追蹤器設備的設計與改進

丁垠月 王勁濤 魏曉倩 張媛媛

摘要： GPS定位技術和GSM無線通訊技術已廣泛用于軍事領域和城市交通等民用領域。針對現在市場上手持追蹤器功能的單一性，本文設計了一種手持定位器與追蹤器的組合設備，通過GPS定位導航信息幀參數的提取以及GSM的無線數據傳輸，實現了在追蹤器的TFT液晶屏上實時顯示自身與被追蹤方（即定位器）的相對位置信息的功能。基于此，我們還將追蹤器設備進行改進，直接以APP形式安裝到手機上，更加方便追蹤丟失物品，追蹤丟失的老人兒童以及地理位置數據的測繪等。

Abstract： GPS positioning technology and GSM wireless communication technology have been widely used in military fields and urban transportation and other civil fields. Aiming at the monotony of handheld tracker function in the market today， this paper designs a combined device of handheld locator and tracker. Through the extraction of GPS positioning and navigation information frame parameters and wireless data transmission of GSM， the function of displaying the relative position information of itself and the tracked party （ie， the positioner） on the TFT liquid crystal screen in real time is realized. Based on this， we will also improve the tracker device and install it directly on the mobile phone in the form of an APP. This will make it easier to track lost items， track the missing elderly and children， and map geographic data.

關鍵詞： 追蹤器；GPS定位；API

Key words： tracker；GPS positioning；API

中圖分類號：TN967.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）20-0161-02

0 引言

近年來，隨著我國科技的發展，便攜式定位裝置越來越受到人們的關注。該裝置有較高的實用價值，主要可以用于追蹤丟失物品、防止老人及兒童走失等方面。本文介紹了一種準確、可靠的追蹤器設備，并且增加改進功能，編寫APP，使之更加便捷，可以實現對被追蹤方的實時追蹤。

市場應用中的主要定位技術有移動定位、射頻識別RFID定位、GPS衛星定位技術等[1]。移動定位是通過無線終端和無線網絡的配合，通過電信移動運營商的網絡獲取移動終端的位置信息，該種方法嚴重網絡依賴，需要跟服務器連接流暢才能獲取定位信息，而且網絡擁擠時易發生數據的丟包現象。RFID定位技術是通過射頻標簽讀寫器檢測出帶有RFID裝置的物體的位置，多用于特定區域內定位，成本大，短期內難以普及。衛星定位是指人類利用人造地球衛星確定測點站位置的技術，主要應用于定位追蹤、授時校頻等各種等級的測量。GPS定位技術成熟，不僅擴展了其應用范圍，同時降低了各種相關產品開發過程中的成本[2-5]。

1 追蹤器設備結構設計

1.1 追蹤器設備總體結構設計

追蹤器的結構包括CPU、GPS/GSM模塊、TFT液晶顯示、電源及電量顯示。接收自身GPS定位信息過程與手持定位器相同。當需要實現對定位器的實時追蹤時，CPU進入中斷，對定位器發送控制信息，CPU對兩點位置信息進行解析與數據轉換，將兩點相對位置顯示在追蹤器的TFT液晶顯示屏上，已達到定位追蹤的目的。

1.2 追蹤器硬件電路設計

追蹤器的硬件微處理器選用了STC12C5A60S2，該CPU滿足雙串口通信，避免了定位與通信的串口沖突[6]。硬件電路設計完成了CPU、GPS/GSM模塊、TFT液晶顯示屏間的通信端口配置和接口設計，設計電路圖如圖1所示。

對在設計中遇到的疑難問題給出了相應的解決辦法。例如：本設計中TFT液晶顯示屏的P1口與GPS接收與發送串口P1.2和P1.3產生了沖突，所以在TFT顯示屏的串口配置中，將P1口與單片機P2口相接，解決了接收定位數據與數據顯示串口沖突的難題。

2 追蹤器工作流程

對系統環境初始化，包括設置串口、定時器、中斷、TFT液晶顯示屏初始化。重點是串口的初始化，STC12C5A60S2的串口1和串口2都使用獨立的波特率發生器，其作用是從輸入時鐘轉換出需要的波特率，以串口1的初始化為例：

