北斗卫星定位车载终端技术设计方案.docx
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斗卫星定位车载终端技术方案三、 技术原斗卫星导航系统是中国自研制开发的区域性有源三维卫星定位与通信系统（CNSS），是除美国的全球定位系统（GPS）、俄罗斯的GLONASS之后第三个成熟 的卫星导航系统斗卫星导航系统为用户提供高质的定位、 导航和授时服务，其建设与发展则遵循开放性、自主性、兼容性、渐进性斗卫星定位车载终端 采用多模块化、 组合式优化设计，内置高性能芯片，各模块之间的接口采用标 准接口，充分用系统平台、移动通讯网络、因特网络，将汽车驶记录仪、二 星定位、卫星导航、油耗检测功能集于一件，通过无线数据通讯接口 （GSM、GPRS、 CDMA） 和GPS接口，能与监控中心系统进数据通信和移动位置的定位，能够满 足用户的多种需求除具有传统驶记录仪的功能外增加定位导航、 监控跟踪、数据实时传送、油 耗检测等功能，并且能够实现对车辆实时监管、调，遇险报警远程网络监控， 彻底改变现有汽车驶记录仪只能实地监管、事后监督的弊端； GPS/斗 2双模卫星定位模块，可以灵活配置信号处通道工作于单 GPS模式，或单斗 2 模式，或GPS/斗 2混合模式；兼容目前现有的GPS单模定位，且能实现双模 捕获、双模跟踪加智能化、集成化。
因此，基于以上原设计的卫星车载终端 监控系统，大大超出传统驶记录仪的功能，具有极为光明的发展前景四、 设计方案（一）设计原则1、先进性和适用性相结合系统采用成熟的高新科技，以目前较为先进的方法实现需要的功能，保证系统具 有深厚的发展潜，在相当长的时间内具有领先水平2、 通用性和安全性相结合在系统设计过程中，均有相应的通信接口，系统的各个模块构成-个有机的整 体系统数据库中的各种数据在交换和共享的过程中，充分考虑到系统的安全 性对每一个用户的权限有严格的认证（司机卡身份识别）体制，对每一个用户 的权限进分级控制和限定3、 安全可靠性在经济条件允许范围内，从系统结构、设计方案（考虑到非法用户及病毒入侵， 数据采用纠错冗余技术）、技术保障等方面综合考虑；系统尽可能地采用成熟的 技术、商品化的软硬件产品，保证系统可靠稳定运4、 实用性整个系统的操作以方使、简捷、高效为目标，多操作平台整体设计，统一操作， 既充分体现快速反应的特点，又能于工作人员进业务处和综合管， 于运输交通管层及时解各项统计信息和决策信息，于执法部门的远程监督5、 可扩展性考虑到业务功能在断发展、变化，因此要求系统在结构、容、通信和处能等方面具有可扩充性和升级能。
二）设计依据1、多样化的完备的授权模式能够满足账户和权限管上的各种需求2、中华人民共和国道交通安全法3、公安部道交通违法信息代码4、 公安部道交通违法数据交换格式5、 公安部道交通机动车违法信息规范6、 符合国家关于车载终端管要求(试)7、 参考国家关于危险品车辆运输要求规范8、 产品和系统同时符合公安交警部门制定的信息采集和联网传输要求9、卫星车载终端监控系统采用模块化设计，确保系统能搭载今后展功能五、实施方案及夹取的关键技术措施(一)硬件系统主要元件的选择及电设计根据设想功能，主控板通过口接口完成与 GPRS和GPS数据交换，GPRS与GPS 有独的 CPU 口接口与铁电存储器及FLASH连接可保存用户设置资；主 控板电源有高压(大于30V)保护电，耐压可达 100V左右主控板上开关电 源电，分别给 GPRS模块和GPS模块供电电源逻辑开关控制GPRS模块和 GPS模块的电源后备电池电保证主电源断电的情况下， 继续给主控板一定时 间的供电后备电池电具有自充电功能 可检测多开关信号， 并可进油 控制可检测主电源断电和主电源欠压硬件系统组成：主机部分、通信部分、定位模块部分、显示及打印扩展通信接口 部分、传感器接口五部分组成：(1) 主机部分包括ARM处器、数据存储器、数据传输信号接口组成；(2) 通信部分主要由RS232接口和华为EM310无线通信模块组成，其中无线通 信模块EM310用于车载终端同监控中心之间的通信；(3) 定位模块采用GPS/斗双定位模块 (CC50-BG或UM220)，其主要是村车辆进实时定位；(4) 显示及打印扩展通信接口，可外接调屏或手柄；DC/DC 醵电源(5)传感器信号主要是ACC油，温，车速，空调、劫警等信号。
购卫星定位车载巽组成框图1、ARM处器的选择ARM显示及打印扩传感器信号 so大系统采用STM32F103VCT6芯片作为核心信号处器，该芯片大容片内存储 器，它采用3.3V电压供电，功耗低，宽电压范围CPU与斗接收模块、GPRS 通信模块之间采用通信基于Cortex- M3内核的STM 32F103系芯片是新型的 32位嵌入式微处器，它是需操作系统的 ARM,其性能远高于51系单片机；提供很高的代码效，该系微处器工作频为72MHz，内置高达128K字节的Flash存储器和20K字节的SRAM，具有-富的通用 I /O端口STM32F103系微处器主要资源和特点如下： (1)多达51个快速I /O端口，所有I/O 口均可以映像到16个外部中断，几乎所有端口允许 5V信号输入每个端口可以由软件配置或时出(推 挽或开)、输入(带或带上或下) 或其它的外设功能口2) 2个12位模数转换器，多达16个外部输入通道，转换速可达 1MH z,转 换范围为0- 36V ；具有双采样和保持功能；内部嵌入有温传感器， 可方 的测处器温值3) 灵活的7通用 DMA可以管存储器到存储器、设备到存储器和存储器 到设备的数据传输， 无须CPU任何干预。
