摘 要

随着汽车数量的迅速增加，车辆管理成为一大难题，车辆被盗、非授权驾驶等情况屡见不鲜，其根本原因在于缺少对车辆的监控，因此针对车辆的定位监控系统显得十分有必要。传统的车辆定位系统大多基于PC(Personal Computer个人电脑)和GPRS(General Packet Radio Service通用分组无线服务技术)网络，已经无法满足人们低功耗和小型化的需求，随着NB-IOT(Narrow Band Internet of Things窄带物联网)网络部署的不断完善以及智能手机的普及，基于NB-IOT的Android平台车辆定位系统将会得到普及。

本文设计基于NB-IOT的车辆定位系统，系统由跟踪器和Android客户端两部分组成。跟踪器部分采用STM32F103C8T6作为处理核心，通过ATGM336H-5N-3X定位模块采集位置信息，STM32F103C8T6将采集的位置数据解析处理后，由NB-IOT无线传输模组WH-NB75-B5上传至物联网云平台。本设计中云平台采用的是华为Ocean Connect物联网开发平台。Android客户端通过调用地图服务可在界面上显示出地图，通过向云平台发送https(Hyper Text Transfer Protocol over Secure Socket Layer超文本安全传输协议)请求获取数据，将请求的数据解析处理后可得到高德地图所需的位置数据格式，通过高德地图提供的接口可绘制出车辆历史行驶轨迹或是实时追踪车辆。

本文设计的定位系统通过了系统软硬件最终验收，工作正常，并且实现了预期的功能。

关键词：STM32F103C8T6 NB-IOT无线传输模组 定位模块 Android 物联网开发平台

Design of Vehicle Location System Based on NB-IOT

Abstract

With the rapid increase in the number of vehicles, the management of vehicles has become a major problem. Vehicle stolen and unauthorized driving are not uncommon. The fundamental reason is the lack of monitoring of vehicles. Therefore, the vehicle positioning monitoring system is designed. It seems very necessary. Traditional vehicle positioning systems are mostly based on PC and GPRS networks, which can no longer meet people's needs. With the continuous improvement of NB-IOT network deployment and the popularity of smart phones, the NB-IOT-based Android platform vehicle positioning system will definitely replace the traditional Vehicle positioning monitoring system.

This paper designs the vehicle positioning system based on NB-IOT. The system consists of two parts: the tracker and the Android client. The tracker part adopts STM32F103C8T6 as the processing core, and the position information is collected by the ATGM336H-5N-3X positioning module. After the STM32F103C8T6 analyzes the collected position data, it is uploaded to the Internet of Things cloud platform by the NB-IOT wireless transmission module WH-NB75-B5. In this design, the Huawei Ocean Connect IoT development platform is adopted as the cloud platform. The Android client can display the map on the interface by calling the map service, and send the request to the cloud platform to obtain the data through the https, and finally can query the historical travel track of the vehicle or track the vehicle in real time.

The positioning system designed in this paper has passed the final acceptance of the system software and hardware. It works normally and achieves the expected functions.

Key Words：STM32F103C8T6; NB-IOT Wireless Transmission Module; Positioning module; Android; Internet of Things Development Platform

