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摘 要：针对汽车安全问题提出了一种基于GPS、GIS以及GPRS的汽车远程定位防盗系统设计方案。该方案利用GPS信号接收模块定位得到汽车位置的原始数据，通过中央控制模块的处理获得具体的位置信息，最后由GPRS远程传输模块将数据传到远端的服务器端，服务器端使用VB进行开发，并利用MapX控件通过GIS软件MapInfo制作地图，将被监测汽车的位置等信息实时在PC机数据接收系统的数字地图上显示出来，通过地图每秒刷新一次的频率，配合其放大、缩小、平移等功能实现了对汽车直观、快捷、实时的远程跟踪监测。
关键词：北斗；定位；通用分组无线服务技术；显示；防盗；地理信息系统
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）05-00-02
0 引 言
随着人们生活水平的日益提高，在汽车大量普及的同时，汽车的安全问题也得到了越来越广泛的关注。汽车防盗装置包括发动机防盗系统、安全锁、指纹识别以及人脸识别等，这些技术虽然先进但成本过高，普及难度大且无法实现实时了解汽车动态的功能。本文利用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）作为汽车定位依据，其定位精度在几米之内[1]。通过通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）将定位信息远程传输到车主的个人PC机，PC机上的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）包括一个可视化的地图界面，其经纬度信息以定位点的形式显示在地图上，可供车主直观查看，从而通过车主对汽车的跟踪监测功能达到了防盗的目的[2，3]。
1 系统硬件设计
1.1 硬件电路
系统总体框图如图1所示，其中GPS定位系统、GPRS系统以及中央控制系统为硬件电路部分。TD3017A芯片（GPS）从外部提供的有源天线接收北斗卫星定位信号，信号经放大混频、滤波器处理之后由模拟数字转换成数字中频信号送给基带芯片。基带芯片接收到送来的数字信号后，经过一系列算法处理后由串口输出NMEA-0183格式的定位数据传输给单片机STC12C5A60S2。单片机对接收到的数据进行提取以及换算后将经纬度信息显示在LCD12864液晶显示屏上，同时将所提取的数据通过GPRS模块发送到电脑端的软件地图界面，显示经纬度的同时在地图上实时标识出所定的位置。
图1 系统总体框图
1.2 单片机程序设计
单片机控制的硬件系统实现流程如图2所示。STC12C5A60S2具有两个串口，利用其中一个串口实现定位数据接收，单片机从接收到的NMEA-0183数据格式的数据中提取经纬度数据并显示在LCD12864液晶显示屏上。另一个串口控制GPRS远程通信模块与PC机端的数据接收显示系统连接与通信，主要将控制AT指令以及经纬度信息通过网络传递到显示系统。单片机程序采用Keil μ Vision4利用C语言编程实现。其中经纬度信息根据NMEA-0183格式数据的规律性提取[4]。其核心代码如下：
GetData（str，’，’， 3， （char*）Latitude2）；
//获取第3个"，"后的纬度方向字段
GetData（str，’，’， 4， （char*）direct2）；
//获取第4个"，"后的纬度字段
GetData（str，’，’， 5， （char*）Latitude1）；
//获取第5个"，"后的经度方向字段
GetData（str，’，’， 6， （char*）direct1）；
//获取第6个"，"后的经度字段
单片机与GPRS模块连接的核心代码为：
SET_LOCAL_PORT[]=”AT CLPORT=＼”TCP＼”，＼”2022＼”＼r”；//设置本地端口（SET LOCAL PORT）
CONNECTION_IP[]=”AT CIPSTART=＼”TCP＼”，＼”117.139.245.35＼”，＼”8080＼”＼r”；
UART_Two_Printf（SET_LOCAL_PORT）；
//发送设置端口信息
UART_Two_Printf（CONNECTION_IP）；
//发送连接信息
图2 系统硬件实现流程图
2 系统软件设计
2.1 软件功能设计方案
