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火博sports强大的防盗定位追踪系统方案硬件原理、结构框图、软件

发布时间:2024-05-12 09:23:04 来源:火博体育首页 作者:HB火博APP官网

  信号接收器接收卫星信号,FPGA通过DTE接口接受该位置信息并在gps模块中提取出经纬度信息,该信息在加密模块中进行加密然后又通过开发板上的DCE接口传送给GSM模块,GSM模块将该息发送给寻找指引终端,寻找指引终端通过GSM模块接收该信息,并对信息进行解密,同时用与防盗目标终端相同方式确定自身位置,并通过两者各自的绝对位置计算出防盗目标终端相对于寻找指引终端位置。当装有防盗目标终端的物品丢失时,可通过寻找指引终端计算出的防盗目标终端的相对位置并通过FPGA开发板上的LCD显示给用户,可以最大限度的帮助人们找回丢失的物品。

  GPS( global Positioning System)即全球卫星定位系统是一个卫星导航系统,由美国国防部(DOD)投资建设,并免费向全世界民间用户开放。它是真正实现了全球、全天候、连续、实时、以空中卫星为基础的高精度无线电导航系统。GPS由地面控制站、空间设备(SV)、GPS用户接收机和地面通信网部分组成。要建立大型GPS综合服务系统必须首先在较大范围内建立一个通信网络,通信网的好坏是这个系统成败的关键。为这样一个系统专门建立通信网在经济上有点得不偿失。因此近几年发展起来的价格合理、性能可靠的公用网(如GSM系统的短消息服务)成为最佳的选择。随着GPS技术的发展和电子、通信、计算机、网络等高新技术的广泛应用,一些先进国家的GPS应用已经相当普及,建立我国自己的GPS产业和GPS综合服务系统已经成为电信、邮政、公安、银行、交通等政府职能部门和企事业单位领导和有关专家的共识。

  近年来,随着市场经济的日益活跃,人们物质生活水平不断提高,流动人口越来越多,盗抢犯罪率成升高趋势,给人们的的财产造成了重大损失与威胁。各地的治安任务也越来越重,为了保障人们财物的安全,并配合门的接处警,GPS卫星定位系统因为可以高精度地有效完成对目标的实时监控与调度,所以广泛应用于地面移动目标防盗抢。对于GPS,市场有着强烈的需求;对于GPS,市场孕育着巨大的商机。投资GPS项目功在社会,利在企业,该项目系统运作和市场经济相吻合,取之于社会,服务于社会,市场广阔,生命力强,经济效益显著,投资实施二项目具有深远的社会意义和经济意义。

  GPS技术已经广泛的应用到军事定位,大型物品(如车辆)防盗等领域,这些高端GPS定位追踪系统大都在7000以上价格昂贵。而且此类防盗系统应用范围狭窄,不便携带。因此,操作简单,携带方便,价格低廉的个人GPS防盗定位系统具有广阔的应用前景和市场生命力。

  系统实施原则,是建立在对系统需达到的近远期目标、系统的功能要求、团队人员的接受能力、计算机技术发展的趋势和潮流等因素基础上的。系统实施原则的确立将对系统的软件、硬件和无线通信作方法起到指导作用。考虑到以上众多因素,本方案设计原则可扼要概括为:完备性、普适性、开放性、容错性、可靠性、安全性、经济性七大原则。具体阐述如下:

  本系统设计的普适性原则是指设计应满不同种类用户,不同场合全方位的需要,覆盖各种防盗定位需求,既适合汽车这类大型物品的防盗又适合小型贵重物品的防盗,同时本系统还可以放到人的身上用来进行对人的追踪,扩大产品的应用范围。

  容错性原则指充分考虑实际数据的各种复杂情况,采取相应的技术措施,使其都能够处理。如gps收不到信号,收到错误的数据等。

  保证系统运行的稳定可靠,是一个系统最基本的要求。系统本身的质量必须得到保证,数据正确性必须在提交给前进行全面的测试。

  安全性是指可靠性、保密性和数据一致性。,提供高质量的数据保护,防止数据未经授权的泄露和未被察觉的修改;具有相当高的复杂性,使得破译的开销超过可能获得的利益,同时又要便于理解和掌握。

  系统设计应充分考虑实际投产成本,力求少花钱、多办事,能通过成本较低的软件方案解决的不应通过加大硬件投入解决,对现有投资考虑最大可能的保护。

  系统由防盗目标终端和寻找指引终端两部分组成,两个终端均分别在Spartan-3E开发板上实现,通过无线传输模块通信,另外加上GPS信号接收器接收卫星信号。

  CC2420是Chipcon公司推出的一款符合IEEE 802.15.4规范的2.4GHz射频芯片,用来开发业无线传感及家庭组网等PAN网络的ZigBee设备和产品。cc2420通信免费,但通信距离短,室外传输距离只有300米左右,室内传输距离只有几十米,而本产品所使用的gps信号接收器定位误差为50米,若使用CC2420则定位的范围非常小,而在小范围内定位又不精确,从而使本产品的应用范围和应用价值都大打折扣。

  GSM全名为:Global System for Mobile Communications,中文为全球移动通讯系统,俗称全球通,是一种起源于欧洲的移动通信技术标准,是第二代移动通信技术,其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准,让用户使用一部手机就能行遍全球。 GSM通信系统为了传输需的各种信令,设置了多种专门的控制信道。GSM通信随收取一定费用,但通信距离长,死角少,可以实现全球通信,无论两终端相距多远都可以通过GSM进行通信。