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1国外研究现状 2

1.2.2国内研究现状 2

1.3研究内容 3

第二章 系统方案设计 5

2.1系统设计思路 5

2.1.1系统硬件框图 5

2.1.2客户端软件框图 6

2.2系统工作原理 6

第三章 系统硬件选型 7

3.1单片机选择及介绍 7

3.2 NB-IOT模块的选择及介绍 9

3.2.1模块选择 9

3.2.2 WH-NB75-B5模块AT指令介绍 11

3.2.3 COAP数据传输协议 12

3.3 GPS/BDS定位模块ATGM336H-5N-3X 13

3.4 TP4056充电模块 14

3.5 MT3608稳压模块 15

第四章 硬件电路设计 17

4.1 STM32F103C8T6最小系统 17

4.2定位模块接口电路 19

4.3 NB-IOT模块接口电路 20

4.4系统主电源电路 21

4.5跟踪器完整原理图 21

第五章 物联网开发平台项目搭建 23

5.1物联网开发平台选择及介绍 23

5.2华为Ocean Connect物联网发平台使用 24

5.3设备接入 25

5.3.1 profile定义 25

5.3.2编解码插件开发 26

5.3.3设备管理 28

第六章 程序设计 30

6.1 MDK 开发环境 30

6.1.1 MDK介绍 30

6.1.2 MDK新建工程 30

6.2主程序流程图 32

6.3定位模块数据解析程序 33

6.4定位数据上传程序设计 35

第七章 Android客户端设计 37

7.1 Android studio开发环境 37

7.1.1 Android studio介绍 37

7.1.2 Android studio新建项目 37

7.2地图界面显示程序 39

7.2.1高德地图开发支持 39

7.2.2配置工程 41

7.2.3初始化地图程序 43

7.3 https请求数据程序 44

7.3.1 SSL证书校验 45

7.3.2鉴权 48

7.3.3获取设备历史数据 49

7.4轨迹绘制程序 53

7.5实时追踪程序 54

第八章 系统调试及结果分析 56

8.1 JTAG在线下载操作 56

8.2 Android studio下载app 57

8.3系统调试 58

8.3.1跟踪器硬件调试 58

8.3.2跟踪器硬件程序调试 58

8.3.3 Android客户端调试 59

8.3.4系统联调 59

8.4 结果分析 60

总结与展望 61

参考文献 62

致谢 64

附录一 硬件原理图 65

附录二 PCB布线图 66

附录三 元器件清单 67

附录四 系统实物图 68

附录五 源程序清单 69

第一章 绪论

本文所设计的车辆定位系统主要基于NB-IOT与Android平台，本章主要概述了课题的研究背景及意义，同时介绍了车辆定位系统的研究现状，并对本设计的研究内容做了简要阐述。

1.1课题研究背景及意义

我国的汽车保有量逐年上涨，并且增长速度居高不下，庞大的汽车数量也带来了很多问题。在工作生活中，停车已经成为了一大难题，部分情况下，车辆停在无人看守区域，易发生车辆被盗情况。在车辆维修或保养期间，也存在着车辆可能被工作人员私自驾驶的情况，若发生交通事故，将对车主造成严重的精神和经济损害^[1][2]。另一方面，为了保证人们的出行安全，公交车、出租车以及滴滴等车辆也需要对其进行监控。此外，企业中部分人员会将公车挪为私用，损害企业利益。上述各种情况都是由于缺少对车辆必要的监控监管所致，如何实现对车辆的有效定位监控是个人和企业迫切需要解决的问题。

传统的车辆定位监控系统大多基于GPRS网络和PC机。GPRS是2G时代的数据传输技术，存在着数据传输速率低，覆盖范围小，模块功耗高等缺点。NB-IOT即窄带物联网，是一种符合3GPP(3rd Generation Partnership Project第三代合作伙伴计划)标准的新型无线接入技术，能为物联网提供广域覆盖^[2]。NB-IOT可直接部署于GSM(Global System for Mobile Communications全球移动通信系统)网络、UMTS(Universal Mobile Telecommunications System通用移动通信系统)网络或LTE(Long Term Evolution长期演进技术)网络，以降低部署成本，实现网络的平滑升级，此外NB-IOT具有接入设备多，传输速度快，功耗低，成本低等优点^[3][4]。随着NB-IOT技术已经写入标准，三大运营商的基站逐步覆盖完善，把NB-IOT技术用于车辆定位系统中将大大提高数据传输稳定性。传统的PC机定位系统，由于PC机尺寸和重量较大，携带不便，即便是目前市面上最好的轻薄笔记本且不说其高昂的售价，随身携带依旧较为麻烦。此外，PC系统还具有开发周期长、成本高、维护困难等特点，对小微企业或者普通用户来说很不经济^[5]。Android是一种由 Google公司和开放手机联盟（Open Handset Alliance）领导及开发的基于Linux的开源智能手机操作系统^[6]。目前，Android系统已经渗透到物联网、机顶盒、可穿戴设备以及智能家居等产业。随着4G的发展以及5G的到来，Android 已经深入到生活的方方面面并且对社会的发展起到了巨大的推动作用。

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