基于北斗和GPRS技術(shù)的新版云電子狗設(shè)計*

福州大學至誠學院　朱敏琛　蔡亮明　張小波　王　罡

?

基于北斗和GPRS技術(shù)的新版云電子狗設(shè)計*

福州大學至誠學院朱敏琛蔡亮明張小波王罡

為了避免當前市場流行電子狗的誤報以及道路電子眼信息更新滯后等問題，該文設(shè)計一款基于北斗和GPRS技術(shù)的云電子狗。該設(shè)備能準確提示電子眼等測速設(shè)備存在，防止車主超速違規(guī)。通過GSM模塊的GPRS功能發(fā)送北斗定位數(shù)據(jù)到云服務端，同時向服務器請求自身周邊的測速設(shè)備信息。云端服務器使用socket監(jiān)聽指定端口，收到終端數(shù)據(jù)后經(jīng)處理保存在MySQL數(shù)據(jù)庫中。如果終端行駛路途前方200米有測速儀就下發(fā)報文通知終端減速行駛，同時在路況很差時通知終端及時避讓。本系統(tǒng)的北斗模塊和GSM模塊都相對獨立，可以按需求安裝到主板上，方便客戶升級。

云電子狗 北斗模塊 GPRS MySQL

早期的電子狗［1］只是無線信號接收機［2］，生產(chǎn)廠家在電子眼和固定測速的地方埋下無線電發(fā)射器，根據(jù)路段的限速等信息，不斷發(fā)送路段限速信息的信號。裝有電子狗的車開到附近時，無線信號接收機就會收到無線電信號，利用電子狗中的軟硬件解碼出路段限速等信息，再用電子狗的喇叭播報提示信息。早期電子狗的缺點十分突出，不管攝像頭是否真正在工作，信號發(fā)射機都會發(fā)出信號，而對駕駛員來講是誤報。隨著科技的發(fā)展與時代的進步，老一代的電子狗因技術(shù)和人為問題被淘汰，云電子狗的概念應運而生。但是目前云電子狗廠家都無法在現(xiàn)有車載設(shè)備上進行升級。而本研究設(shè)計的云電子狗將終端模塊和服務端模塊獨立設(shè)計，北斗模塊［3］和GSM模塊［4］相對獨立，可以方便地集成到現(xiàn)有車載設(shè)備上［5］。

1　技術(shù)背景介紹

QW200 G31［6］是一款可以支持 EGSM900/DCS1800的GSM/GPRS無線模塊。QW200 G3 系列模塊集成數(shù)據(jù)傳輸、語音通話、增值業(yè)務、電源管理等功能，結(jié)合可定制的應用處理程序，輕松搭建完整應用終端。

GNM251型模塊是一款支持北斗RDSS/RNSS功能的多模模塊［7］。模塊與主機用 UART串口通訊，模塊串口采用NMEA［8］-0183協(xié)議輸出定位數(shù)據(jù)，使用UBX控制協(xié)議。

Socket［9］在組網(wǎng)領(lǐng)域的首次使用是在1970年2月12日發(fā)布的文獻IETF RFC33［10］中發(fā)現(xiàn)的，撰寫者為Stephen Carr、Steve Crocker和Vint Cerf。Socket源于Unix，而Unix/Linux最重要的思想就是“一切皆文件”，任何設(shè)備都可以用“打開（open）→讀寫（write/read）→關(guān)閉（close）”模式來操作。

2　基于北斗和GPRS技術(shù)的云電子狗設(shè)計

2.1功能設(shè)計

北斗模塊采集到定位數(shù)據(jù)傳送給車載終端，QW200 G31 在GSM網(wǎng)絡通訊正常的情況下主動向服務器發(fā)起連接請求。在服務器接受請求后，不斷上傳定位數(shù)據(jù)，同時向服務器請求自身周邊的測速雷達等信息。服務器將終端的定位數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，并檢測如果終端行駛路途前方200米有測速儀，就下發(fā)報文通知終端減速行駛，同時在路況很差時通知終端及時避讓。

2.2系統(tǒng)流程圖

車載終端硬件構(gòu)成如圖1所示，車載終端工作流程如圖2所示，服務端工作流程如圖3所示。

圖1　終端硬件構(gòu)成

圖2　車載終端工作流程

圖3　服務端工作流程

2.3服務端設(shè)計

2.3.1后臺TCPServer通信協(xié)議

后臺TCPServer通信協(xié)議詳細格式如表1、表2所示。

表1　客戶端發(fā)送命令包格式

表2　服務端回復命令格式

2.3.2 服務端MySQL

根據(jù)服務端流程、協(xié)議數(shù)據(jù)要求以及功能需求，服務端數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一張北斗數(shù)據(jù)表，其中設(shè)置數(shù)據(jù)類型見表3。

表3　北斗數(shù)據(jù)表

3　功能實現(xiàn)

3.1獲取定位數(shù)據(jù)

