基于GPS和GSM的航标监控系统

摘要

航标是航道的基础助航设施，直接影响船舶的航行安全。但航标的传统管理模式落后，已经无法适应日益繁忙的航道运输所提出的高质量安全航行的需求。本论文结合某单位航道航标管理的实际情况，设计出一种适合某单位航道使用的经济、可靠的航标监控系统。系统由航标终端和监控中心组成，监控航标的运行参数和位置信息，帮助航道管理部门快速地掌握航标的工作状态，及时发现航标的故障和跟踪航标外围设备状态，提高航标的可靠性，增强航道运输的安全。在设计过程中，对系统所使用的嵌入式控制器技术，GSM通信技术、GPS定位技术、检测技术和电源技术等进行了深入的研究。 在全面分析航标监控系统功能需求的基础上，给出了系统的总体结构，划分出系统各功能模块，完成模块之间通讯接口设计，电路设计，通信协议和各模块软件设计。航标监控系统使用了GSM通信模块接入公用移动通信网络，和使用了GPS模块定位航标的位置。 对于航标终端，运用嵌入式控制器技术和电子技术，开发出稳定，可靠的设备环境监测模块、电源电路模块、语音报警模块、机箱门禁管理模块、GPS和GSM模块等；对于航标监控中心系统，运用C++Builder集成开发环境的可视化设计工具开发出友好的人机交互界面，通过直观地显示航标的位置信息和设备状态信息，为航标管理人员提供有力的决策支持；使用多种报警方式，可靠地向航标管理人员快速传递警报信息。文中还详细剖析了它们的GSM短信息的PDU数据格式，设计了Unicode编码和解码、PDU报文的组装和拆卸等底层通信程序，通过串行口使用AT命令控制GSM模块收发短信息，完成航标终端和航标监控中心系统之间的通信。 本监控系统还可以提高航标的管理效率，降低航标的维护费用，减轻航标管理人员的劳动强度，并实现航标信息的共享。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2现阶段国内外航标监控系统的发展状况

1.3论文所要解决的问题

1.3.1航标终端设计的关键技术

1.3.2监控中心软件设计的关键技术

1.4论文章节安排

1.5本章总结

第二章系统总体设计

2.1系统总体设计

2.1.1航标终端设计

2.1.2航标监控中心软件设计

2.2系统总体设计方法

2.2.1嵌入式微控制器系统设计方法

2.2.2应用程序设计方法

2.3本章小结

第三章相关技术及原理分析

3.1 GPS技术及原理分析

3.1.1 GPS发展简史

3.1.2 GPS定位系统组成与定位原理

3.1.3现代卫星导航定位系统

3.1.4 GPS定位技术的现状与发展

3.1.5 GPS模块选型

3.2 GSM技术及原理分析

3.2.1 GSM系统概述

3.2.2系统结构和GSM组成框图

3.2.3 GSM系统关键技术

3.2.4 GSM网络提供的业务

3.2.5航标监控系统通信组网的GSM短信业务

3.2.6 GSM模块选型

3.3本章小结

第四章航标终端设计

4.1航标终端硬件设计

4.1.1嵌入式微控制器系统基本电路

4.1.2 EEPROM存储电路

4.1.3设备工作环境检测电路

4.1.4 GSM模块和GPS模块通讯接口电路

4.1.5机箱门禁管理电路

4.1.6语音报警电路

4.1.7电源电路模块

4.2航标终端软件设计

4.2.1初始化程序

4.2.2数据采集程序

4.2.3 AT24C02程序

4.2.4短信PDU程序

4.2.5数据传输协议

4.2.6短信发送程序

4.2.7短信接收中断函数

4.3航标终端的调试总结

4.3.1硬件调试

4.3.2软件调试

4.3.3产品实图

4.4本章小结

第五章航标监控中心软件设计

5.1软件平台介绍

5.1.1 MySQL概述

5.1.2 C++Builder编程软件

5.2航标监控中心系统主要模块

5.2.1数据库管理模块

5.2.2数据处理算法

5.2.3短信驱动模块

5.2.4系统界面模块

5.3航标监控中心软件的调试总结

5.3.1功能模拟

5.3.2断点设置

5.3.3分块调试

5.3.4产品实图

5.4本章小结

第六章航标监控系统的测试

6.1测试概述

6.2航标终端测试

6.3监控中心软件测试

6.4产品性能分析

6.5本章小结

第七章总结和展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文