基于gps和gsm的枪支定位管理系统

基于gps和gsm的枪支定位管理系统内容摘要：

D1URXD0UTXD097811009998948988X O U TX I NV R E F +DVcc1AVccDVss1AVssR S T / N M IX Y 2 I NX T 2 O U TV C CV C CV C CC4C5C6C7C8C9C 1 0C 1 1+C 1 20 .1 u F 0 .1 u F0 .1 u F0 .1 u F0 .1 u F1 5 p F1 5 p F1 5 p F1 5 p FX T A L 2+++C 1 31 0 u F1 0 u F1 0 u F1 0 u FR11 0 0 KR2R3R410K10KI N 4 1 4 8M S P 4 3 0 4 4 9 图 3 MSP430F449 的外围电路 GPS 模块部分 本系统中，对卫星信号的接受采用台湾长天公司的 GR87 模块。 它的体积小、功耗低。 单片机定时从 GPS 模块提取纬度、速度等数据，数据格式为 NEMA标准。 根据 GSM 模块接受到的中心发送的控制命令，进行数据封装，再通过GSM 模块的 SMS 服务将数据发送至监控中心。 外部控制部分主要作用是通过I/O 接口接受外部命令，并由单片机处理外部控制命令，从而实现报警 [7]。 GR87 性能指标： 接收板结构： SiRF starⅠ 并行 12 通道。 接收模式： L1， C/A 码。 定位精度： 25m无 SA。 接口格式： RS232 或 TTL电平串行接口。 输出信息： SiRF 二进制 NMEA0183， GGA GSA GSV RMC VTG GLL。 工作电压： +～ [8]。 在该模块中集成了 SiRF Star I 技术和专用的卫星导航算法，能够提供高精度的导航数据。 SiRF Star I 技术是由 SiRF 公司开发的新一代 GPS 定位技术，其中包含了突发锁定技术（ snaplock）和多路径双重抑制技术（ dual multi path rejection） [9]。 突发锁定技术能够使 GPS 接 收机重新捕获卫星的时间降到十分之一秒，而多路径双重抑制技术可以有效地消除接收到的杂散数据，提高 GPS 的 6 定位精度。 另外，在 SiRF Star I 技术中还采用了独特的单星导航技术，即使 GPS接收模块在只能捕获到一颗卫星的情况下也能持续更新位置信息数据。 相比之下，一般的 GPS 接收机则需要 3－ 4 颗卫星才能保证其数据精度，这种单星导航技术将大大提高跟踪终端在城市中的跟踪灵敏度。 此外，该 GPS 接收模块在接收卫星信号时采用的是单频 C/A 码伪距接收技术，可以接收载波频率为 C/A 码（粗码），其码频率为 [10]。 在数据接收上采用了 12 个并行接收通道，比那些双通道和多路复用的 GPS接收机更加具有跟踪和锁定卫星的能力。 接收通道主要是把来自天线的微弱信号，经放大、变频、滤波后，实现对 GPS 信号的跟踪和锁定。 其内部采用了码延时锁相技术和载波相位锁定技术，前者是为了使本地伪随机码与卫星伪随机码的锁定，后者则用于本地载波相位与卫星载波相位的锁定。 GR87 的管脚定义如表 2 所示。 表 2 GR87 的引脚定义 Pin Pin Name Function description 1 VCC_5V ～ 2 TXA 串口输出 A 3 RXA 串口输入 A 4 RXB 串口输 入 B 5 GND 接地 6 RESET 复位输入 因为单片机 MSP430449 有两个串口，且 GPS 模块通信串口、 GSM 模块通信串口均为 TTL电平，故不需要电平转换芯片，直接将 MCU 的 TXD 和 RXD与另外两个模块的 RXD 和 TXD 互联即可 [11]。 接口原理图如图 4 所示。 R 1 3 3R 2 3 3U R X D 1U R X D 1+ 4. 2VV C CT X AR X AR X BG N DR E S E TGR87 图 4 MCU 通过串口 1 与 GPS 芯片通信接口图 GSM模块部分 GSM 模块提供定位消息的收发，与监控中心的信息交换。 本系统采用德 国西门子工业的 GSM 模块 TC35i。 