在Visual Basic 6.0中制作好的GIS系统界面最终效果如图3所示。
GIS系统界面主要实现的功能包括以下6项：
（1）地图绘制功能：使用Map控件完成地图的绘制，Map控件是图3中标号3所示的地球状控件。
（2）地图查看功能：完成对地图放大、缩小、平移的功能。
（3）远程连接功能：通过Winsock控件实现GPRS模块与GIS系统的远程连接，Winsock控件是图3中标号2所示的电脑状控件。
（4）数据接收与提取功能：该功能完成对经纬度信息的接收以及提取功能。
（5）定位显示功能：将接收到的经纬度信息显示在相应文本框中，并通过Visual Basic 6.0软件实现位置的确定以及定点标注。
（6）定时刷新功能：此功能使地图以每秒一次的频率更新，由定时器控件Timer实现，Timer控件是图3中标号1所示的钟表状控件。
2.2 地图的制作与实现
由GIS地图制作软件MapInfo制作编辑好地图，将制作好的地图保存为.gst格式，此格式的地图可以通过具有很强的地图分析功能的Mapx控件打开，也可以通过GeoDict.DCT文件连接到Visual Basic 6.0的Map控件，通过Map控件就可以绘制出在MapInfo中制作好的地图[5-7]。其中，通过经纬度信息在地图图层中添加定位点的程序为： Dim mobileobj As MapXLib.Feature //定义图元
Dim mobileftr As New MapXLib.Feature
Dim lyr As MapXLib.Layer//定义图层
mobileftr.Attach Map1//将图元依附在Map1上
mobileftr.Type = miFeatureTypeSymbol//定义点图元类型
mobileftr.Style = Map1.DefaultStyle//暂时定为为默认样式
For Each lyr In Map1.Layers
If lyr.Name = “BDLayer” Then
Map1.Layers.Remove lyr //删除原轨迹图层，如果有的话
Set lyr = Map1.Layers.CreateLayer（“BDLayer”）
//创建轨迹图层
Set Map1.Layers.AnimationLayer = lyr
//将轨迹图层设为动态图层（加快刷新速度）
mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat
//将转换为度格式后北斗经纬度数据赋值给该点图元
Set mobileobj = Map1.Layers（“BDLayer”）.AddFeature（mobileftr） //将点图元增加到动态图层，实时地显示汽车在地图中的位置
mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat
//重新为北斗导航点赋值经纬度
Map1.Layers（“BDLayer”）.Refresh
//刷新地图的动态图层
图3 GIS系统
3 系统测试
经过多次调试，系统能够正确接收到GPS定位模块传来的数据并通过中央控制模块正确处理之后显示在LCD12864液晶显示屏上，具体如图4所示。
图4 液晶显示结果
同时，在PC机数据接收显示系统中的GIS图中也可以看到经纬度的显示数据以及在地图上的具体位置，图5所示的信科院旁边的红色小点，即为定位地点。
图5 GIS系统显示结果
4 结 语
本文介绍了一种基于GPS的汽车防盗定位系统设计，系统以STC12C5A60S2为中央控制系统，利用其双串口功能实现接收数据的同时控制GPRS模块与远端的GIS系统相互通信，通过对汽车进行实时定位与显示，从而实现了防盗的功能。
参考文献
[1]李佳，刘巍巍.车辆GPS定位系统设计[J].黑龙江科技信息，2009（15）：65.
[2]张伟芳，曾连荪，姚南.基于GPS_GPRS的车载监控终端系统[J].计算机辅助工程，2008（12）：96-99.
[3]胡最，汤国安，闾国年.GIS作为新一代地理学语言的特征[J].地理学报，2012，67（7）：867-877.
[4]丁若婷，孙越，汪毅雄，等.基于4G移动通信的实时车辆监控管理系统[J].信息通信技术，2015（5）：27-32.
[5]吴海艳.浅谈如何应用MapInfo软件制作草场承包示意图[J].青海草业，2015，24（2）：46-47.
