目前集定位,、監(jiān)控、報警功能于一體的個人定位系統(tǒng)多采用基于GPS／GSM(GPRS)技術,。雖然全球定位系統(tǒng)GPS(Global Positioning Sys-tem)可以提供高精度,、覆蓋全球的定位,，但必須保證GPS接收機和衛(wèi)星之間有直射路徑，這就使得GPS定位系統(tǒng)在建筑物密集的城區(qū)和建筑物內(nèi)部存在盲區(qū),。
GPSOne綜合了GPS,、CDMAlX(碼分多址分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡)、GIS(地理信息系統(tǒng))和互聯(lián)網(wǎng)技術,，是美國高通公司為基于位置業(yè)務而開發(fā)的定位技術,，采用Client／Server方式。它將無線輔助A-GPS和高級前向鏈路AFLT三角定位技術有機結合,，實現(xiàn)高精度,、高可用性和較高速度的定位。在A-GPS定位技術無法使用的環(huán)境中,，會自動切換到AFLT三角定位技術,，確保定位的成功率和精確度。這里基于GPSOne模塊DTGS-800和低功耗單片機MSP430設計并實現(xiàn)了具有定位,、監(jiān)控和報警功能的個人定位終端,。
1 系統(tǒng)硬件設計
個人定位終端的硬件組成如圖1所示。為了解決GPS在室內(nèi)和高層建筑密集區(qū)難以定位的問題,，選用AnyData公司的DTGS-800 GPSOne模塊,；為了縮小體積、降低功耗和成本,，主控單元MCU選用超低功耗的16位單片機MSP430F147,，顯示器選用LED。單片機負責控制GPSOne模塊發(fā)起定位請求,，接收并解析CDMA網(wǎng)絡控制中心發(fā)送的信息,，獲取當前的經(jīng)、緯度及其他信息,，并以短信的方式送至控制中心或操作者的手機,。主控單元MCU如圖2所示。它包括MSP430F147,，外接高速晶振和低速晶振,，在不需要高速處理時，可將高速晶振關閉,，只使用低速晶振,，以降低功耗；MSP430F147有2個串行異步通信接口(USART),，其中一個(DCD,、CTS、DTR、RI,、RFR／RTS,、TXD、RXD引腳)接口連接DTGS-800的UAR-T1,，另一個(URXD0,、UTXDO)接口與PC機的串口相連，供系統(tǒng)調(diào)試使用,。nRst,、MS、TCK,、TDI,、TD0引腳連接JTAG插座，用于程序下載和在線調(diào)試,；keyl和key2引腳分別接"Help"和預留按鍵,。外接的LED DS3和LED DS4分別用指示電池電量不足和DTGS-800與MSP430之間的通信；BatTest用于檢測電池電量,。
DTGS-800模塊是定位終端的主體,，其內(nèi)部集成有GPSOne器件，采用GPSOne解決方案定位,；支持機卡分離RUIM,，提供標準RS-232數(shù)據(jù)接口和標準的AT命令接口，為數(shù)據(jù),、語音,、短消息和傳真提供快速,、可靠,、安全的傳輸。該模塊可采用外接電源或電池供電,，電池供電電壓為+4．0 V±10％,，外接電源供電電壓+4．5 V±10％，外接電源還能通過模塊內(nèi)部的電源管理器件為電池充電,。
DTGS-800模塊的電路如圖3所示,。其中DCD、CTS,、DTR,、RI、RFR／RTS,、TXD,、RXD引腳連接MSP430F147的UART1，是DTGS-800與MSP430F147的通信通道,；UIM_DATA,、UIM_CLK,、UIM_PWR_EN、UIM_RESET接UIM卡(圖4),；Sgl_SMS,、Sgl_IDEL、Sgl_GPS,、Sgl_busy,、Sgl_power、Sgl_ch-arge是系統(tǒng)狀態(tài)指示信號,，分別連接6個LED,，用于指示新短信信號、CDMA網(wǎng)絡信號,、GPS信號,、CDMA網(wǎng)絡忙、系統(tǒng)上電和電池充電等狀態(tài),；BatGauge接電池測試端,，用于檢測電池溫度(圖5)。
UIM卡是CDMA手機的一種智能卡,，其功能類似于GSM手機中的SIM卡,。它支持專用的鑒權加密算法和0TA技術(0ver The Air)，可以通過無線空中接口方式對卡上的數(shù)據(jù)進行更新和管理,。UIM卡固定在卡座上,，通過卡座的6個引腳與外部連接，如圖4所示,，其中UIM_RESET和UIM_CLK需通過100 kΩ電阻下拉,，UIM_DATA需通過10 kΩ電阻上拉。
