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基于GPS和GSM模块的汽车音频监控系统

Nureni A. Yekini. Adetokunbo O. Oloyede

Yaba College of Technology/Computer Engineering, Lagos, P.M.B 2011, Nigeria

E-mail: engryekini@yahoo.com, mydgs@yahoo.com

Akinwole K. Agnes and Folasade M. Okikiola

Yaba College of Technology/Computer Technology, Lagos, P.M.B 2011, Nigeria

E-mail: mydgs@yahoo.com, agneskike06@yahoo.com

摘要 :本文介绍了使用GPS和GSM模块进行音频监视的汽车跟踪系统，为车主遇到的安全挑战提供可供替代的解决方案，并开发可跟踪车辆位置的系统。我们利用微控制器单元，GPS和GSM单元。该设计是一个嵌入式应用程序，它将持续监控正在移动的车辆并根据需要报告车辆的状态。PIC18F452微控制器串行连接到GSM调制解调器和GPS接收器。GSM调制解调器用于从远方发送车辆的位置（经度和纬度）。GPS调制解调器将持续提供指示车辆位置的信息。GPS调制解调器提供许多参数作为输出，但只有读出的数据被读取并发送到用户的电话号码。我们使用RS-232协议在调制解调器和微控制器之间进行串行通信。串行驱动器IC用于将TTL电压电平转换为RS-232电压电平。当用户的请求被发送到调制解调器中的号码时，系统会自动向移动电话发送一个回复答复，表明车辆在经度和纬度方面的位置，从这些信息我们可以追踪我们的车辆。

关键词：汽车跟踪系统，PIC18F452微控制器，GSM调制解调器，GPS接收器，RS-232协议

1 引言

车辆盗窃数量的急剧增加带来了确保车辆作为技术进步对人们有用的需要。使用GSM和GPS模块进行音频监控的车辆跟踪是利用GPS和GSM模块跟踪车辆的位置和监控车辆中的音频活动。现代车辆跟踪系统通常使用GPS或GLONASS技术来定位车辆，但是其他类型的车辆自动定位技术也可以使用^[1]。车辆信息可以通过互联网或专业软件在电子地图上查看。跟踪系统在现代世界中非常重要，可用于监控，追踪盗窃车辆和各种其他应用^[2,3]。音频监视的方法是三种基本形式的变形。首先，无论是在使用频率还是在获取量方面，都是电话窃听。其次是通过电线与记录仪连接的隐藏式麦克风。第三，隐藏式无线发射器的微型拾音器与监控接收器电路^[4]。今天的大多数车辆跟踪系统都使用全球定位系统（GPS）来准确读取车辆位置。跟踪和监控使用视频信息的人和车辆的监视系统的普及在当代迅速扩大。计算能力的进步，安全问题的增加，全球威胁的增加以及发展中国家对安全能力的认识和探索都有助于实现这一目标。特别是车辆跟踪系统在各种智能交通系统和应用^[5]中发现了改进的应用，包括测量交通流参数，检测事故^[6,7]，自主制导车辆以及安保应用中的监视监控。

在这项研究工作中，我们提出了一个基于微控制器的全球汽车跟踪系统。该系统由GPS和GSM组成。它只使用一个GPS设备和一个GSM模块的双向通信过程。该系统将安装在车辆上，以便其车主或第三方可以跟踪其位置。诸如蜂窝（GSM）和卫星发射器的通信组件将被组合以将车辆的位置传送给远程用户。车辆的信息可以通过使用计算机上的软件查看。