[6]刘彬彬，安剑.Visual Basic从入门到精通（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2010.
[7]李俊民，赵东.零基础学Visual Basic[M].北京：机械工业出版社，2010.
关键词：北斗；定位；通用分组无线服务技术；显示；防盗；地理信息系统
中图分类号：U495 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）05-00-02
0 引 言
随着人们生活水平的日益提高，在汽车大量普及的同时，汽车的安全问题也得到了越来越广泛的关注。汽车防盗装置包括发动机防盗系统、安全锁、指纹识别以及人脸识别等，这些技术虽然先进但成本过高，普及难度大且无法实现实时了解汽车动态的功能。本文利用全球定位系统（Global Positioning System，GPS）作为汽车定位依据，其定位精度在几米之内[1]。通过通用分组无线服务技术（General Packet Radio Service，GPRS）将定位信息远程传输到车主的个人PC机，PC机上的地理信息系统（Geographic Information System，GIS）包括一个可视化的地图界面，其经纬度信息以定位点的形式显示在地图上，可供车主直观查看，从而通过车主对汽车的跟踪监测功能达到了防盗的目的[2，3]。
1 系统硬件设计
1.1 硬件电路
系统总体框图如图1所示，其中GPS定位系统、GPRS系统以及中央控制系统为硬件电路部分。TD3017A芯片（GPS）从外部提供的有源天线接收北斗卫星定位信号，信号经放大混频、滤波器处理之后由模拟数字转换成数字中频信号送给基带芯片。基带芯片接收到送来的数字信号后，经过一系列算法处理后由串口输出NMEA-0183格式的定位数据传输给单片机STC12C5A60S2。单片机对接收到的数据进行提取以及换算后将经纬度信息显示在LCD12864液晶显示屏上，同时将所提取的数据通过GPRS模块发送到电脑端的软件地图界面，显示经纬度的同时在地图上实时标识出所定的位置。
图1 系统总体框图
1.2 单片机程序设计
单片机控制的硬件系统实现流程如图2所示。STC12C5A60S2具有两个串口，利用其中一个串口实现定位数据接收，单片机从接收到的NMEA-0183数据格式的数据中提取经纬度数据并显示在LCD12864液晶显示屏上。另一个串口控制GPRS远程通信模块与PC机端的数据接收显示系统连接与通信，主要将控制AT指令以及经纬度信息通过网络传递到显示系统。单片机程序采用Keil μ Vision4利用C语言编程实现。其中经纬度信息根据NMEA-0183格式数据的规律性提取[4]。其核心代码如下：
GetData（str，’，’， 3， （char*）Latitude2）；
//获取第3个"，"后的纬度方向字段
GetData（str，’，’， 4， （char*）direct2）；
//获取第4个"，"后的纬度字段
GetData（str，’，’， 5， （char*）Latitude1）；
//获取第5个"，"后的经度方向字段
GetData（str，’，’， 6， （char*）direct1）；
//获取第6个"，"后的经度字段
单片机与GPRS模块连接的核心代码为：
SET_LOCAL_PORT[]=”AT CLPORT=＼”TCP＼”，＼”2022＼”＼r”；//设置本地端口（SET LOCAL PORT）
CONNECTION_IP[]=”AT CIPSTART=＼”TCP＼”，＼”117.139.245.35＼”，＼”8080＼”＼r”；
UART_Two_Printf（SET_LOCAL_PORT）；
//发送设置端口信息
UART_Two_Printf（CONNECTION_IP）；
//发送连接信息
图2 系统硬件实现流程图
2 系统软件设计
2.1 软件功能设计方案
在Visual Basic 6.0中制作好的GIS系统界面最终效果如图3所示。
GIS系统界面主要实现的功能包括以下6项：
（1）地图绘制功能：使用Map控件完成地图的绘制，Map控件是图3中标号3所示的地球状控件。
（2）地图查看功能：完成对地图放大、缩小、平移的功能。
