基于FPGA的GPS/GSM车辆监控系统车载台设计

摘要

随着社会的进步和经济的发展，传统的机动车辆监控方式已不能满足对车辆安防及管理等方面的迫切需求，各种社会问题与日俱增，如车辆被盗、被劫，物流和特种车辆缺乏有效监控和调度，城市交通管理系统复杂臃肿等，人们花费了大量精力和资源寻求一种有效的解决方式。GPS(全球卫星定位系统)提供了一种可靠有效的车辆定位方法，而利用GSM(全球移动通信系统)无线通信技术可将定位数据信息迅速传递到接收端，两者结合形成GPS/GSM车辆监控系统，为解决以上问题找到了一个很好的解决办法。
　　 论文在对GPS/GSM车辆监控系统中车载监控平台的系统构成进行分析，以及对系统功能和关键技术进行研究的基础上，提出了一个基于FPGA的GPS/GSM车辆监控系统车载台设计方案。其主要功能是将安装有该车载台的车辆的位置、时间、状态等信息实时地通过无线网络传送到用户手机或者指挥控制中心，从而能够随时定位、跟踪车辆，并可对车辆运行情况进行有效的监控。
　　 车载台系统采用嵌入Core8051核的FPGA作为信息处理和控制核心，用于完成对GPS数据、短消息等数据的处理以及对车载台各模块的控制功能，其开发效率与可靠性很高，结构紧凑、资源占用少；通信模块采用了成熟的工业级SiemensTC35模块，采用AT指令进行控制，实现短消息的收发以及短消息内容提取等功能；采用了具有高可靠性和定位精度的Motorola Oncore系列M12模块采集GPS数据，在恶劣的天气条件和复杂交通环境下都能够保证有良好的观测信号。此外，在FPGA上还扩展了温度检测、数据存储器等功能模块，以及其他外部模块接口，使得车载台系统功能更为丰富。软件开发过程中采用模块化方法，分别设计了GPS数据采集、短消息收发等应用软件模块；并对系统功能进行细化，由各软件模块搭建系统功能模块，完成系统软件工程设计。
　　 所设计的车载台系统通过了在重庆市沙坪坝区部分城区环境下的整体系统测试。测试结果表明，系统设计方案正确，符合实际要求。基于FPGA的GPS/GSM车辆监控系统车载台具有开发周期短，易于扩展、升级等特点，可广泛地应用于车辆监控、安防、调度、交通管理和控制指挥系统等领域。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 引 言

1.1课题背景

1.2国内外研究现状及发展趋势

1.3课题研究的目的和意义

1.4论文的主要内容和章节安排

2系统组成及工作原理

2.1 GPS/GSM车辆监控系统组成

2.2系统工作原理

2.3 GPS全球卫星定位系统

2.3.1 GPS概述

2.3.2 GPS系统组成

2.3.3 GPS系统原理及应用

2.4 GPS/GSM车辆监控系统通信网络

2.4.1 GSM网络在车辆监控系统中的应用

2.4.2 GSM通信系统简介

2.4.3 GSM系统结构和组成

2.4.4 GSM系统主要业务

2.5 SMS短消息业务

2.5.1 SMS的网络体系结构

2.5.2 SMS的数据接口和控制模式

2.5.3 SMS基本业务

2.5.4 SMS的特点

3车载台系统总体设计和硬件设计

3.1车载台系统的总体设计

3.2车载台系统组成

3.3 GPS模块简介及其接口设计

3.3.1天线检测电路

3.3.2实时时钟

3.3.3 M12天线P1MAM

3.3.4 M12模块接口电路设计

3.3.5 M12模块测试

3.4 GSM模块简介及其接口设计

3.4.1TC35 GSM模块

3.4.2TC35功能结构

3.4.3TC35外围接口电路设计

3.4.4TC35模块测试

3.5信息处理和控制核心模块设计

3.5.1 Actel Fusion FPGA

3.5.2 Core8051软核

3.5.3 Core8051系统构建

3.6 LCD模块设计

3.7温度检测模块设计

3.7.1模拟Quad

3.7.2数模转换模块

3.7.3温度检测模块测试

3.8串口转接模块设计

3.9车载台系统电源设计

4车载台系统软件设计

4.1 M12模块软件设计

4.1.1 Motorola二进制指令

4.1.2 M12模块应用软件设计

4.2 TC35模块软件设计

4.2.1 AT指令简介

4.2.2 TC35模块应用软件设计

4.3温度检测模块软件设计

4.4系统工作流程

4.4.1安防模式

4.4.2特种车辆监控模式

4.4.3紧急状态模式

5车载台系统测试

5.1车载台系统定位测试

5.2车载台系统设计功能测试

5.2.1安防模式测试

5.2.2特种车辆监控模式测试

5.2.3紧急状态模式测试

6总结与展望

致 谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录