车辆监控系统的GPRS网络通讯技术与实现

　　0 引 言

　　基于GPS/ GPRS 的车辆监控系统在我国开始应用是在20 世纪90 年代初， 在2000 年后才逐渐出现了较成熟的产品。目前很多的导航定位产品数据传输的方式没有得到优化， 不能做到以较少的流量完成相对实时稳定的监控任务， 影响整个系统的实时性和可靠性。

　　本文从系统总体设计的角度介绍基于GPRS 网络GPS 监控系统的设计， 选用GPRS 网络为主GSM 通讯方式为辅的通讯方式， 这种通讯方式稳定性强， 面对将来的3G 网络可平滑技术升级， 耗费流量较少， 同时GPRS 网络支持TCP/ IP 协议， 使得无线数据的传输变得更加轻松，更容易扩展功能。

　　GPRS（ 通用分组无线业务） 是在现有的GSM 网络上开通的一种数据业务， 相比原来GSM 拨号方式的数据交换传送方式， 具有“永远在线”、“ 按流量计费”、“快捷登录”、“ 支持TCP/ IP 协议”、“适用于中小数据量传输”等优点。GPRS 系统在GSM 基础上， 增加了分组控制单元（ PCU ） 、服务GPRS 支持节点SGSN （ serving GPRS support node） 、网关GPRS 支持节点GGSN （ gateway GPRSsuppor t node） 等网元设备。

　　1 车辆监控系统总体及通讯通道

　　车辆监控管理系统包括服务器、监控服务终端、车载终端以及外围网页浏览器管理器和用户手机管理器。各个部分以服务器为中心， 通过GSM/ GPRS 网络以及Internet 网络组织起来配合工作， 完成车辆实时监控管理等功能。系统总体结构框图如图1 所示。 

　　图1 车辆监控系统结构框图

　　车载终端集成控制芯片（ MCU ） 、GPS 定位模块、GPRS 数据传输模块以及语音模块等周边设备。GPS 定位模块采集定位信息， 通过串口发送给MCU, MCU 分析打包后通过串口发送给GPRS 模块， 完成信息的采集、分析、传送流程。

　　数据传输中， GPRS 网络与Internet 网络共同搭建系统的数据传输通道， 车载机与监控中心之间维持3 条通信通道：

　　1） T CP 协议命令通道——采用T CP 协议ASCII 方式编码传送。

　　2） T CP 协议数据通道——数据以二进制编码传送， 与命令通道信息在同一SOCKET 传送。

　　3） UDP 协议数据通道——实时上传数据以UDP 协议采用二进制编码传送。

　　服务器申请静态IP 地址， 开放相应的TCP 及U DP端口， 开启线程完成数据接收存储工作。

　　2 数据采集传输协议与AT命令

　　2. 1 GPS 数据采集及NMEA??0183 协议

　　GPS 模块， GPS 信号接收机和设备软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 模块。车载终端GPS定位模块选择了RoyalTek 公司的REB??1315LPX, 根据NMEA-0183 协议完成GPS 定位信息的采集。

　　NMEA-0183 协议， NMEA 即Nat iONal Mar ine Electronics Associat ion, 是美国国际海洋电子协会的缩写。

　　NMEA-0183 协议是该组织为海用电子设备制定的标准格式， NMEA??0183 协议语句采用ASCI I 码， 串行通信默认参数为， 波特率4 800 bps, 8 位数据位， 1 位开始位， 1 位停止位， 无奇偶校验位。其包含的语句种类有： GPGGA,GPGSA, GPGSV, GPRMC, GPV TG.系统采用GPRMC格式， 可以完成所需定位信息的采集。

　　2. 2 GPRS数据传输模块及AT 命令

　　GPRS 数据传输模块选择SIMComWirelESS SolutionLtd 开发的一款紧凑型双频GSM/ GPRS 无线通信模块SIM900A.工作频率为GSM/ GPRS 900/ 1 800 MHz, 其在GPRS 无线网络连接条件下， 可嵌入TCP/UDP 协议、FTP/ HTT P 等协议的数据通信， 数据下行速率最大可达到85. 6 kbps.

　　AT 指令集是从终端设备T E（ terminal equipment） 或数据终端设备DTE（ data terminal equipment） 向终端适配器TA（ terminal adapter ） 或数据电路终端设备DCE（ datacircuit terminal equipment） 发送的。通过T A, T E 发送AT 指令来控制移动台MS（mobile st ation） 的功能。系统网络传输中用到的AT 命令有如下几种：

　　AT + CMGF= 1 设置消息内容为文本模式；

　　AT + CMGS = " 138xxxxxxxx"短消息发送目标号码；

　　AT + CIPST ART = "T CP/U DP", "120. 192. 209.83", "8030"

　　TCP/ UDP 方式连接服务器， 服务器IP 为120. 192.209. 83, 端口为8030;

　　AT + CIPSEN D , 发送数据指令；

　　数据内容+ 0x0A , 输入数据内容并以0x0A 为数据结尾；

　　AT + CIPCLOSE, 关闭连接；

　　AT + CIPSHUT, 关闭移动场景；

　　2. 3 套接字Socket

　　socket, 用于描述IP 地址和端口， 是一个通信链的句柄。服务打开一个Socket, 并绑定到一个端口上， 不同的端口对应于不同的服务。一般Socket 有2 种： 流式Socket（ SOCK _ STREAM ） 和数据报式Socket （ SOCK _DGRAM） .流式是一种面向连接的S ocket , 针对于面向连接的TCP 服务应用； 数据报式Socket 是无连接的Socket, 用于UDP 服务应用。

　　在车载终端和服务器程序中， 定义了不同协议格式的2 种Socket（ SOCK_STREAM、SOCK_DGRAM） .Socket作为网络节点， 通过T CP/U DP 协议完成数据发送接收。