GPSOne綜合了GPS,、CDMAlX(碼分多址分組數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)),、GIS(地理信息系統(tǒng))和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),，是美國(guó)高通公司為基于位置業(yè)務(wù)而開發(fā)的定位技術(shù),，采用Client/Server方式。它將無線輔助A-GPS和高級(jí)前向鏈路AFLT三角定位技術(shù)有機(jī)結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)高精度、高可用性和較高速度的定位。在A-GPS定位技術(shù)無法使用的環(huán)境中,，會(huì)自動(dòng)切換到AFLT三角定位技術(shù),，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(jī)MSP430設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了具有定位,、監(jiān)控和報(bào)警功能的個(gè)人定位終端,。
　　
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)


　　個(gè)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(jī)MSP430F147,，顯示器選用LED,。單片機(jī)負(fù)責(zé)控制 GPSOne模塊發(fā)起定位請(qǐng)求，接收并解析CDMA網(wǎng)絡(luò)控制中心發(fā)送的信息,，獲取當(dāng)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(jī),。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(shí),，可將高速晶振關(guān)閉，只使用低速晶振,，以降低功耗;MSP430F147有2個(gè)串行異步通信接口(USART),，其中一個(gè)(DCD、CTS,、DTR,、RI、RFR/RTS,、TXD,、RXD引腳)接口連接DTGS-800的UAR-T1，另一個(gè)(URXD0,、UTXDO)接口與PC機(jī)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(yù)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(cè)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(jī)卡分離RUIM，提供標(biāo)準(zhǔn)RS-232數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)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(hào)，分別連接 6個(gè)LED,，用于指示新短信信號(hào),、CDMA網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、GPS信號(hào),、CDMA網(wǎng)絡(luò)忙,、系統(tǒng)上電和電池充電等狀態(tài);BatGauge接電池測(cè)試端，用于檢測(cè)電池溫度(圖5),。

　　UIM卡是CDMA手機(jī)的一種智能卡,，其功能類似于GSM手機(jī)中的SIM卡,。它支持專用的鑒權(quán)加密算法和0TA技術(shù)(0ver The Air)，可以通過無線空中接口方式對(duì)卡上的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和管理,。UIM卡固定在卡座上,，通過卡座的6個(gè)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(shí)，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(gè)power on信號(hào);對(duì)該引腳進(jìn)行第2次觸發(fā)時(shí)，模塊power off,。

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　該終端的軟件設(shè)計(jì)有主程序,、按鍵檢測(cè)、電池檢測(cè),、存儲(chǔ)和串口通信5個(gè)模塊,。圖6為主程序流程。


        主程序模塊負(fù)責(zé)其他4個(gè)模塊的初始化和數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ),。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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分離和有效數(shù)據(jù)在片上RAM 的臨時(shí)存儲(chǔ),，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(dòng)時(shí),，首先進(jìn)行初始化,，包括看門狗、定時(shí)器,、電壓檢測(cè)模塊(含MD轉(zhuǎn)換器),、UART、按鍵檢測(cè)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(qǐng)求則進(jìn)入低功耗模式,，以節(jié)約電量,。

　　按鍵檢測(cè)模塊和電池檢測(cè)模塊都是以中斷方式執(zhí)行的。當(dāng)有按鍵按下時(shí),，就會(huì)產(chǎn)生中斷,，通知控制器進(jìn)行掃描，判斷是哪個(gè)鍵按下,，然后進(jìn)行相應(yīng)的處理;電池檢測(cè)模塊以一定時(shí)間間隔檢測(cè)電池電量,，如果電池電量不足則通知控制器開始計(jì)數(shù)，如果連續(xù)檢測(cè)到電壓過低狀態(tài)超過一定次數(shù)后,，則使相應(yīng)的LED閃爍,，提醒用戶充電。

　　如果用戶發(fā)送報(bào)警信息,，即按下Help鍵,，則產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，執(zhí)行中斷服務(wù)子程序,，系統(tǒng)退出低功耗模式,，進(jìn)入“HELP”狀態(tài)，發(fā)起定位請(qǐng)求,，接收并解析定位信息,，將有用信息和報(bào)警信息打包后，以短信的形式發(fā)送給HelpNum指定的服務(wù)器,，發(fā)送成功后,，系統(tǒng)進(jìn)入低功耗模式。

　　如果是第三方發(fā)起定位請(qǐng)求,，系統(tǒng)則退出低功耗模式,，進(jìn)入“MPC定位”狀態(tài)，發(fā)起定位請(qǐng)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(jī)或服務(wù)器，成功后系統(tǒng)返回低功耗模式,。服務(wù)密碼及MPC的地址可通過短信以特定的格式遠(yuǎn)程設(shè)置,。

　　3 系統(tǒng)測(cè)試

　　通過在不同環(huán)境下的綜合測(cè)試，結(jié)果表明：該系統(tǒng)具有以下功能：1)進(jìn)行MPC第三方定位(即網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起定位);2)直接控制終端進(jìn)行主動(dòng)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(yuǎn)程設(shè)置各種參數(shù);6)具有緊急報(bào)警,、越區(qū)報(bào)警和超速報(bào)警等功能,。

　　系統(tǒng)初始定位時(shí)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(bào)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(bào)警靈敏度高,，系統(tǒng)可連續(xù)工作24 h,，待機(jī)72 h，運(yùn)行穩(wěn)定可靠,，可以滿足個(gè)人定位系統(tǒng)基本的功能需求,。

　　4 結(jié)束語

　　本文基于GPSOne模塊DTGS-800和低功耗單片機(jī)MSP430F147，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)集個(gè)人定位,、監(jiān)控和報(bào)警于一體的個(gè)人定位終端,，解決了在室內(nèi)、隧道等場(chǎng)合GPS無法定位的問題,。由于采用低功耗處理器,，使整個(gè)系統(tǒng)功耗降到最低,。能夠長(zhǎng)期待機(jī)工作,，為用戶帶來了極大方便，具有較高的實(shí)用價(jià)值,。但由于系統(tǒng)使用CDMA網(wǎng)絡(luò)的短消息信道傳輸信息,，實(shí)時(shí)性還不夠理想。為了提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,，可考慮改用GPSOne模塊內(nèi)置的TCP/IP協(xié)議來進(jìn)行信息傳輸,。