能夠獲得實時的GPS定位數據，并在相關顯示終端上以不同形式顯示出當前設備號、時間、經緯度、速度，航向等數據信息，設計簡單實用，安裝方便，可廣泛應用于移動對象如共享電動汽車、物流貨車、租賃車、公務車、企事業單位用車等的定位追蹤。

[1] 楊兆升.智能運輸系統概論[M].北京:人民交通出版社,2003.

[2] 李征航,黃勁松.GPS測量與數據處理[M].武漢:武漢大學出版社, 2005.

[3] 雷俠.基于 51單片機的簡易 GPS定位器設計[M].北京:中國科技信息.2017（23）.

[4] 智勇.城市車輛定位系統的設計與實現[D].大連:大連理工大學, 2013.

[5] 王思文.GSM網絡定位技術研究與應用[D].北京:北京郵電大學, 2010.