車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)中信號(hào)的分析與處理

摘要：提出了一種用dephi編程語言實(shí)現(xiàn)車載機(jī)接收的GPS信號(hào)與信號(hào)處理設(shè)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(jī)，達(dá)到定位監(jiān)控的目的。關(guān)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(shí)現(xiàn)各類車輛的有效指揮、協(xié)調(diào)控制和管理已經(jīng)成為交通運(yùn)輸和安全管理部門面臨的一個(gè)重要問題。為了滿足提高運(yùn)輸效率和安全保障的需要，對(duì)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(dòng)通信技術(shù)和GIS地理信息技術(shù)、GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合研制開發(fā)出來的軟件技術(shù)。它是通過安裝在車輛上的GPS接收機(jī)(即車載機(jī))接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機(jī)輸出的信號(hào)中提取所需要的位置、速度和時(shí)間信息，結(jié)合車輛身份等信息形成數(shù)據(jù)報(bào)，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(tái)車載機(jī)。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(jī)輸出的信號(hào)中提取所需要的位置、速度和時(shí)間信息的方法，以及中心處理信息后發(fā)送命令集的實(shí)現(xiàn)過程。

GPS車載機(jī)的通信協(xié)議車載機(jī)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(jī)應(yīng)答的方式進(jìn)行，所以我們對(duì)車載機(jī)GPS信號(hào)的分析與處理必須完全依據(jù)車載GPS接收機(jī)與監(jiān)控中心的通信協(xié)議來進(jìn)行，下面是GPS車載機(jī)通信協(xié)議的部分內(nèi)容。車載機(jī)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(rèn)信息：*XX，YYYYYYYYYY，V4，CMD，hhmmss，HHMMSS，S，latitu de，D，longitude，G，speed，direction，DDM MYY，vehicle_status#區(qū)分一般信息和確認(rèn)信息的方法是看車載機(jī)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(jī)序列號(hào)；‘CMD’表示被確認(rèn)的中心命令；‘hhmmss’表示被確認(rèn)命令中的時(shí)間值；‘HHMMSS’表示車載機(jī)時(shí)間；‘S’表示數(shù)據(jù)有效位；‘latitude’表示緯度；‘D’表示緯度標(biāo)志；‘longitude’表示經(jīng)度；‘G’表示經(jīng)度標(biāo)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(jī)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(jié)構(gòu)和命令集中心發(fā)送命令結(jié)構(gòu)是：*XX,YYYYYYYYYY，CMD，HHMMSS，PARA1，PARA2，...#在編寫中心發(fā)送指令時(shí)必需按照這個(gè)格式來寫，下面列出其中的七個(gè)中心發(fā)送命令。定位監(jiān)控命令D1：該指令要求車載機(jī)以interval為時(shí)間間隔，回傳count次定位信息。自動(dòng)監(jiān)控設(shè)置命令S17：該指令完成對(duì)自動(dòng)監(jiān)控參數(shù)的設(shè)置。參數(shù)設(shè)置指令S12：該指令僅用于對(duì)S17命令的開關(guān)控制。設(shè)置監(jiān)控中心短信號(hào)碼S2：車載機(jī)收到指令后將立即向新的監(jiān)控中心發(fā)送確認(rèn)信息。通話設(shè)置指令S13：phone_flag的bit0=0時(shí)允許打出，bit1=0時(shí)允許接聽。清楚報(bào)警指令R7：車載機(jī)收到命令后將清除掉所有報(bào)警信息。冷啟動(dòng)指令R1：車載機(jī)收到命令后將執(zhí)行冷啟動(dòng)復(fù)位，所有狀態(tài)參數(shù)全部清零。

