移动车辆跟踪系统的设计与开发

移动车辆跟踪系统是指将先进的通信技术、自动控制技术和计算机技术等综合地应用于管理系统，从而建立一种全方位的实时、准确、高效的综合管理和控制系统[1]。该系统可以监控车辆的运行轨迹和状态，且调试方便，经济效益和社会效益明显，可广泛应用于特殊车辆，如长途客运车、银行运钞车、公安车辆以及公交智能交通管理等领域。

1 系统设计方案和通信协议

1.1 系统设计方案

移动车辆跟踪系统主要由车载移动终端、监控站和控制中心等部分组成，如图1所示。车载移动终端主要负责采集车辆数据，即车辆运行状况，同时接收来自控制中心的命令；利用无线传输网络作为数据传输的载体，监控点采集数据，并将信息送至控制中心。监控中心是管理系统的核心，通过轨迹可以显示车辆所在的直观位置，对移动车辆实施监控。


1.2 通信原理

无线通信是指车载移动终端与监测点之间的通信，它是整个设计的枢纽。运行车辆的车况信息是不断变化的，要使控制中心能够及时了解车辆的行驶状况，车载移动终端要能把车况信息数据发送给相应的监测点，通过监测点间的通信传递给控制中心。通信时，监测点区分不同的车辆，运行车辆要进行编号。此外，由于发送和接收共用同一物理信道，当有多辆运行车到达同一监测点时，要防止车辆的通信竞争[2]。

当系统运行时，监测点上的微处理器设置无线模块上的频率合成器，分时切换成三种不同的频率，监测点循环检测通信口是否有信息接收或发送。信息的类型分为定位码、应答指令和控制指令。定位码包括车辆的编号及车辆的运行状态信息。应答指令分为定位应答码和控制应答码，如果信息成功发送至对方监测点，对方监测点则发送应答码，表明数据已收到，否则发送端重新发送信息。控制指令是由控制中心对监控车辆下达的调度指令。通信原理如图2所示。

2 系统的硬件设计

2.1 车载移动终端

车载移动终端定时发送信号，不需要等待接收监测点发送应答信号便可发送下一信息。车载移动终端电路原理图如图3所示。车载终端以8051单片机为核心，其主要完成信号的处理及发送，LED数码管用于显示移动车辆运行的速度及公里数。

2.2 监测点

监测点对接收到的移动车辆的信号给予分析、判断，然后通过无线信号发送至下一监测点，直至信号传送至控制中心。在一定时间间隔内，监测点的频率合成器自动调频到监测点联网的频率，完成与临近监测点的信息交换。同时，监测点接收控制中心发送的控制指令。图4为监测点的电路原理图。

3 系统的软件设计

系统的软件主要包括两部分：（1）数据采集及无线传输，主要是以8051单片机为核心进行程序设计，可分为车载移动终端与监测点的通信以及监测点间的通信。（2）监控中心管理软件的设计。监控中心数据管理界面采用VB6.0编程，程序基于Keil开发平台采用C语言编写。这样可以缩短开发周期，降低开发成本，使程序易于调试和维护，可靠性高，可读性和可移植性好[3]。

3.1 数据传输的软件实现

数据传输是系统软件设计的核心部分。程序初始化包括串口和定时器的初始化。串口初始化将8051单片机的串口设置为工作方式1，即8 bit数据位和1 bit停止位。定时器选用定时器0的工作方式1，即选用16 bit定时器，晶振频率为12 MHz，定时器0初值分别为TH0＝0xEC，TL0=0x78。

初始化后，接收端循环检测串口电位的变化。当检测到串口电平由低电位变成高电位，则可能有信号输入。为了确保串口输入的不是干扰信号，当检测到串口有电位跳变时，延长100个脉冲（每个脉冲为1 ms）后，对输入信号再次进行检测，若仍为高电平，则表示有数据输入，而不是受外界干扰。串口检测到低电位后，经过15个脉冲后，对输入信号再次检测，若仍为低电平，则确认这是“起始位”，有数据输入，开始接收数据。接收完8 bit数据位后，串口若收到停止位，则将数据位送入数据寄存器中，并通过LED数码管显示，否则接收数据错误，丢弃数据。

3.2 PC串口通信程序设计

控制平台的程序是在Visual Basic环境下开发的，MSCOMM控件具有功能完善的串口数据发送和接收功能以及良好的人机界面。MSCOMM提供了查询法和事件驱动（Event-driven）法两种处理通信问题的方法。查询方式通过检查CommEvent属性的值来查询事件和错误；事件驱动方式是利用MSCOMM控件发OnComm事件捕获串口通信错误或事件，并在OnComm事件中编写程序进行相应处理，这种方法响应及时、可靠性高[4]。在本系统中使用的是通过事件驱动方法来实现串口通信的。当MSCOMM收到数据时，便触发OnComm事件。

移动车辆跟踪系统采用了先进的计算机软硬件技术，设计制作了低成本的信息化车辆管理系统，发挥了无线通信网络数据传输的优点，提高了系统的性价比。本系统主要围绕车辆管理的具体情况进行精心设计，从而确保了系统的先进性、灵活性和扩展性，既能满足车辆管理系统长期发展的需要，又能适应信息技术的快速发展，具有较高的经济性和实用性[5]。