摘要：本文在以 Motorola DSP56805为核心的基础上，通过对GPS接收机、GSM通讯模块以及液晶显示屏（LCD）的控制实现了集成各种仪表以及电子地图、GPS导航定位、无线通讯的车载信息终端设备，该设备可为汽车驾驶员提供完整全面的车辆运行和定位信息，使驾驶更加轻松方便安全。

1 引言：

目前，交通拥堵是世界各国遇到的普遍难题，单纯增加道路基础设施已不能完全解决交通运输紧张的状况，特别是在土地资源更加有限的城市内部。为了解决车和路之间的矛盾，需要将现代电子信息技术引入交通运输系统，因此智能运输系统ITS（Intelligent Transport System）应运而生。ITS是一个复杂的大系统，当前正处于开发试验阶段，目前我国ITS的研究重点是：先进的交通管理系统、先进的交通信息服务系统、先进的公共交通系统和先进的车辆定位监控系统。集卫星定位系统、无线通讯系统和地理信息系统为一体的车载信息装置是车辆定位监控系统中的一个重要组成部分，它是ITS系统实现实时信息服务的硬件平台。

发展 ITS技术的目的，在于减少交通拥挤和提高整个交通运输系统的效率，为驾驶员提供良好的信息服务和安全舒适的驾驶环境。车载信息装置将全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）进行有机结合，可以实时提供车辆的空间位置，在线提供车辆及其周边运行环境的语义或非语义信息，综合处理多种来源的时空数据。将该装置集成在车辆等交通工具上，不仅可以实现车辆实时定位和导航, 而且还可以实现车辆远程指挥、交通安全和事故处理。车载信息装置不仅可以使交通管理部门实时了解单个车辆的位置和运营状态，而且结合地理信息系统可以使交通管理部门实时掌握整个区域甚至整个城市的交通畅通状况，从而制订出合理的交通指挥方案。另外，车载信息装置可以为出行者提供各种交通信息服务，可以改变现在的“盲目”驾驶情况，使出行者可以了解从车辆当前位置到目的地的全部交通状况和变化趋势，这等于给车辆又装上了一个“千里眼”。通过附加信息服务，出行者还可以利用旅途时间进行各种信息交流和商务活动，充分享受信息社会带来的便利条件。

2 车辆监控系统 概述：

车辆定位监控系统作为 ITS的一部分，其主要功能是对移动车辆进行实时定位跟踪，并实现对车辆的调度指挥。该系统由车载设备、通讯网络、指挥调度中心三部分组成，车载设备通过接收到的GPS信息，解算出车辆当前的经度、纬度、速度、航向和其他信息(时间、状态)等，然后通过移动通讯网络传送至指挥调度中心，指挥调度中心在接到车辆上传的信息后，根据车辆的当前状况科学的进行调度和管理从而提高运营效率。

车辆是具有高度机动性的移动目标，而获得车辆当前位置及其它状态信息，并向其发送调度指令是车辆监控的基本要求，因此车辆监控系统的实现必须借助移动通信技术与车辆定位技术。

2.1 GPS定位技术

当今世界上应用较为普遍的卫星导航系统（ GNSS）有3种，它们分别是美国的GPS、俄罗斯的GLONASS与海事卫星系统，其中以GPS最为成熟，支持厂商最多，是世界上应用最广的定位系统。该系统通过分布在轨道上的24颗导航卫星向全世界发送定位信息，地面上的任意一点在能够同时接收到4颗卫星信息的条件下，就可以进行自身定位。采用GPS定位具有精度高、全天候、不受地域限制等等优点，在定位精度、灵活性、使用成本等诸多方面与目前其他定位技术相比具有较大的优势。

2.2 移动通信平台选择

目前主要的移动通信手段有公用 GSM通信平台、模拟集群、数字集群、GPRS、CDMA等。国家公众GSM通信网具有覆盖广、数据通信质量可靠、系统规模大等优点。作为基于国家公用GSM通信平台的车辆监控系统，目前其技术手段最为可靠，也是目前技术手段最先进的监控系统。因此现阶段通常采用GSM作为车辆监控系统的通信手段。

2.3 GSM短消息工作原理

短消息业务属于 GSM系统的增值服务，短消息的工作过程大致如下，短消息的发送方将编辑完毕的短消息发送给网络，当网络成功接收后，向发送端下传成功信息；网络从短消息中的目标号码查找接收端信息，然后向接收端发送，当接收端正确接收后，向网络发送成功信号。在接收端未上传成功信号情况下，网络将该端消息进行保存排队，以备后续重新发送。显然短消息的方式很适于应用在车辆监控系统中，首先车辆监控系统的数据传输量不大，一般情况下只需传输车辆的定位数据及相应的控制调度指令，目前短消息的数据容量足以满足要求；其次，短消息的数据通信质量可以得到保证，由于采用公用移动网，所以无需额外考虑误码率问题，减少了工作量。

