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车载GPS智能终端的设计与实现

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车载G P S智能终端的设计与实现
2006-4-12 9:26:07 【文章字体：大中小】打印收藏关闭
智能交通系统（Intelligent Transport System，即ITS）采用信息技术、计算机技术、控制技术等于手段对传统交通运行系统改造，以达到增强系统运行效率、提高系统可靠性和安全性、减少能源消耗和对自然界的污染等目的。

ITS总体来说包括四部分：信息采集部分、车辆调度控制部分、电子收费系统和交通信息服务。

其中的每个部分都需要车载终端的参与：在交通信息采集部分要车载终端提供车辆的准确定位信息和车辆运行情况信息；在车辆调度控制部分，车载终端作为控制的接收端，负责接收ITS中心度指挥信息；电子收费系统需要车载终端与收费站自动完成付费交易；车载终端还是交通信息服务的接收平台，把服务显示给车辆员和乘客。

因此，车载终端是ITS系统中非常重要的组合部分。

本文所介绍的“车载GPS智能终端”就是ITS车载终端的一个具体
现。

下面详细介绍车载终端系统的功能与设计实现方法。

一．车载GPS智能终端的功能
根据ITS系统的要求，车载GPS智能终端应具有如下功能：（1）车辆定位；（2）终端与ITS控制中心通讯；（3）报警，包括主报警和自动报警；（4）在必要时进行车内监听；（5）在必要时控制汽车熄火；（6）显示调度信息。

另外，车载GPS智能终端还根用户需要实现了其它功能：（1）可拨打车载电话；（2）限制车辆行驶范围和行驶时间，监控车辆的行驶轨迹等。

车载GPS智能终这些功能使其特点适用于汽车保险、运输车队或出租车队的管理、调度等领域。

图1 ITS系统的结构示意图
二．基于GPS-GSM/GPRS的ITS系统设计
目前全球卫星定位系统（Global Positioning System，GPS）的技术已经比较成熟，使用也非常方便，通过专用的GPS模块即可地获得车载GPS智能终端所在的全球定位坐标。

其定位精度比较高，一般误小于15m。

如何把定位信息发送给ITS中心一直是比较难解决的问题之一。

以往的ITS系统多采用集群通信系统实现车载终端与ITS中心的。

但是这种系统具有覆盖区域小、安装维护费用高、技术复杂等缺点。

近两年随着GSM/GPRS网在中国的普及，车载终端通过GSM/GP 与ITS中心通讯的方式已经成为最受欢迎的方式。

这主要由于以下原因：（1）GSM/GPRS网覆盖面广，目前已经遍及我国大部分地区括乡村和边远地区；（2）无需建网、维护；（3）GSM/GPRS网可靠性高、误码率低；（4）使用短消息功能或GPRS进行数据传输，比较低；（5）由于GSM/GPRS技术使用广泛，提供相应通讯模块的厂商较多，价格也比较合理。

这里设计的ITS系统就是基于GPS 系统和GSM/GPRS这两大系统的。

其结构如图1所示。

首先车载GPS智能终端通过GPS卫星定位自己的全球坐标；然后以消息或GPRS数据通讯方式把定位信息发送到ITS中心，ITS中
控制调度命令也是通过GSM/GPRS网络发送到车载GPS智能终端中，终端与ITS中心的通讯符合专用的命令协议；最后，互联网的用还可以通过VPN专用网技术或其它安全联网技术连接到ITS中心，以控制、查看车载终端的状态。

．车载GPS智能终端硬件系统的设计
车载GPS智能终端利用单片机与GSM模块联合设计了一个符合经济型终端功能需求的硬件解决方案。

其硬件系统结构如图2所示
（一）主控单片机
主控单片机采用具有两个串口的高性能单片机W77E58。

在系统中，主控单片机负责接收用户的手柄输入信号和GPS输入信号；对S信号进行计算，以获得当前的经、纬度坐标；接收并解析ITS中心发送的短消息命令，按命令进行上传定位坐标、报警等操作；还负责把系统的运行状态及ITS的信息通过液晶屏显示出来。