通过 DMA可以使数据快速地移 动，DMA控制器支持环形缓冲区的管， 避免控制器传输到达缓冲区结尾时 所产生的中断它支持的外设包括：定时器、ADC、SPI、I2C和USART等4) 调试模式：支持标准的20脚JTAG仿真调试以及针对Cortex- M3内核 的单线调试( SWD )功能通常默认的调试接口是JTAG接口5) 内部包含多达7个定时器，具体名称和功能如表1所示6) 含有丰富的通信接口：三个USART异步通信接口、两个 I2C接口、两个SPI接口、一个CAN接口和一个USB接口1^2--1 31 Q K j Ew T— -1 1—4= _n sNem戳WK1 4 3 2 11 5 2^2 ^Ti .& _T" »Q 11111 lo- -s 1 1» Bl T ."=■:plikan = o p D p p □ a ~ p _Q □白-En zFin A-Erl st n m it nn nnsa.n n n nrmn nrmnn n n IxmlnLrTShTSuKsrM格* ”配小 q«5i5'*5a5J为白亍图2 STM32F103引脚功能图图3 CPU外部接口电2、 通讯部分EM310无线通讯模块负责移动车辆和监控中心的双向通信，车辆的状态信息即通 过无线通讯模块发送到监控中心，因此，信息传输是否及时、可靠是卫星车载终 端监控系统性能的一个重要环节。
GPRS的移动通信网络，具有系统容大、频谱用高、频规划简单、掉线、抗干扰能强的特点本系统采用 GPRS短信息通讯方式，斗车载的定 位数据经过格式转换用 GPRS通信模块的短信息信道传到监控中心，监控中心亦通过GPRS短信息信道向车辆发送指挥调信GPRS短信息通讯方式，具备GPRS语音调制方式，覆盖范围广、容大的优点， 同时短信息业务具备传输速快、 影响语音通话、 价格宜等优点， 因此本系统即应用其SMS(短消息服务)作为通讯系统的首选方式EM310无线通讯模块，它具有标准RS232接口，支持语音、数据以及短消息 (SMS)，并能适应较宽的电压范围，在系统的设计中主要使用其短消息发送接收 功能软件控制方面，使用AT指对 EM310模块进控制3、 定位部分GPS/斗双定位模块的主要功能是实时接收 BD2和GPS导航卫星信号，提取原始观测并解调数据， 通过卫星电文分析及数据处， 完成应用系统所要求的各项功能主要包含三个功能单元，即RF前端、基带信号处和应用处单元， 其功能结构图如图3所示：图3 GPS/斗双 定位模块功能结构图RF前端单元包含从天线到数字信号处器之间的所有部件，其主要功能是将 定位卫星射频信号变换为信号处器工作范围内的中频信号，尽可能抑制多径干 扰和带外干扰，同时将信噪（信号和噪声）提高到信号处器可工作的电平，并提 供一定的信号变化动态范围。
其中预放（前置放大器）将直接影响接收信号的信噪 比，一般采用噪声系数小、增高和动态范围大的放大器信号处单元是 GPS/ 斗双定位模块的核心，主要功能是从多址信号中分离识别各卫星信号，对扩频 卫星信号进相关解扩；在恢复信噪比的基础上解调载波，消除频偏移 （包括 多普频移等 ）的影响，恢复基带信号；最后将相关解扩、解调处的历元时刻 所对应的码状态、载波及相位状态形成原始观测，与 定位导航数据一起传送给 应用处单元， 对信号处模块提供实时控制，并对其输出作进一步的处， 解 算出位置、速、时间 （PVT ）和其他信息以满足各种应用的要求当GPS/斗双定位模块与定位卫星通信正常时，我们可以得到如下格式的定位 数据：$GPGGA,<1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>,<10>,，，，〈 11〉，<12>,
5、 听筒与麦克风接入单元听筒与麦克风，作为系统的音频输入和输出部分由于GPRS芯片内部已包括对 于音频的处，通过 MC34119芯片放大后，由音频接口输出6、 电源电 车载终端的供电电源为车载蓄电池，供电电压9〜24V终端各个组成部分对输入 电压的要求依次为：CPU电压3.3V ，GPS模块需要5.0V，GPRS通信模块要求3 • 8V，因此必须专门设计电源电以满足各组成部分的要求如图CPU供电电：，孕rg屿土图5 CPU供电电图6 GPRS模块供电电图7 斗模块供电电(二)系统平台的软件开发1、软件设计原则(1) 软件设计与硬件电设计需综合考虑；(2) 软件设计必。