• 1. 设计的宗旨和目标

本研究的目的是设计并实现一种利用GPS和GSM模块的微控制器的车辆跟踪系统。

这个项目的目标是实现这样一个系统的设计，可以提供以下内容。

（1）每次请求时都要获取车辆位置信息。

（2）通过追踪其位置来确保车辆的安全性。

（3）在所有点捕获车辆中的音频对话。

（4）研究成果将提供广泛的安全保障，以确保任何被盗车辆的情况都能够被快速追踪，并通过设备追踪器在GSM模块的帮助下监控车辆的安全性和回收情况。

2 设计使用工具和方法

该设备由以下主要部件组成，即：微控制器单元，GPS，GSM单元和电源级。单元的接口如下图1所示的系统框图和数据流。

图1 系统框图和数据流

该设计是一个嵌入式应用程序，它将持续监控正在移动的车辆并根据需要报告车辆的状态。PIC18F452微控制器串行连接到GSM调制解调器和GPS接收器。GSM调制解调器用于从远方发送车辆的位置（经度和纬度）。GPS调制解调器将持续提供指示车辆位置的信息。GPS调制解调器提供许多参数作为输出，但只有读出的数据被读取并发送到用户的电话号码。我们使用RS-232协议进行串行通信之间该调制解调器和微控制器。串行驱动器IC用于将TTL电压电平转换为RS-232电压电平。当用户的请求被发送到调制解调器中的号码时，系统根据我们可以跟踪的这个信息自动向移动电话发送返回答复，表明车辆在经度和纬度方面的位置。

电源级是一种线性电源类型，由降压变压器，滤波电容器和稳压器组成，以提供各种电压等级。降压至12伏后，用2200uf电容滤波以去除波纹，电压分别调节至12伏和5伏。见图2。

图2 供电单元

全球定位系统（GPS）是一种基于空间的全球导航卫星系统（GNSS），能够在任何时候，任何时间，地球上或其附近的任何地方提供可靠的位置和时间信息，无论何时何地都有畅通无阻的视线到四个或更多的GPS卫星。图3是本研究工作中使用的GPS单元的示意图。GSM单元是通过通信电缆连接到微控制器的SIM 900 GSM模块。由于支持AT命令，因此选择了此设备。在微控制器中编程的源代码由一组AT命令组成，用于指示电话（GSM）向电话号码发送预定消息或基于用户请求将呼叫推送给用户。MCU和该设备之间的每个通信都是在AT命令的帮助下完成的。这个GSM单元有一个安装SIM卡的插槽，如图4的前视图所示，当一条消息被发送到安装在模块中的SIM卡时，该模块通过其Tx线将中断向量发送给MCU，因此MCU请求对接收到的消息进行处理。图5显示了GSM模块的后视图。

图3 系统GPS单元

图4 GSM模块正面视图指示SIM卡插槽

图5 GPS模块的后视图

MCU采用5v直流电源供电; 它使用一个0f 20 MHz的晶振和两个33pf稳定电容。GSM模块连接到Tx（引脚25）引脚和用于串行通信的Rx（引脚26）引脚，与GPS模块相连。当MCU开始运行时，它会运行代码以执行必要操作的初始化，如启用中断初始化，将初始化代码发送到GSM模块。在初始化过程之后，写入微控制器操作代码以响应GSM模块接收到的有效消息，借助于来自GSM模块的Tx线路的中断向量，MCU向GPS模块发送命令接收该位置并在将其发送GSM模块在发送给用户之前。本研究工作中使用的MCU（PIC16F874A / 877A）的PIN布局见图6。

图6 PIC16F874A / 877A MCU

1. 设计实施和系统调试

3.1设计实施

图7是GPS和GSM与微控制器单元集成的proteus设计。 GPS模块的发送引脚连接到继电器的常开引脚（NO），而GSM模块的发送引脚连接到继电器（NC）的常闭引脚，继电器的公共端连接到MCU的接收引脚（RX），并且由于继电器的公共端在静止时位于NC上，所以默认情况下GSM模块直接与MCU通信，而GPS模块则根据要求与MCU通信。当MCU通过GSM模块接收到有效的消息请求设备位置时，即当MCU激活中继器将控制切换到请求定位的GPS时。