（二）GSM模块
使用GSM模块可以方便地利用GSM网进行通讯。

它同主控制器以串行口的方式连接，并采用一定的波特率进行通信。

主控制器可过AT命令控制GSM模块使其发送短消息，使用GPRS传送数据或进行语音通话。

GSM模块硬件连接图如图3所示。

GSM模块与单片机之间采用标准的串行口进行通讯，通讯的最高波特率可以达到115200bit/s。

GSM模块与SIM卡之间主要通过SIMC SIMDATA信号线进行数据通信。

为了保证发送短消息与短消息到达之间的时间间隔尽量短，选用的SIM卡最好是同一个电信运营商的。

在使用GPRS功能时，还需要选择支持GPRS的SIM卡，并开通GPRS服务。

GSM模块还支持驱动两路麦克风、两路扬声器和一路器。

其中一路麦克风和扬声器可以连到手柄的听筒上，以实现车载电话功能。

（三）GPS模块
GPS模块用于接收GPS卫星的信号，并计算出车载终端目前所在位置。

采用的GPS模块由变频器、信号通道、微处理器和存储单成。

GPS模块通过串行口向主控制器发送定位坐标；主控制器也可以向GPS模块发送设置命令，以控制GPS模块的状态和工作方式S模块需要配备专门的GPS天线接收GPS卫星信号。

一般在比较开阔的地区，需接收到三颗以上的GPS卫星信号才能进行准确定位。

车载GPS智能终端系统中，把天线放置在车顶可以有比较好的定位效果。

（四）电源模块
电源模块用于给系统中的其它模块供电。

终端系统需要电源模块提供三路电压，分别为：3.6V、5V、3.3V。

其中，GSM模块在发送接收数据时需要的电流比较大（约为2A），选用了National公司的LM2576电源芯片。

它是一种PWM方式调制的高功率稳压芯片，提供高达3.5A的尖锋电流。

电源模块中还设计了后备电池系统，在车载电源不工作或被破坏时给车载GPS终端供电。

在车载电源工正常的情况下，后备电池会自动被充电。

四．车载GPS智能终端软件系统的设计
首先介绍程序响应的中断系统。

由于单片机与模块之间的通讯是不定期、不定长的通讯，为了保证不出现阻塞情况，系统采用中收方式：把接收到的所有数据在中断过程中放入对应的循环缓冲区之中，然后由主程序解析接收到的串口数据。

单片机还要响应另个中断：一个是报警按钮被按下时触发的中断；另一个是定时中断，它每20ms触发一次，用于检测GSM模块的超时应答。

车载GPS智能终端软件系统的主要功能是由主程序完成的。

主程序采用状态机的系统结构，其总体结构图如图4所示。

其中，（总体流程框图，（b）为GSM报文处理部分流程图，（c）为GPS报文处理部分流程图。

终端可以处于8种状态：空闲、上传定位信息时上传定位信息、拨号、通话中、网络无法连通、GPS无法定位、报警。

状态间的切换主要由ITS中心通过发送消息的命令报文控制
程序工作时先进行初始化工作，然后进入主控制循环。

在主控制循环中首先检查GSM数据缓冲区中是否有完整的GSM数据包，如则进行解析，并根据协议中的控制命令改变终端所处的状态。

接着判断GPS数据缓冲区中是否有完整的GPS数据包，如果有则取出析出当前的全球定位坐标，以供上传坐标时使用。

最后根据终端所处的状态对终端进行操作，例如：如果终端处于上传定位消息的，则控制GSM模块上传定的消息。

实验证明，车载GPS智能终端可以较好地完成终端定位、与ITS中心通讯、报警、拨打车载电话等功能，并且具有成本较低、系盖面广、使用维护费用低、通讯可靠等特点。

但是，由于系统主要采用GSM系统的短消息进行通讯，因此无法做到实时通讯。

在本的基础上稍加改进就可以使用GPRS技术代替短消息进行数据传输，其“永远在线”的特点可保证数据的实时传输。

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(完整word版)基于ARM系统的公交车多功能终端的设计