根據(jù)定位數(shù)據(jù)格式，需要對$GPRMC和第2位的定位狀態(tài)進行判斷，這里用C語言中的strstr函數(shù)可以查找到字符串首次出現(xiàn)的位置，二者都存在的情況下再對$和*之間的所有字符ASCII碼進行異或運算，把計算結(jié)果與北斗模塊串口讀取到的校驗位進行對比，如果二者相等就認為這組定位數(shù)據(jù)是可以使用的。

現(xiàn)在學生作文普遍存在一個問題：明確了文章主題，也有一些寫作素材，但總是描寫不具體、抒情不細膩，顯得空洞抽象、平淡單薄，不能給人以深刻印象，更不能打動人心。特別是親情類的記敘文，更是千人一面，大多都是“半夜發(fā)燒送醫(yī)院”和“雨中送傘”。仔細研究，你會發(fā)現(xiàn)造成上述問題的原因在于學生缺乏細致的觀察與沒有生動的細節(jié)描寫。而細節(jié)描寫在作文中具有舉足輕重的作用，成功的細節(jié)描寫往往能達到“一瞬傳情，一目傳神”的藝術(shù)效果。好作品之所以感人肺腑，就是因為有精彩動人的細節(jié)描寫。說細節(jié)是文章的生命毫不為過。

3.2GSM模塊AT指令

根據(jù)終端工作流程的設(shè)計使用AT指令對GSM模塊進行操作。初始化GSM模塊代碼如下:

最終客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)格式如下:

3.3服務端socket

服務端使用socket（）、bind（）、listen（）函數(shù)之后等待客戶端的連接請求。部分代碼如下：

///定義sockfd

服務端收到客戶端數(shù)據(jù)之后使用BeidouData（）函數(shù)處理為格式化數(shù)據(jù)。首先用strlen（）函數(shù)判斷收到的字符數(shù)是否大于30，然后使用strstr依次判斷’，’的位置，并把前半部分截取出來存到對應的字符串中，把當前字符串’，’之后的部分賦給新的字符串，下一次再對新的字符串進行上面的操作，直到該字符串結(jié)束。部分代碼如下：

測試程序時第1行為服務器接收到客戶端的數(shù)據(jù)，第2行為服務端處理后的結(jié)果，第3行為最終執(zhí)行sql時的語句，運行結(jié)果如下：

3.5服務端MySQL數(shù)據(jù)庫

服務端接收到客戶端數(shù)據(jù)之后，按照協(xié)議格式將 imei， time， lat， NoS， lng， EoW， speed取出并組成sql語句。

引用＜mysql/mysql.h＞頭文件初始化、連接本地mysql數(shù)據(jù)庫，連接成功之后設(shè)置查詢時使用 utf8編碼，用mysql_query函數(shù)執(zhí)行插入操作。

插入操作代碼如下:

經(jīng)過測試，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)顯示出來，select * from beidou。

4　結(jié)論

本系統(tǒng)通過北斗模塊進行定位，并通過 GSM模塊與后臺服務端通訊，實現(xiàn)云電子狗的基本功能。當車載終端處于超速或當前路段有突發(fā)交通狀況時，云端服務器會主動下發(fā)TTS指令，并通過終端的TTS模塊播報信息提示駕駛員。該設(shè)備目前應用于特殊車輛如運鈔車、校車、旅游車等，可以和司機進行交互，減少超速或者選擇更便捷線路。如果將來云端積累了足夠多的終端數(shù)據(jù)，那么這些數(shù)據(jù)就可以作為交通大數(shù)據(jù)的分析依據(jù)。

［1］ 王麗華. 電子狗的工作原理［J］. 華強安防， 2014（8）.

［2］ 羅善嶠. 淺談汽車測速技術(shù)的采用［J］. 裝備制造技術(shù)， 2010（12）: 160-161.

［3］ 劉斌， 梁美美， 李欣. 基于 Nios Ⅱ的 GPS信息接收系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2013（6）: 105-108. ?

［4］ 干大成，張若文， 陳剛，等. WLAN覆蓋解決方案WOC設(shè)計分析［J］. 通信與信息技術(shù)， 2012（1）: 64-67.

［5］ 楊志剛. 基于 ARM的汽車防酒后駕駛及防盜系統(tǒng)設(shè)計［D］. 廣州:中山大學， 2014.

［6］ 唐澍. QW200 G31，G33 硬件描述［R］. 騏俊科技:顧秀城， 2013.

［7］ 云成.《北斗系統(tǒng)公開服務性能規(guī)范（1.0版）》摘編［J］.衛(wèi)星應用， 2014， （4）: 42-45.

［8］ National Marine Electronics Association. The NMEA 0183 Protocol［D］. NMEA:NMEA， 2012.

［9］ 許文勇.基于 Socket的網(wǎng)絡編程技術(shù)及其實現(xiàn)［J］.無線互聯(lián)科技，2014（5）: 17.

［10］ IETF. New HOST-HOST Protocol［R］. IETF:The Internet Engineering Task Force， 2013.

* 福建省中青年教師教育科研產(chǎn)學研A類項目（編號：JA13357）。