  防盗目标终端和寻找指引终端两部分均分别在Spartan-3E开发板上实现,利用GPS信号接收器接受信息,使用GSM模块进行传输。防盗目标终端的FPGA开发板又包括三个模块:UART模块(实现DTE和DCE的串口通信),经纬度提取模块(提取出经纬度信息),加密模块(将经纬度信息加密)。寻找指引终端的FPGA开发板包括UART模块,经纬度提取模块,解密模块(将传入的信息解密),相对位置计算模块(通过对自身经纬度和防盗目标终端经纬度的计算得出防盗目标终端相对于寻找指引终端的位置),和LCD显示模块(显示防盗目标终端的相对位置)。

  1) 防盗功能:这是设计本系统的最终目的。将防盗目标终端放到贵重物品上当物品丢失后,按下寻找指引终端上的按键后,可以在LCD液晶屏上看到防盗目标终端相对于寻找指引终端的位置和方位,从而达到防盗的目的。

  2) 定位功能:这是本系统的最基础功能,它是实现防盗功能的一个步骤,但对于用户来说确实是一个非常重要的功能,当用户按下寻找指引终端上的按键后可以在液晶屏上显示自身经纬度,从而实现对自身的的定位

  3) 追踪功能 :这是本系统的扩展功能。防盗目标终端除了作为防盗器以外还可用作定位器,将防盗目标终端放到需要追踪的目标上,通过寻找指引终端可以准确的知道追踪目标的位置从而对追踪目标进行实时追踪。

  指标:本系统所产生的误差主要是由GPS信号接收器导致,因为系统所使用的GPS信号接收器属于较低端的信号接收器,信息误差大约在50米左右,所以本系统要求实现寻找指引终端对

  防盗目标终端的定位,相对距离误差不超过100米,寻找指引终端对自身经纬度进行定位误差不超过50米。

  当按下寻找指引终端上的按键时,寻找指引终端通过GSM模块向防盗目标终端发出请求信息,防盗目标终端接收到该信息后,通过GPS信号接收器接收卫星信号,FPGA通过DTE接口接受该信息并在gps模块中提取出经纬度信息,该信息在加密模块中进行加密然后又通过开发板上的DCE接口传送给GSM模块,GSM模块将该息发送给寻找指引终端,寻找指引终端通过GSM模块接收该信息,并在解密模块中对信息进行解密,同时用与防盗目标终端相同方式确定自身位置,防盗目标终端传来的位置信息和寻找指引终端自身接受的位置信息一并传入相对位置计算模块。在相对位置计算中寻找指引终端计算出两终端的相对位置以及防盗目标终端相对于寻找指引终端的方位。

  FPGA使用LVTTL或LVCMOS电平提供串行数据给Maxim 器件用来电平转换的,以满足RS-232电压的电平。反之,Maxim 器件转换相应的LVTTL电平以满足RS-232串行输入数据给FGPA。在Maxim与FPGA的RXD管脚之间串联一个电阻,以保护外部逻辑干扰。

  连接器不支持硬件流控制。DCD、DTR和DSR信号连接一起,同样,端口的RTS和CTS信号连接在一起。

  GPS 定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据,采用空间距离后方交会的方法,确定待测点的位置。GPS 接口:在UP-NETARM2410-S 平台上所选配的GPS 模块是GPS15L/H。

  接口特性如下:RS-232 输出,可输入RS232 或者具有RS-232 极性的TTL 电平。可选的波

  还可将串口设置为输出包括GPS 载波相位数据的二进制数据。输入:初始位置、时间、秒脉冲状态、差分模式、NMEA 输出间隔等设置信息。

  在缺省的状态下,GPS 模块输出数据的波特率为4800,输出信息包括:GPRMC、GPGGA、GPGSA、GPGSV、PGRME 等,每秒钟定时输出;

  如果当前没有和卫星取得联系,那么字符串的格式为: $GPRMC,UTC_TIME,V,...

  在接收进程receive 中收到“n”之后,表示收到一条完整的信息。系统在void gps_parse (GPS_INFO *GPS) 方法中进行数据的解析,在此方法中程序首先检查接收到的信号是GPRMC信号还是GPGGA信号,然后依次提取小时,分,秒,日, 月,年的值,接着根据“,”提取gps信号接收器的状态(A/V),以及经度,纬度。gps信号中的经度纬度是字符串类型,需要转化为double类型。

  GSM(Global System of Mobile communication)是一种无线数字蜂窝通信系统网络规范。它定义了建设该网络及提供服务的各种标准。SMS(Short Message Service,短信息服务)属于GSM第一阶段的标准。短信息业务按其实现的方式可分为点到点短信息业务和小区广播短信息业务。本系统利用了点到点短信息业务来实现两终端间的通信。其实现的硬件基础主要是两个GSM集成电路板模块及两篇SIM卡。两个GSM模块分别通过Spartan-3E板上的RS-232串口(在本作品中使用DCE RS-232串口)与FPGA进行通信。

  AT命令是被广泛采用的调制解调器命令语言,它实现了计算机或终端与调制解调器的通讯,提供了计算机或终端对调制解调器的控制接口。在GSM模块的应用中,AT命令实现了对GSM大多数的操作控制,例如atd命令用以实现呼叫命令,at+cmgs命令用于短信的发送,at+cmgr命令可以实现短信息的读取等。当FPGA需要对GSM进行控制时,只需向DCE串口发送相应的命令。因此短信息发送函数的实现为通过XUartNs550_SendByte函数向GSM发送”at+cmgs=SIM号码”+信息内容。以此类。


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