電源Battery和Charger模塊如圖5所示,。DTGS-800模塊的第88,、90引腳是專用于電池供電的電源輸入引腳。若需模塊既可用外接電源又可用電池供電,，可將外接電源接到第87和89引腳,，電池接到第88、90引腳,。此時,，外接電源還能通過模塊內(nèi)部電源管理器件為電池充電。在模塊只采用電池供電的情況下,，需要給該模塊一個power on信號,；對該引腳進行第2次觸發(fā)時，模塊power off。
2 系統(tǒng)軟件設計
該終端的軟件設計有主程序,、按鍵檢測,、電池檢測、存儲和串口通信5個模塊,。圖6為主程序流程,。
主程序模塊負責其他4個模塊的初始化和數(shù)據(jù)處理與存儲。該模塊判斷接收數(shù)據(jù)的正確性,，從中提取位置和其他有用信息,，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分離和有效數(shù)據(jù)在片上RAM的臨時存儲，并將有用信息通過串口發(fā)送給DTGS8-800,，DTGS-800再以短信的形式傳給第三方,。系統(tǒng)啟動時，首先進行初始化,，包括看門狗,、定時器、電壓檢測模塊(含MD轉(zhuǎn)換器),、UART,、按鍵檢測模塊和DTGS-800的初始化；系統(tǒng)初始化完成后,，如果沒有中斷請求則進入低功耗模式,，以節(jié)約電量。
按鍵檢測模塊和電池檢測模塊都是以中斷方式執(zhí)行的,。當有按鍵按下時,，就會產(chǎn)生中斷，通知控制器進行掃描,，判斷是哪個鍵按下,，然后進行相應的處理；電池檢測模塊以一定時間間隔檢測電池電量,，如果電池電量不足則通知控制器開始計數(shù),，如果連續(xù)檢測到電壓過低狀態(tài)超過一定次數(shù)后,，則使相應的LED閃爍,，提醒用戶充電。
如果用戶發(fā)送報警信息,，即按下Help鍵,，則產(chǎn)生中斷請求，執(zhí)行中斷服務子程序,，系統(tǒng)退出低功耗模式,，進入“HELP”狀態(tài)，發(fā)起定位請求，接收并解析定位信息,，將有用信息和報警信息打包后,，以短信的形式發(fā)送給HelpNum指定的服務器，發(fā)送成功后,，系統(tǒng)進入低功耗模式,。
如果是第三方發(fā)起定位請求，系統(tǒng)則退出低功耗模式,，進入“MPC定位”狀態(tài),，發(fā)起定位請求，接收并解析定位信息,，將有用信息以短信的形式發(fā)送給指定手機或服務器,，成功后系統(tǒng)返回低功耗模式。服務密碼及MPC的地址可通過短信以特定的格式遠程設置,。
3 系統(tǒng)測試
通過在不同環(huán)境下的綜合測試,，結果表明：該系統(tǒng)具有以下功能：1)進行MPC第三方定位(即網(wǎng)絡側(cè)發(fā)起定位)；2)直接控制終端進行主動定位(即終端側(cè)發(fā)起定位),；3)支持單次定位和連續(xù)定位,；4)支持MS-Based和MS-Assist定位模式；5)能遠程設置各種參數(shù),；6)具有緊急報警,、越區(qū)報警和超速報警等功能。
系統(tǒng)初始定位時間在20 S內(nèi),，室內(nèi)定位誤差在500 m內(nèi),，室外定位誤差在20 m內(nèi)；報警信息能在1 s內(nèi)傳到控制中心,，出界,、超速、電池電量過低等報警靈敏度高,，系統(tǒng)可連續(xù)工作24 h,，待機72 h，運行穩(wěn)定可靠,，可以滿足個人定位系統(tǒng)基本的功能需求,。
4 結束語
本文基于GPSOne模塊DTGS-800和低功耗單片機MSP430F147，設計并實現(xiàn)了一個集個人定位,、監(jiān)控和報警于一體的個人定位終端,，解決了在室內(nèi)、隧道等場合GPS無法定位的問題,。由于采用低功耗處理器,，使整個系統(tǒng)功耗降到最低,。能夠長期待機工作，為用戶帶來了極大方便,，具有較高的實用價值,。但由于系統(tǒng)使用CDMA網(wǎng)絡的短消息信道傳輸信息，實時性還不夠理想,。為了提高系統(tǒng)的實時性,，可考慮改用GPSOne模塊內(nèi)置的TCP／IP協(xié)議來進行信息傳輸。