通信軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)與監(jiān)控中心之間的通信大致分成兩個(gè)步驟：一是GPS接收機(jī)(即車載機(jī))接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)控中心的通信控制器從GPS接收機(jī)輸出的信號(hào)中提取所需要的位置、速度和時(shí)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(tái)車載機(jī)。具體步驟如下：function IsValidMsg(Str: String): Boolean;{判斷消息是否有效}function IsConfgMsg(Str: String): Boolean; {區(qū)分一般信息和確認(rèn)信息}procedure ResoleGprsV(RecvGprs: String);{處理接受信息}procedure ResoleGprsV1(RecvGprs: String);{處理一般信息 (V1)}procedure ResoleGprsV4(RecvGprs: String);{處理確認(rèn)信息(V4)}function Direc(sr: String): String;{車輛行駛方向}function HexCng(Rhex: String): String;{十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)}function HandleCarStatus(ArrBin: array of String): String;{處理車輛狀態(tài)}function ChangeTel(sTel: String): String;{}function StrToHex(sStr: String): String;procedure SendSms(Tel, Other: String; iCmdID, iSendType: Integer;CarID: String = ""){中心發(fā)送命令集}從車載機(jī)接收的GPS信號(hào)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(rèn)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(rèn)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(jié)果}Result := pos(‘V4’, Str) > 0;{如果str包含“V4”，就返回true,否則false}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(jié)果}Result := pos("*HQ"，Str) > 0；{如果str包含“ *HQ”,就返回true，否則false}一般信息的標(biāo)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(hào)、移動(dòng)電話號(hào)碼、車牌號(hào)、時(shí)間、經(jīng)緯度、速度、方位 、日期。//獲取車載序列號(hào)(同樣的方法可以獲取移動(dòng)電話號(hào)碼、車牌號(hào)、時(shí)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);sLatitude := FloatToStr( StrToFloat(copy(sLatitude, 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}if iPos > 0 then; {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RecvGprs 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}if Pos(".", sSpeed) <= 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}      sDirection := 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(zhuǎn)換sSpeed := FormatFloat("0.00" ,StrToFloat(sSpeed) * 1.852);{行駛速度轉(zhuǎn)換}sSceond := copy(sTime, 5, 2);{時(shí)間轉(zhuǎn)換}if StrToInt(sSceond) < 60 then{時(shí)間轉(zhuǎn)換("YYYY-MM-DD HH:MM:SS"表示為:年月日時(shí)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 beginsDate := 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-DD HH:MM:SS",IncMinute(StrToDateTime(sDate), + 1));end;確認(rèn)信息的標(biāo)志是V4。車載回傳的確認(rèn)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(zhuǎn)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(rèn)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(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字符串，把二進(jìn)制數(shù)據(jù)的每一位存進(jìn)數(shù)組，每一位對(duì)應(yīng)表一中的一個(gè)車輛狀態(tài)。//獲取車輛狀態(tài)iPos := Pos("#", RecvGprs);sCarStatus := copy(RecvGprs, iPos - 8, 8)//轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)字符串sBin := "";for I := 1 to 8 dosBin := sBin + HexCng(copy(sCarStatus, I, 1));  //把二進(jìn)制數(shù)據(jù)的每一位存進(jìn)數(shù)組for I := 0 to 31 doArrBin[I] := copy(sBin, I + 1, 1);sCarStatuText :=  HandleCarStatus(ArrBin);{車輛狀態(tài)} 監(jiān)控中心根據(jù)每一臺(tái)車載機(jī)傳回的信息內(nèi)容發(fā)送不同的命令。發(fā)送命令程序需嚴(yán)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(jī)以sInterval為時(shí)間間隔，回傳sCount次定位信息。sRightStr := "*HQ,0000000000,D1," + sTime + "," +sInterval + "," + sCount + "#"http://車載機(jī)接到這條指令后將清除掉所有報(bào)警信息。sRightStr := "*HQ,0000000000,R7," + sTime + "#"; if Application.MessageBox(PChar("真的要解除對(duì)車輛【‘+CarID+’】報(bào)警嗎?")，‘提示’， MB_YESNO + MB_DEFBUTTON2) = IDNO then Exit;這里的CarID指車載機(jī)序列號(hào)。//車載機(jī)收到這條命令將會(huì)啟動(dòng)斷油斷電。sRightStr := "*HQ,0000000000,S20," + sTime + ",1,3,10,3,5,5#"; if Application.MessageBox(PChar("真的要對(duì)車輛【"+CarID+"】斷油斷電嗎?"),"提示", MB_YESNO + MB_DEFBUTTON2) = IDNO then Exit;

結(jié)語目前，車載GPS定位監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)被各運(yùn)輸公司使用在出租車、客車以及大型車隊(duì)上，該軟件技術(shù)很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛位置、狀態(tài)的監(jiān)控和調(diào)度管理。隨著GPS應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，車載GPS導(dǎo)航定位監(jiān)控軟件的系統(tǒng)的功能也將隨著導(dǎo)航、通信等需求而不斷的增多和完善。GPS車載機(jī)通信協(xié)議會(huì)根據(jù)GPS車載機(jī)產(chǎn)品的功能升級(jí)而不斷升級(jí)，增加新的命令，相應(yīng)的軟件系統(tǒng)也要增加新的指令，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)將易于這些升級(jí)維護(hù)工作的進(jìn)行。

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