近年來，隨著汽車的普及和道路的建設，城際間的經濟往來更加頻繁，活動的區域也越來越大，由此產生了交通擁擠、車禍增加、廢氣排放量增加等嚴重問題。智能交通系統 (Intelligent Transport System) 的出現有效地改善了以上各種交通問題。車載監控系統是智能交通系統的一個分支，它集先進的無線定位技術、地理信息系統和現代移動通信技術于一身，不僅在智能交通系統中擔負主要作用，同時還能提供防盜防搶劫報警、緊急醫療求助、娛樂等多種服務。這些都促使各研發機構大力開發車輛監控系統，本文就選取整個系統中的車載終端模塊進行設計與實現。

1 車輛監控系統總體結構

  整個系統由 GPS 衛星、車載終端、通信網絡 (GPRS 和 Internet) 和監控中心組成。車輛在運行過程中，車載終端的 GPS 接收機接收定位數據，計算出車輛當前的經度、緯度、速度、航向和其他信息 ( 時間、狀態 ) 等，然后通過 GPRS 網絡傳送到具有靜態 IP 地址的監控中心，并存人中心數據庫。監控中心在接到車輛上傳的信息后，根據車輛的當前狀況科學地進行調度和管理，從而提高運營效率。客戶也可以通過 Internet 或電話來查詢特定車輛的當前狀況。系統的總體結構如圖1 所示。

2 車載終端的功能

  車載 GPS ／ GPRS 終端的衛星接收模塊采集到 GPS 衛星數據，經過數據處理得到車輛的地理坐標信息。該信息通過車載終端處理之后，由 GPRS 無線通信模塊發送到 GPRS 無線通信網上。 GPRS 網絡根據相應的協議在車載終端和接人 Internet 網的監控中心之間建立一條支持TCP／lP 的數據通道。車載 GPS ／ GPRS 終端依靠該數據通道和監控中心之間進行信息的交互。監控中心還可以通過該通道向下發送控制命令和服務信息。另外，除了車輛定位，系統還可以提供諸如防盜防搶、對移動車輛進行斷油斷電、顯示調度信息、醫療求助、移動電話等多種服務。

3 車載終端硬件設計

  車載終端硬件系統以單片機和 GPS+GPRS 模塊為核心，屬于經濟型功能終端，其結構如圖 2 所示。

3.2 GSM ／ GPRS+GPS 模塊

采用 SIMCOM 公司的 SIM508 模塊。 SIM508 模塊是一款將三頻 GSM ／ GPRS 和具有 20 通道能力的 GPS 完全整合到一個模塊中 ( 34 mm × 55 mm × 3 mm ) 的產品。該產品的設計完全滿足車載應用環境要求 ( 溫度、濕度、防震等 ) 。特別地，整合了附加元器件的SIM508 可以節省很多時間和成本。 SIM508 支持 NMEA-0183 ， SiRF binary 和 RTCM SC-104 三種 GPS 數據格式，能夠滿足不同的設計要求。車載終端通過模塊中的 GPS 部分獲得車輛的具體位置，經過 CPU 處理后，顯示給用戶并通過 GPRS 部分將該信息發送到監控中心，以實現對車輛的實時定位跟蹤，同時還能實現語音和短消息通信功能。

3.3 輸入輸出模塊

輸出通過 12232F 液晶模塊實現，可以顯示圖形，也可以顯示 7.5 × 2 個 (16 × 16 點陣) 漢字，與外部 CPU 接口可以采用并行或串行，考慮到編程的簡易性，本車載終端采用串行接口連接。

車載終端的輸入有兩種方式：遙控器輸入 ( 主要輸入設備 ) 和手柄輸入。考慮到緊急情況下手柄輸入的局限性，這里采用遙控器作為主要輸入設備，可以用來完成語音撥號、收發短消息、醫療求助、維修求助、啟閉設備等功能。手柄裝置包括確認、返回和上、下翻動四個功能鍵，為方便用戶輸入而設計。

4 車載終端軟件設計

本軟件系統采用模塊化設計方法，每個模塊實現一個功能或一個協議，各功能模塊以子函數形式出現，縮短了軟件開發時間，易于程序修改和移植，同時，在編寫軟件時，還留有一些軟件應用接口，便于軟件升級，如增加新協議。軟件系統功能模塊如圖 3 所示。

4.1 系統工作流程

車載終端軟件系統的主要功能是由主程序完成的。主程序采用狀態機的系統結構，其工作流程

如圖 4 所示

程序工作時先進行 GPS 和 GPRS 串口初始化工作，然后進入主控制循環。在主控循環中，先識別 GPS 數據是否有效，即定位是否成功，定位成功則系統轉到下一個狀態，建立 GPRS 連接，否則重新定位。建立好 GPRS 連接后便可以向監控中心發送處理后的定位數據。同時，主程序運行的過程中，還能響應遙控器輸入中斷請求，以便實現其他功能。

4.2 軟件系統協議棧

借鑒于 OSI 模型和標準的 TCP ／ IP 協議棧，本系統采用四層網絡傳輸協議：傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。系統協議棧結構如圖 5 所示。

考慮到車輛監控系統中幾十、幾百甚至上千個車載終端的情況，對于這種多點分散、數據量小、實時性要求高、終端數量多的應用，傳輸層采用 UDP 比 TCP 會更好一些。 IP 協議作為網絡層協議，主要是將數據流切割成適當的大小，然后將這些數據包通過選擇路由，利用不同的路由來傳送到目的地 IP 。在物理層之上， PPP 協議作為 GPRS 在物理層之上的惟一指定的數據鏈路層協議，通過 CRC 校驗、確認等手段將原始的物理層連接改造成無差錯的數據鏈路。 PPP 協商成功后，系統將成功遠程登錄 Internet ，并得到網關分配給自己的 IP 。終端與網絡之間的物理層通道就是 GPRS 連接。具體的 GPRS 協議都已被做在 GPRS modem 中，通過數據端對 GPRS modem 正確的 AT 指令設置后，就可以用 AT 撥號指令進行撥號連接，當收到 GPRS modem 的撥號反饋應答后，一條物理通道即 GPRS 信道就在本終端中和網絡之間建立起來了。

5 結 語

介紹了基于 GPS ／ GPRS 的車輛監控系統終端的一種實現方案，并給出了詳細的軟件及硬件組成和設計實現，經多次測試系統穩定，效果良好。該系統可以應用手指揮監控系統、城市租賃汽車管理系