PCON &= 0x7F； //波特率不倍速

SCON = 0x50；//8位數據，可變波特率

AUXR |= 0x04； //設置為1T模式

BRT = 0xFD；//設置獨立波特率發生器重裝值

AUXR |=0X01；//串口1選擇獨立發生器為波特率發生器

AUXR |=0X10；//啟動獨立波特率發生器

ES = 1； //使能串口1中斷

BRT為獨立波特率發生器計數控制位

CPU時鐘選取11.0592MHz，波特率為115200bps，串口工作在模式1，計算相應的波特率需要設置的重裝值，結果送入BRT寄存器計算自動重裝值RELOAD，當SMOD=0時，在1T模式下

式（1）中Baud0表示標準波特率，Fosc表示晶振頻率。系統初始化后，追蹤器工作流程如圖2所示。

3 定位追蹤APP設計

追蹤器設備分為固定或移動，改進后的追蹤器設備為移動的，使用手機APP實現相關功能。

追蹤器（APP）工作目的為將已知的GPS坐標數據轉換為可視化的圖像信息，便于人員直觀的查看定位器或追蹤器所處的地理位置。實現這一功能借助了地圖供應商提供的電子地圖服務，本APP使用了騰訊地圖的API。

追蹤器或定位器通過GPS定位得到自身的GPS位置坐標，此坐標數據是標準的GPS坐標，與騰訊地圖使用的坐標有一定偏差，因此需要進行坐標轉換，把標準GPS坐標轉換為騰訊地圖使用的坐標，再使用得到的新坐標進行地圖點標注、導航等一系列操作。本APP共調用了四種API，分別為GPS坐標轉換為騰訊地圖坐標（坐標轉換）、獲取坐標點地理位置信息（逆地址解析）、地圖中標注位置點（位置展示）、導航（路線規劃）。具體調用過程為如圖3。

4 結語

本文設計了一種基于STC12C5A60S2單片機的簡易追蹤器設備，實現了GPS經度、緯度、時間等信息數據的讀取。本設計方法靈活，采用了單片機實現數據處理，易于調試，價格便宜，成本低，性能較穩定，方便從GPS定位模塊中提取各種所需定位數據。后期的改進將固定的追蹤器設備升級為移動的手機APP，借助了地圖供應商提供的電子地圖服務，使得追蹤器設備更加便捷，可廣泛用于民用領域。

參考文獻：

[1]錢怡，林瑩，武港山.對象定位處理中分類信息融合技術研究[J].計算機應用研究，2013，30（12）：2-3.

[2]周鵬，劉暉，韓麗華.肖雄兵.位置服務中無線電定位技術的發展方向思考[C].北京：武漢大學衛星導航定位技術研究中心，中國衛星導航定位協會，2013：1-2.

[3]楊飛.無線定位技術的發展及其在交通數據采集中的應用[C].上海：同濟大學出版社，2005：411-412.

[4]劉媛媛，李建宇.定位技術在物聯網領域的應用發展分析[J].信息通信技術，2013（5）：41-42.

[5]葛君山.基于單片機和GPS定位的自主導航采摘機器人設計[J].農機化研究，2016（12）：237-238.

[6]李巍，于復生，李琦，李漢偉.基于STC系列單片機的串行通信[J].現代制造技術與裝備，2007（6）：60-61.

[7]懷洋，邵瓊玲，路振民.北斗/GPS混合定位模塊UM220應用研究[J].國外電子測量技術，2014，33（3）：76-77.

[8]杜天杰.基于GPS的定位系統設計與實現[D].西安電子科技大學，2014，西安：西安電子科技大學，2014：24-26.

[9]紀慧生.制造企業從OEM到OBM的轉型升級：商業模式創新視[J].電子科技大學學報（社科版），2015，17（6）：44-45.

[10]肖遠亮.NMEA-0183數據標準在GPS技術中的應用[J]. 物探裝備，2003，12（2）：127-128.