摘  要： 依据软件无线电的基本原理，采用LT1801A芯片作为数字对讲终端核心芯片，完成了GPS网络传输所需要的链路控制、网络传输以及业务应用。详细介绍了车辆调度系统的移动终端、接口协议以及GPS接收流程,并实现了在车载数字对讲系统上具有GPS目标定位功能的车辆监控平台。

关键词： 无线通信；调度；数字对讲；GPS；车辆监控

      现代通信调度系统是一种集全球卫星定位技术(GPS)、地理信息技术(GIS)和现代通信技术于一体的高科技项目。它能将移动目标的当前位置(经度与纬度)、时间以及状态等信息实时地通过无线通信链路传送至控制中心，然后在具有地理信息查询功能的电子地图上对目标的位置、速度、运动方向以及车辆状态等用户所需要的参数进行监控与查询，并对移动目标运动位置及轨迹进行显示。本文根据车载自组网[1]的基本思想设计开发了基于LT1801A数字对讲上的GPS调度系统，该系统能够实现对车辆实时位置进行显示。

       1 系统总体架构

　   　系统主要由车载终端、控制中心两部分组成。控制中心部分主要包括车载终端、中心服务器以及GIS监控计算机。其总体结构图如图1所示。

       车载终端A将GPS定位信息通过无线通信系统传送到车载终端B，车载终端B通过串口与中心服务器进行数据交互，监控计算机再对中心服务器存储的车辆数据信息进行读取，并在电子地图上显示客户所需信息。控制中心是基于GPS与无线自组网车载导航系统的核心，由车载终端和中心服务器组成，它主要完成各种信息的转发。一方面，控制中心接收车载终端上传的车辆信息，并且把这些信息发给相应的GIS监控计算机，以实现对车辆的监控和管理；另一方面，控制中心响应GIS监控计算机发出的对车载设备的控制信息，并且把这些信息下发到相应的车载设备上，从而达到对车辆控制的目的。

       2 数字车载终端

　     车载终端是基于DMR/dPMR协议[2]进行开发的，它提供通过使用低成本、低复杂性技术实现高级功能的解决方案。终端主要由GPS接收单元、LT1801A模块、车载控制单元、显示屏、GPS天线和相应的传感器件等组成。车载终端通过无线自组网和控制中心进行双向的信息传输，它接收GPS定位信号，并将车辆的位置和状态信息传送到监控计算机，同时接收监控计算机的控制数据并对车辆进行控制。

    　 数字车载终端结构如图2所示，主要分为三部分：软件无线电专用基带芯片LT1801A、MMI软件平台、4FSK调制解调器以及射频前端。

       核心处理芯片采用了联拓公司的LT1801A，该芯片内部集成了ARM946E+ZSP400,同时集成了大量的接口设备和丰富的外部设备。本设计的目的是搭建一个具有多种通信协议标准兼备且具备不同频段的硬件平台，该平台可利用软件架构完成个呼、组呼、群呼及短信等通信功能需求。

　     本设计采用4CPFSK调制，它是一种非线性恒包络，具有记忆特性[3]解调方式，同时也具有频谱效率高、邻道间相互干扰小的特点，运用在调制系统中选用工作在C类状态的功率放大器，可有效降低系统功耗。

　　   MMI(Man-machine Interface)应用软件平台是建立在硬件上的软件系统，主要完成系统与用户的交互功能。它的体系结构如图3所示。

       应用软件平台系统主要分为底层驱动和应用程序(App)两大部分,两者之间由统一的开发接口API连接。系统启动时，等待SP(Service Provider)模块初始化完成后，发送消息通知MMI(Man-Machine Interface)。MMI完成各个子模块的初始化后，运行开机画面。操作系统封装OSE(Operating System Encapsulation)模块位于操作系统模块与应用软件模块之间，其主要目的是隔离下层使用的不同的操作系统，完成对操作系统的各种功能的封装，可提供对外的统一接口，并提供统一的任务注册和模块启动管理。