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2 模块选型 (10)4。

2.1 GPS模块 (10)4.2。

2 GPRS模块 (10)4。

2.3 语音模块 (11)4。

2。

4 液晶显示 (11)五、系统硬件设计 (12)5。

1 ARM微控制器模块 (12)5。

2时钟及复位电路 (13)5。

3 FLASH 存储器电路设计 (13)5.4 GPS模块电路设计 (14)5.5 GPRS模块电路设计 (15)六、系统软件设计 (15)6.1嵌入式操作系统的选型 (15)6。

2 配置编译内核 (16)6。

3嵌入式引导程序移植 (16)6。

4应用软件的设计 (17)6。

4。

1 Linux 下的串口编程 (17)6.4。

2 Linux 下的网络编程 (19)6。

4.3 Linux 下的多线程编程 (19)6.4。

4 各模块协作示意图 (20)七、系统调试应注意的问题 (21)八、设计总结 (21)九、参考文献 (22)摘要近年来,随着我国经济的快速发展，我国城市人口规模不断扩大，汽车保有量也逐步增长。

由此引发的城市交通问题越来越突出,如交通拥挤、交通堵塞、噪音污染、废气污染等，严重影响城市的可持续发展和居民的正常生活。

大力发展城市公共交通势在必行.智能公交系统是现代控制技术、定位技术和无线通信技术等多种技术的有机结合，它的建设可以改善公交公司的企业管理方式，提高公交系统的运营效率和服务水平,是旨在解决城市交通问题的一项根本性方案。

GPS是由美国建立的新一代卫星导航与定位系统，具有全球性、全天候、陆海空全能等特点,特别适用于交通运输行业，配合中国移动稳定可靠、覆盖面广、数据传输速度极快的GPRS网络作为信息传输的媒介，以GPS、GPRS为主要技术的智能公交系统较以往利用射频、数传电台技术方式建造的公交系统具有更加稳定、实时性更高等特点,是当前智能公交系统设计的理想方案。

物流运输车实时监控定位管理方案

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物流车、货车实时监控定位管理方案建议书第1章系统功能1.1车辆实时拍照普通拍照:对指定车辆进行实时拍照(VGA QVGA，4路摄像头);定时拍照:对指定车辆在不同时段，以不同间隔拍照;连续拍照:对指定车辆连续拍照指定张数照片;1.2车辆安全报警车辆在行驶途中遭遇警情，车主按报警开关(手动或脚踏)，即向中心发出报警信息和定位信息，同时对车辆进行实时拍照(拍照张数、拍照间隔可以设置)。

车辆受控:中心确认需对车辆进行紧急处理(如断电断油)时，需要驾驶员提供密码。

1.3车辆定位跟踪定时刷新:终端按照监控中心的指令以一定的时间间隔向监控中心发送GPS定位信息(包括经度、纬度、速度、方向)及车辆状态信息。

车辆跟踪:跟踪车辆运行线路，存储目标车辆的定位信息，并能回放轨迹并打印。

自动对报警等重点车辆进行跟踪，并声光提示。

定位信息显示:可同时跟踪自动显示多辆车。

1.4车辆语音通讯报警监听:车载终端配备通话设备，在紧急情况下直接语音报警或进行语音监听。

遥控监听:在处警过程中可根据实际情况开启或关闭监听。

数字录音:在监听的同时进行数字录音存储，并可根据需要分析重放。

语音调度:广播公共信息及进行语音调度。

1.5车辆智能调度,自动双向传输调度信息。

,司机可手动反馈信息。

,车辆远程控制。

,车辆监控控制:在车辆超出事先设定的控制区域、控制路径、控制速度时自动告警，自动弹出报警窗口，监控中心声光提示。

1.6驾驶员智能管理驾驶员智能管理卡:通过车载终端与事先输入的驾驶员信息的智能卡的核对(将IC卡插入显示屏卡槽内)，中心可识别车辆驾驶员的身份及其相关信息，对防止疲劳驾驶和违反出车安排、违章查询等情况，可达到中心和管理者的远程智能管理。

1.7车辆信息查询静态数据查询:通过业务查询网站对车辆的分类静态资料(包括车辆档案、车主档案、历史信息等)进行查询。

动态数据查询:通过业务查询网站对车辆的分类动态资料(包括车辆实时照片信息、实时定位信息、当前运行轨迹、状态信息和报警情况等)进行查询。

车载智能系统安全分析与增强方案设计

车载智能系统安全分析与增强方案设计

２０２０年１１月２５日第４卷第２２期现代信息科技Modern Information TechnologyNov.2020 Vol.4 No.221642020.11收稿日期：2020-09-29基金项目：重庆邮电大学2019年大学生科研训练计划（166）车载智能系统安全分析与增强方案设计龚强生，范婷雯，刘美君（重庆邮电大学，重庆 400065）摘 要：车联网综合应用体系的基本建成和车联网通信系统的快速发展，使我国智能网联汽车产业步入雏形阶段。

