基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

liyf

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

目前，GPS定位信息传输系统已经广泛应用在警车、出租车、火车、长途运输车以及生产生活的各个领域。但这些CPS定位系统的信息传输大都是基于手机短信息(即GSM业务的。虽然它已经被广泛使用，但是这种业务还存在着一定的缺点。事实上，除了费用较高之外，其最大缺点是延迟时间太长，因而可能产牛较大的误差，甚至可能导致事故的发生。  
利用中国移动开通的GPRS业务(General Packet Radio Service，通用无线分组业务)就可以较为圆满地解决上述问题。当GPRS建立可靠的数据链路以后，就相当于使用专线直接接入Internet网络，使用可靠的网络协议进行数据传输，保证了数据的稳定可靠和迅捷，同时相对于GSM 而言，GPRS的成本费用是按照数据量计算的，价格低廉。

如今，随着GPS技术的成熟和中国移动GPRS业务的推出，已经有可能在手持式嵌入式设备中使用基于GPRS的GPS信息传输系统。本文选用联想生产的XPl00 PDA作为主机，并在外部开发了GPS和GPRS模块，从而实现了GPRS／CPS／PocketPC功能的三合一。

典型的GPS接收模块

◇ITrax02模块

ITrax02是FastraX公司生产的一种GPS接收机。该模块的外形参见图1所示。其主要技术指标如下：

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
◆接收机：L1，C／A码字；  
◆更新速率：1 Hz(可以用户配置)；

◆通道：12个；

◆电压：+2.7 V～+3.3 V(对VRF和VBB分开供给电压)；

◆功耗：130mW(在2.7 V时)；

◆遵循的协议：NMEA-0183 V3.0；

◆尺寸：25.9×25.9×4.6mm(WLH)；

◆重量：40 g。

遵循NMEA协议的系统功能框图如图2所示。该iTrax02模块内部集成了两块处理器芯片、一片flash及相应的外围电路。其中uN8021B是GPS接收机的RF前端处理器，用于接收RF信号，并进行模数转换；而uN803lB则是GPS接收机的基带端处理器，主要用于实现相应的算法。其算法程序都集成在了flash里。

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
同时iTrax02模块还给用户提供了40个引脚的接口，这些接口主要有以下几部分：  
◆串行接口部分：用以传输GPS数据和主机下发的命令：

◆供电接口部分的两个处理器供电；

◆RF输入部分：天线信号输入；

◆SPI接口部分：用以对uN8021进行相应的控制。

◇CMS91-900/1800模块

CMS9l-900／1800模块是CELLon公司生产的GSM／GPRS接收机，该模块的外形图如图3所示、其主要的技术指标如下：

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
◆尺寸：35×35×5mm(LMH)；  
◆重量：10.5g；

◆功耗：工作时段时，最大970mW；等待时段时，最大为10.59 mW。

CMS91-900／1800模块的功能框图如图4所示。该模块以一个基带状态机为核心，同时配合有天线和接收机模块、FLASH、RAM、电源管理模块、电源切换模块、SIM卡接口模块、扬声器和耳机接口模块、麦克风接口模块、蜂鸣器模块、LCD和LED接口模块、背光和键盘接口模块、异步串口、并口、I2C模块等。同时，该模块还给用户提供了一个80引脚的插座，并提供了以下接口：

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
◆双向异步串口界面；  
◆双向l2C界面；

◆JTAG口；

◆SIM接口；

◆LCD接口；

◆耳机和外部扬声器接口；

◆蜂鸣器输出；

◆MIC接口；

◆电池供电接口和电池充电接口。

系统基本结构

电源部分是关乎到CMS91和iTrax02能否正常工作的关键，因此，其芯片选择必须非常注意。由于ITrax02模块需要两个独立的电源来分别给RF级和BASE级供电(VBB和VRF)，故选择线性电压调整器件的原则是满足iTrax02模块的功率要求和纹波要求，iTrax02模块要求电源纹波<0.2mVp-p，否则会影响接收精度；设计时可选择TI公司的TPS77127和ANALOGIC TECH公司的AAT332l等芯片。而通过一个线性电压调整器什对CMS91供电时，为满足功率要求，可选Motorola公司的LM2576。

图5是该系统的基本结构图。设计时，在CMS91模块的外围，通常应将麦克风、耳机和扬声器、SIM卡都接到相应的CMS91的引脚上。由于CMS91模块和iTrax02模块与主机的通信都是通过3.3V TTL电平的UART口来实现的。因此，如果使用笔记本电脑作为主机端，那么，就必须在串口端加上RS232转换芯片。CMS91模块通过AT命令集与主机进行通讯；iTrax02模块则通过NMEA-0183协议与主机通讯。这些协议都需要软件来完成设置。

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
选择天线时，最好选用FastraX公司和CELLon公司推荐的天线型号，一般情况下，天线是随模块免费赠送的。  
开发方法

本系统使用了联想生产的XPl00 PDA产品和Wince操作系统，开发环境使用embeded Visual C++，该开发环境可以开发ARM、MIPS、PPC、SH3、SH4、X86em嵌入式CPU。具体开发方法和编写Visual C++相同。

iTrax02支持NMEA-0183输出格式。该协议信息包括GGA位置测定系统的定位资料、GSV导航卫星资料、RMC导航卫星特定精简资料、VTG方向及速度等相关资料。这里以接收GGA数据为例，给出的格式如下：

＄GPGGA，hhmmss,dddmm.mmmm,a,dddmm.mmmm,a,x,xx,x.x,x.x,M,,M,x.x,xxxx*CS

例：＄GPGGA，033744,2446.5241,N,12100.1536,E,1,10,0.8,133.4,M,,,,*1F

表1所列是其具体说明。通过表1便可读出上面例子中的位置信息为：北纬24度46.5241分，西经12l度00.1536分，格林威治时间为：3点37分44秒

基于GPRS业务的GPS手持式信息传输系统

  
结束语  
按照本文给出的技术方案，在掌握必要的硬件设计和软件编程方法后，再购买相应的手持式数据终端(可以是PDA也可以是其他的嵌入式设备，只要具有两个以上的串口就可以了)，就可以实现手持式全球定位通讯系统。如今随着全球定位系统、网络和移动通信技术的发展，将GPS和GPRS结合在一起，既可实现定位，同时又可以实现远程控制等功能。