3 系统概述

车载信息装置是一个集卫星定位系统、无线通讯系统和地理信息系统为一体的车载信息平台 ,它通过接收到的GPS信息解算出车辆当前的位置和运动状态，然后与存储在设备中的电子地图进行地图匹配，并将匹配结果显示在液晶显示屏上，从而实现车辆的定位操作。该设备同时还集成了用于无线通讯的GSM模块，通过该模块车辆不但可以接收来自指挥调度中心下达的各种指令，也可以实时向中心上传自身的状态信息，为指挥调度中心对车辆进行实时监控提供了可靠的通讯手段。具体而言该设备可以实现一下功能：

电子地图：通过网上下载汽车所在城市电子地图，显示在液晶（ LCD）显示屏上；

汽车监控（报警服务）：因为装备 GPS（全球定位系统）模块，所以可以获取当前车辆运行位置（经纬度）即可以显示在车载显示设备（LCD）也可以通过无线通讯模块（GSM）发送到预定监控中心实现汽车的实施监控和防盗、报警等服务；

仪表集成显示（ LCD）：提供汽车传统仪表的数字节口，可以将传统的仪表，例如里程仪、速度表、油量计等的测量数据显示在液晶显示屏(LCD)，这样可以减少仪表占用空间也可以提高可操作性；

车载免提电话：提供车载免提电话，在保证正常语音通话的情况下，尽量保证司机的专心驾驶。使得司机在无需任何操作的情况下便可以实现电话接听。

4 系统硬件

该装置系统硬件总体而言大致可以分为显示交互模块和车辆定位通讯模块，显示交互模块主要负责地图和车辆仪表的显示、以及接收来自车辆驾驶员的各种操作。它包括以下几个部分：触摸屏控制模块、地图数据存储模块、液晶显示屏（ LCD）显示模块。车辆定位通讯模块主要负责车辆的实时定位和通讯，它包括：GPS接收机（Motorola M12 GPS接收板）控制模块、GSM手机Module（Motorola D10）控制模块、电话手柄控制模块。由于本系统硬件复杂、要控制和管理的外设较多，单个DSP芯片的系统资源有限，经过思考决定采用两片单片机分别管理显示交互模块和车辆定位通讯模块，显示交互模块采用Motorola DSP56F805芯片，车辆定位通讯模块采用ATMEL 89C51芯片。两单片机之间通过串行口进行通讯。具体的硬件系统结构框图如下所示：

图1.硬件系统结构框图

4.1车辆定位通讯模块

•  GPS控制电路

本装置采用的 GPS接收机为Motorola M12，该接收机有一组串行输入输出接口，串行输入口用于接收来自单片机的初始化指令，在初始化完成后，该接收机将每隔一秒钟通过输出口串行发送GPS定位信息。由于51单片机的串口资源有限，我们采用16C550芯片对单片得串口进行了扩展。原理图如下。

•  GSM控制电路

Motorola D10手机模块是摩托罗拉公司推出的基于GSM 900网络系统的GSM调制解调器，D10进行无线通讯可分为上行（车载设备到调度中心）和下行（调度中心到车载设备）两个部分，对它的控制也主要集中在这两个方面。

•  电话手柄控制电路

讯。在车辆遭遇抢劫时，驾驶员可向中心发送抢劫报警信息，中心收到后可以打开车内的免提电话从而实现车内的语音监听。

图 2.GPS控制电路原理图

图 3.D10和手柄控制原理图

4.2 显示交互模块

•  触摸屏控制模块

该模块接收到车辆驾驶员的操作后，根据协议将该操作转换成特定的操作指令如：

地图的放大、缩小、拖放、界面切换以及信息查询等。然后通知 DSP芯片，实现对LCD液晶显示屏的控制。

•  地图数据存储模块

该模块存储从网上下载的汽车所在城市的电子地图数据（其中包括地图的颜色信息）， DSP芯片根据这些特定的数据格式生成电子地图后并将其显示在液晶显示屏上。

•  LCD显示模块

液晶显示模块显示的内容包括：车辆所在城市的电子地图、车辆的位置显示、车辆仪表的显示、同时该模块还能根据驾驶员的不同指令实现显示内容的转换，从而完成与驾驶员之间的信息交互。

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