（3）远程连接功能：通过Winsock控件实现GPRS模块与GIS系统的远程连接，Winsock控件是图3中标号2所示的电脑状控件。
（4）数据接收与提取功能：该功能完成对经纬度信息的接收以及提取功能。
（5）定位显示功能：将接收到的经纬度信息显示在相应文本框中，并通过Visual Basic 6.0软件实现位置的确定以及定点标注。
（6）定时刷新功能：此功能使地图以每秒一次的频率更新，由定时器控件Timer实现，Timer控件是图3中标号1所示的钟表状控件。
2.2 地图的制作与实现
由GIS地图制作软件MapInfo制作编辑好地图，将制作好的地图保存为.gst格式，此格式的地图可以通过具有很强的地图分析功能的Mapx控件打开，也可以通过GeoDict.DCT文件连接到Visual Basic 6.0的Map控件，通过Map控件就可以绘制出在MapInfo中制作好的地图[5-7]。其中，通过经纬度信息在地图图层中添加定位点的程序为： Dim mobileobj As MapXLib.Feature //定义图元
Dim mobileftr As New MapXLib.Feature
Dim lyr As MapXLib.Layer//定义图层
mobileftr.Attach Map1//将图元依附在Map1上
mobileftr.Type = miFeatureTypeSymbol//定义点图元类型
mobileftr.Style = Map1.DefaultStyle//暂时定为为默认样式
For Each lyr In Map1.Layers
If lyr.Name = “BDLayer” Then
Map1.Layers.Remove lyr //删除原轨迹图层，如果有的话
Set lyr = Map1.Layers.CreateLayer（“BDLayer”）
//创建轨迹图层
Set Map1.Layers.AnimationLayer = lyr
//将轨迹图层设为动态图层（加快刷新速度）
mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat
//将转换为度格式后北斗经纬度数据赋值给该点图元
Set mobileobj = Map1.Layers（“BDLayer”）.AddFeature（mobileftr） //将点图元增加到动态图层，实时地显示汽车在地图中的位置
mobileftr.Point.Set BDLon， BDLat
//重新为北斗导航点赋值经纬度
Map1.Layers（“BDLayer”）.Refresh
//刷新地图的动态图层
图3 GIS系统
3 系统测试
经过多次调试，系统能够正确接收到GPS定位模块传来的数据并通过中央控制模块正确处理之后显示在LCD12864液晶显示屏上，具体如图4所示。
图4 液晶显示结果
同时，在PC机数据接收显示系统中的GIS图中也可以看到经纬度的显示数据以及在地图上的具体位置，图5所示的信科院旁边的红色小点，即为定位地点。
图5 GIS系统显示结果
4 结 语
本文介绍了一种基于GPS的汽车防盗定位系统设计，系统以STC12C5A60S2为中央控制系统，利用其双串口功能实现接收数据的同时控制GPRS模块与远端的GIS系统相互通信，通过对汽车进行实时定位与显示，从而实现了防盗的功能。
参考文献
[1]李佳，刘巍巍.车辆GPS定位系统设计[J].黑龙江科技信息，2009（15）：65.
[2]张伟芳，曾连荪，姚南.基于GPS_GPRS的车载监控终端系统[J].计算机辅助工程，2008（12）：96-99.
[3]胡最，汤国安，闾国年.GIS作为新一代地理学语言的特征[J].地理学报，2012，67（7）：867-877.
[4]丁若婷，孙越，汪毅雄，等.基于4G移动通信的实时车辆监控管理系统[J].信息通信技术，2015（5）：27-32.
[5]吴海艳.浅谈如何应用MapInfo软件制作草场承包示意图[J].青海草业，2015，24（2）：46-47.
[6]刘彬彬，安剑.Visual Basic从入门到精通（第2版）[M].北京：清华大学出版社，2010.
[7]李俊民，赵东.零基础学Visual Basic[M].北京：机械工业出版社，2010.