通过对国内外车联网的发展现状进行研究，结合攻击实例分析当前智能网联汽车所面临的部分威胁，将车联网终端的安全问题总结为四大层面：信息泄露、云端的安全威胁、身份验证威胁和通信中断威胁。

通过对native 层的服务进程，动态库和应用层的APP 等进行分析，提出了一套车载终端安全增强方案。

关键词：智能网联汽车；安全威胁；安全加固中图分类号：TP393.08；U463.6文献标识码：A文章编号：2096-4706（2020）22-0164-03Ｓａｆｅｔｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ　Ｓｃｈｅｍｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ＳｙｓｔｅｍGONG Qiangsheng ，FAN Tingwen ，LIU Meijun（Chongqing University of Posts and Telecommunications ，Chongqing 400065，China ）Abstract ：With the basic construction of the comprehensive application system of the internet of vehicles and the rapid developmentof the communication system of the internet of vehicles ，China ’s intelligent connected vehicle industry has entered the embryonicstage. Through the research on the development status of the internet of vehicles at home and abroad ，combined with the attack examples to analyze some of the threats facing the current intelligent connected vehicle ，the security issues of the internet of vehicles terminals are summarized into four major levels ：information leakage ，security threat in the cloud ，authentication threat and communication interruption threat. Through the analysis of service process of native layer ，dynamic library and APP of application layer ，a set of vehicle terminal security enhancement scheme is proposed.Keywords ：intelligent connected vehicle ；security threat ；safety reinforcement0 引 言车联网是为了使车与车、车与人、车与云等进行交互，实现车辆能与公众网络进行通信的动态移动通信系统。

tbox方案

tbox方案

tbox方案T-Box（智能汽车研发方案）：将车辆变成智能交通枢纽随着科技的不断进步和智能化的发展，智能汽车正逐渐成为未来交通的主流趋势之一。

而在智能汽车的核心技术中，T-Box方案成为了一项重要的研发方案。

T-Box，即“Telematics-Box”，是指一种可以实现车联网通信的装置，能够将车辆变成智能化的交通枢纽。

T-Box方案的核心技术包括车载通信技术、车载电子技术和车载软件技术。

通过这些技术的综合应用，T-Box能够实现车辆与外部交通环境的信息交流，进而提供智能化的驾驶辅助和车辆管理服务。

首先，T-Box方案的车载通信技术是实现车联网的基础。

通过与GPS系统、无线传感器、车外信息交互设备的连接，T-Box能够实时获取车辆位置、路况、天气等各种交通信息，并将其传输到云端服务器上。

同时，通过车辆与车辆之间、车辆与交通管理中心之间的通信，T-Box能够实现车辆之间的远程协同与交互，提升驾驶的安全性和便捷性。

其次，T-Box方案的车载电子技术是实现车辆智能管理的关键。

通过车载传感器和控制模块，T-Box可以监测车辆的各类数据，包括车速、油耗、内外温度等。

这些数据可以被实时采集并传输到云端服务器，再通过智能算法进行分析，为用户提供个性化的驾驶建议和维护服务。

同时，T-Box还可以与车辆的各类系统进行互联，实现智能化的车辆自动控制和诊断。

最后，T-Box方案的车载软件技术则是实现车辆远程管理和应用服务的重要手段。

通过车载终端和移动设备的连接，用户可以实现对车辆的远程监控和控制。

用户可以通过手机应用程序实时查看车辆的位置、状态以及行驶历史等信息，还可以进行远程锁车、解锁等操作。

此外，T-Box还可以与车辆维修厂商、保险公司等实现数据共享，为用户提供更准确、高效的服务。

综上所述，T-Box方案作为智能汽车的核心技术之一，将车辆变成智能交通枢纽，为用户提供了更加安全、便捷的驾驶体验。

通过T-Box方案，智能汽车不仅可以实现车辆与车辆之间的信息交流和协同，还可以与交通管理中心、用户的手机和其他智能设备进行互联，为用户提供个性化、智能化的服务。