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1、低功耗低成本的全球定位追踪器摘要本系统采用GPS、WCDMA技术开发智能车辆定位追踪系统，用于监控中心追踪车辆的位置，采用的是低功耗器件及模块，具有成本小、功耗低、体积小等优点。本系统由二个部分组成: 安装有GPS接收器和WCDMA 短消息收发系统的车载智能终端。利用GPS准确获得车辆的位置、速度等信息，利用WCDMA模块实现车载GPS跟踪器与手机或计算机之间的通信，达到定位追踪的目的。AbstractThe system uses GPS, WCDMA technology development, intelligent vehicle positioning and tracking s
2、ystem for tracking, monitoring center position of the vehicle, is used in low power devices and modules, has a lot of advantages，such as low cost, low power consumption, small volume. The system consists of two parts: equipped with a GPS receiver and WCDMA short message transceiver system of intelli
3、gent vehicle terminal. Using GPS to obtain the accurate position of the vehicle, the speed of information, use WCDMA module to realize car GPS tracker and mobile phone or communication between computers, achieve the positioning and tracking purposes.1. 引言随着全球经济的快速发展，汽车已经进入人们的家庭，但同时越来越多的汽车被盗，汽车被盗是车主一
4、大损失，因此汽车定位防盗系统占据了很大的市场需求。目前一些商用车的防盗系统具有小功能、 大容量和高功率消耗的缺点，在本文中设计出了一个用基于MSP430F149单片机的低功耗防盗系统，该系统结合WCDMA通信网络和GPS 接收模块，通过GPS模块接收经度、纬度、速度等位置信息，同时，通过WCDMA网络或者电话将信息传送给车主，该汽车防盗系统可用于GPS定位和汽车防盗，它具有很高的性价比。该系统集成传统的防盗技术和WCDMA/GPS技术，通过单片机设计原理，利用基于WCDMA短消息的无线通信协议，构建了一个车主、监控中心和汽车之间通信的交互平台，车主和监控中心可利用短消息对汽车状态进行监控并可以
5、发送控制指令，从而实现了全方位的汽车防盗监控。2. 系统方案 基于微控制器的GPS+WCDMA系统，主要由以下几个部分组成：微控制器模块、GPS+WCDMA模块。其基本原理框图如图一所示。图1 总方案原理框图用户可通过手机短信，设定追踪器的访问权限，授权用户可通过连接相关网站或手机，编写指定格式的短信，发送消息给WCDMA模块，WCDMA模块接收到对应的通讯号码后，通过串口1将信号送入MCU，启动处于待机状态的MCU，MCU接受信号并根据约定协议自动执行相应功能。MCU通过两个串口接收和发送信号到GPS和WCDMA模块，MCU通过串口0中断接收GPS发出的状态信息(包括三维位置、三维速度、时间
6、、航向等)并保存，经软件打包后，通过串口1发送到WCDMA模块。WCDMA模块受MCU控制将此信号转换为射频信号WCDMA网络并连接Internet网络。MCU可通过WCDMA模块发送GPS信息至手机或Internet网络，从手机或Internet网络获取被追踪物体的GPS信息。该追踪器在未接收到启动信号时处于待机状态，在接收到启动信号才退出待机状态并且执行追踪定位任务，完成任务后通过复位，重新回到待机状态，从而达到低功耗的目的。3. 系统硬件设计 该系统在选型时，在满足使用要求的基础上，主要的选择目标是体积重量小、能耗低的产品，从而易于隐藏，可长时间使用，避免频繁更换电池。硬件设计上主要是M
7、CU分别与GPS、WCDMA集成的两个模块之间的串口连接。具体的系统硬件框图如下：视频采集 图2 系统硬件框图3.1 MCU模块 MCU选用超低功耗型MSP430系列16位单片机MSP430F149。其特点： 片内有丰富的外设，最多可达68条IO线，有足够的I/O口进行扩展，其两个串口正好实现与GPS、WCDMA的通信； 该单片机有5种低功耗模式，使得该微控制器在便携式测量等应用场合非常理想地延长了电池的使用寿命，省电模式下中断唤醒只需6s。MSP430F149单片机用于处理GPS采集的地理位置数据，并控制WCDMA模块向用户实时反映移动终端的位置。3.2 GPS模块 根据选型要求，在选择GP
8、S时应当选用体积小，低功耗，接受信号能力强，硬件开发难度小得产品。经过多方比较，最后本系统采用的GPS模块为ProGn SR-92 GPS模块(内置GPS天线)，支持NMEA0183.22版本规格输出。其特点： 内建具备快速定位及追踪20颗卫星的能力SIRF III代芯片，芯片内建200，000个卫星追踪运算器，大幅提高搜寻及运算卫星讯号能力，定位精度比较高； 体积超细小，仅23289mm模块，叠加内置GPS天线；十分易于集成在新的小巧型的应用设备中，节省了大量的时间和费用来做额外的硬件集成； 低耗电量， 具备有省电模式（Trickle-Power）功能，以及在设定的时间才启动的定时定位，（P
9、ushtoFix）功能，符合系统低功耗的要求。该ProGn SR-92 GPS模块用于采集移动结点的地理位置，位置精度高，可通过单片机MSP430单片机计算出当前的速度、航向等，这些数据可依用户需要由MCU暂时保存或直接发送给用户。3.3 WCDMA 模块 WCDMA 模块是车载终端与用户联系的纽带， GPS定位信息通过它传送给用户， 是系统硬件设计的重要部分，本系统采用的WCDMA 模块是采用华为的3G模块MU203，可以进行音频、视频传输，便于扩展。MU203模块与单片机连接时，需要在RD管脚间串联1K电阻。由于WCDMA模块的SIM卡部分需要自己安装连接， 具体的联接方式如图三所示：图3
10、 SIM卡接口电路综上所述，WCDMA模块的硬件连接框图如图四所示：图4 WCDMA模块硬件框图该模块在硬件电路中安装了一个工作状态指示灯，在对WCDMA模块进行调试时， 每当WCDMA 模块收发短消息时，指示灯都会闪烁， 这样可以确定短信是否发出， 为调试带来方便。3.4 电源稳压模块稳压模块采用LM2576作为稳压芯片，LM2576 是降压型开关稳压器，芯片内置过流保护电路和过热保护电路，该模块可提供3.3V以及5V电压。3.5 视频采集模块由于USB技术在PC领域的广泛使用，USB接口的摄像头已经非常普遍价格也非常便宜，而且容易购买。本系统利用处理器的两个GPIO引脚控制视频采集，也可手
11、动启动图像采集。视频数据通过USB端口传送到WCDMA模块，发送给用户。4. 系统软件设计在单片机主程序的设计中, 主要包括了系统各部分的初始化工作，单片机对GPS模块采用NMEA0183协议来控制并实现互相之间的通信，大致软件实现流程如下：开始系统初始化读取GSM短信是否有实时控制消息从UART0接收GPS数据分析GPS数据1602液晶显示GSM短信发送 NY 图5 软件设计流程图5. 系统创新本系统硬件成本低廉，功耗低，体积小，而且接口友好, 可用于不同的监控中心, 监控中心只要能接收短消息或者上网就可以实时地了解汽车等移动目标的情况, 非常方便。6. 评测与结论用户可用手机发个Y给车载追踪器，过一小段时间，追踪器就会把它所在的实际地址坐标发给用户，追踪器上的液晶显示屏也会显示出地址坐标。我们经过多次测试，记录了手机收到的追踪器地址坐标，把坐标信息与通过上网查到的实际地理位置进行对比后，基本一致，当然也有小的误差，但这不影响用户使用。附录视频的观看地址