图7 GPS和GSM与微控制器单元集成的电路图

图8给出了Proteus项目的示意图，当设备开机时，指示灯指示灯由MCU接通，并且观察到GSM模块初始化和注册网络约27secs的延迟。

图8 Proteus项目示意图

为MCU编写一个代码，通过GSM模块等待有效的SMS（GET）消息，当收到消息时，通过USART（通用同步异步收发器）中断通知MCU，然后MCU进行算术运算以确认消息是否有效，如果该消息不是有效消息，MCU将丢弃信息，什么也不做。但是，如果收到的信息有效（即信息为GET），MCU将控制切换到GPS模块以接收经度和纬度坐标。当收到经度和纬度坐标时，编写的代码负责分离基本数据并添加一个到坐标的链接，然后MCU将消息发送回请求设备位置的用户。通过GSM模块发送给用户的消息由卫星上的设备位置组成。用户所需要做的就是在支持因特网的电话上点击收到的消息，并且地图浏览器将自动链接指示设备通过其在地图上的位置。消息发送之后，设备还会向收到请求的手机号码发起呼叫。

在实施过程中，该设备将连接到汽车并保存在远离所有人眼睛的位置保存。该设备将由汽车电池供电，并且还将提供备用电池，以防汽车电池断开连接。 此外，设备中的SIM卡可以由用户从任何地方远程充电。

图9 显示了系统电路的集成：

图9 系统的电路集成

图10中的流程图说明了系统的基本操作流程。

图10 系统操作流程图

3.2 系统调试

在测试和调试过程中，用户通过一条包含“GET”字样的短信向调制解调器上的号码发送请求，系统会自动发送一个“https://maps.google.com/maps?q= *.******* *.******rsquo;rsquo;表示车辆的经度和纬度位置。从这些信息我们可以追踪我们的车辆。系统通过红色开关按钮启动，然后红色GSM模块指示灯亮起，如图11所示。指示灯保持亮一段时间后立即熄灭，但是如果它没有接收到网络，灯仍然亮着。在GSM模块灯熄灭，即已经接收到网络之后，向GSM模块中的SIM号码发送“GET”消息，该消息随后响应表明其经度和纬度的位置的坐标，如图13所示，之后从GPS模块中取回。GPS模块因此闪烁其蓝色光，同时从卫星中检索坐标，如图12所示。当GSM模块发送的坐标被跟踪时，它会在谷歌地图上显示正在跟踪的车辆以及其确切的位置如下图14所示。

图11 开机后GSM指示灯显示

图12 GPS模块在检索坐标时闪烁蓝光

图13 GSM模块发送的坐标

图14 在Google地图上车辆的显示

1. 结论

车辆跟踪系统通过使用GPS和GSM进行音频监视，通过集成多种通信技术和显示设置，可以在地图上显示车辆的有效位置。GPS和GSM调制解调器用于跟踪信息的位置并将信息发送到跟踪服务器，从而车辆的位置显示在Google地图上。

1. 参考文献

[1] Vlcek, Charles, Patricia McLain, and Michael Murphy. ―GPS/Dead Reckoning for Vehicle Tracking in the ‗Urban Canyonlsquo; Environment‖. IEEE Vehicle Navigation amp; Information Systems Conference, Ottawa-VNISlsquo;93.

[2] Jianyang Zheng, Yinhai Wang and Nancy L. Nihan (2008). ―Tracking Vehicles with GPS‖. Seattle, Washington.

[3] Zografos, K.G.and K.N. Androutsopoulos. ―Assessing The Impacts From The Introduction of Advanced Transport Telematics Technologies in Hazardous Materials Fleet Management‖. National Research Council U S Transportation Research Board 80th Annual Meeting, 2001.

[4] Telit Wireless Solutions (2007) GM862-GPS Hardware user guide. 1vv0300728 Rev. 8, 20/09/07 World Academy of Science, Engineering and Technology 37 2010 .

[5] K. Jien, T. Watanabe, S. Joga, L. Ying, and H. Hase. An hmm/mrf-based stochastic framework for robust vehicle tracking. IEEE Transactions on Intelligent Transportation S

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