TC35i 模块是一个的工业级 GSM 模块，工作在 GSM900 和 GSMl800 双频段 [12]，支持中文短信息。 体积小巧适合装置在枪支内。 TC35i 的数据接口 (CMOS 电平 )通过 AT 命令可双向传输指令和数据，它 7 支持 Text 和 PDU 格式的 SMS(短消息 )。 与短消息处理相关的问题主要有：短消息格式的转化，短消息的编码问题，短消息模块命令的操纵和使用，以及与短消息处理相关的 AT 指令。 TC35i 模块内部由 GSM 基带处理器、 GSM 射频模块、 ASIC 电源模块、闪存、 40 脚的 ZIF 连接 器和天线连接接口等组成。 其中 GSM 基带处理器是模块的核心部分，它是单芯片的模拟数字混合信号处理器，对来自 GSM 网络的信号数据进行处理， TC35 使用专用 ASIC 电源芯片，保证稳定可靠的供电，其有 3 种工作模式（省电、 IDLE、 TALK），选择两种模式可以延长电池供电时间。 电源管理系统能在电源反接的情况下启用保护模式保护模块不被损坏。 此外，TC35 还具有电话簿、多方通话、漫游检测等功能。 GSM 带有 SIM 卡座，装入 GSM 服务商的 SIM 卡，并带有唯一的号码，利于监控中心管理的需要。 GSM芯片通过 UART0串口与单片机通信，单片机通过使能端 17出发 GSM工作，完成接受、发送定位信息的工作 [13]。 TC35i 与 SIM 卡的接口部分如图 5 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40BATBATBATBATBATGNDGNDGNDGNDGNDRXD0TXD0CCNCCCRSTCCIOCCCLKCCVCCGNDSYNC40 P I N+ 4. 27 8NC CCRSTCCIOCCCLKCCVCCCCGNDQ8Q7s t a r tR X D 010 0 K+ 4. 2 T X D 010410 0 K+ 4. 2 1 0 KS 80 50Q1T C 35 iS I M 图 5 TC35i与 SIM 卡的连接 GPS 定位主要流程 GPS 模块输出的 GPS 定位信息服从 NMEA0183 通信标准。 NMEA0183通信标准的输出数据采用的是 ASCII 码，其内容包含了纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向以及卫星状况等信息， GPS 消息具有 6 种不同的消息类型，包括 GGA、 GLL、 GSA、 GSV、 RMC 和 VTG。 这里我 们只抽取 RMC 记录语句，因为它包含了定位系统需要的所有信息，它的格式为 $GPRMC,（ 1），（ 2），（ 3），（ 4），（ 5），（ 6），（ 7），（ 8），（ 9），（ 10）（ 11）*hhCRLF 8 （ 1）当前位置的格林尼治时间，格式为 hhmmss； （ 2）状态， A 为有效位置， V为非有效接收警告，即当前天线视野上方的卫星个数少于 3 颗； （ 3）纬度，格式为 ； （ 4）标明南北半球， N 为北半球， S 为南半球； （ 5）经度，格式为 ； （ 6）标明东西半球， E 为东半球， W为西半球； （ 7）地面上的 GPS 接收器的移动范围，范围为 ~； （ 8）方位角，范围为 176。 ~176。 ； （ 9）日期，格式为 ddmmyy； （ 10）地磁变化，从 176。 ~176。 ； （ 11）地磁变化方向，为 E 或 W[14]。 3 定位终端软件的设计和实现 软件体系结构 整个系统的软件结构由主程序、数据采集与存储、监听监控中心、其他信息处理模块。 如图 6 所示。 图 6 软件系统框图 主控模块：完成 MCU初始化（包括外接时钟的设置、开启两个串口中断、串口波特率的设置等 ）、 GSM 和 GPS 消息的初始化、调用 GSM 模块和 GPS 模块提供的函数。 GSM 模块：完成短消息的读取、解析和发送，位置请求消息和网络定位消息的判断等操作。 GPS 模块：完成 GPS 消息的读取、解析和对 GPR 消息的打包。 并调用 GSM模块发送。 主程序 数据采集与储存 监听监控中心 其他信息处理 GSM 数据。