       3 接口传输协议

　　   LT1801A提供了一个全双工的UART接口，与标准UART接口兼容。车载终端与中心服务器之间通过串口连接，接收和发送数据帧格式如图4所示。

数据帧头是固定值0x5F5F，长度为16 bit；消息体总长度即图4所示消息体的整体内容字节总长度，长度为16 bit；数据帧尾是固定值0xAA55(按照小端格式传输，所以先接收或发送的是0x55，然后是0xAA)，长度为16 bit。

       Receiver MID是接收模块号，长度为16 bit，高8 bit用来表示模块号，低8 bit用来表示子模块号；Sender MID是发送模块号，长度为16 bit，高8 bit用来表示模块号，低8 bit用来表示子模块号；模块号系统统一定义为{3=SP,4=MMI}；Msg Type是消息类型,长度为16 bit，主要定义为{1=Signaling；2=Maintainance；3=Testing…}；Msg ID是消息编号，长度为16 bit，全系统统一定义，模块间不复用，采用按照消息类型分段定义；Msg Len是消息长度，长度为16 bit，用来指示Content部分的长度(不包含消息头部和尾部),单位为B；Msg Content是消息内容，为可变长度，最小为0 B，最大为4 096 B；CRC是消息的CRC校验码，长度为16 bit，该字段是可选项，如果不实现该功能则填充为0XFFFF，否则填充包括消息头部和消息内容字段在内的CRC校验值，CRC多项式为：CRC16：X16+X12+X5+1。

　　   发送过程：系统初始化过程中已经为UART建立发送进程，当其他软件模块需要通过UART接口向外部发送消息时，首先为消息申请一块动态内存，然后填写消息内容，最后调用系统封装内的进程发送消息函数OSESendAsyncMsg或中断服务发送消息函数OSESendIntAsyncMsg发送消息给UART的发送进程，UART发送进程接收到消息后将消息体内容由串口发出，发送完毕后释放该内存。发送时采用DMA(直接内存存取)方式，每次最大可传输4 095 B的数据，所以每个消息的总长度不能超过4 089 B。

       接收过程：接收数据采用中断方式，接收的数据主要来自中心服务器软件，接收的数据主要是这些软件发送给其他软件模块的消息。在中断中接收到一条完整的消息后，根据消息总长度申请一块动态内存，将接收到的消息体数据拷贝到此动态内存内。根据消息体中的Receiver MID调用系统封装内发送消息函数，把消息发送给相应软件模块的消息处理进程，由接收消息的软件模块在处理完消息后释放此动态内存。

       4 GPS接收流程

　     车载终端A将自己GPS的数据信息以短消息的方式发给车载终端B，然后终端B以图4数据帧格式通过串口将数据信息发送给中心服务器，最后中心服务器对GPS数据信息进行解析。服务器接收GPS信息使用的是完整的GPRMC格式的GPS数据，格式如下[4]：

　     $GPRMC,hhmmss.sss,A,ddmm.mmmm,N,dddmm,mmmm,W,z.z,y.y,ddmmyy,d.d,v*hh<CR><LF>

　     GPS接收流程如图5所示。

用串口对终端B传送的信息进行读取时，在VC串口编程采用Win API编程。Windows平台提供了两种串口编程方式：MSComm编程和Win API编程。MSComm编程为串口开发提供了控件，方法简单。但在开发较大的工程上没有API好用，因为上位机软件需要根据客户具体需求进行定制开发。

       5 软件系统设计

　     中心服务器主要对车辆位置信息以及数据信息进行处理并存储，监控计算机主要负责位置在地图上的显示以及用户对终端的相关操作。软件系统功能有目标定位、数据传输、轨迹回放、车辆基本信息管理等。该系统采用了C/S架构，服务器包括GIS数据库服务器、GPS数据库服务器、通信服务器以及若干个监控计算机；还利用了Windows Sockets、数据库、TCP/IP协议网络和MapX[5]等技术，实现了车载对讲系统与GPS的融合，扩大了客户应用范围。系统软件设计流程图如图6所示。

       用户通过监控计算机查询指定车辆，监控计算机将指定车辆的定位信息发送给中心服务器；中心服务器收到监控计算机的命令后，打开与终端B连接的串口，将指定车辆的定位指令发送给终端B，终端B将定位指令以短信的形式发送给终端A；终端A收到定位指令后，将当前的位置信息以短信的形式反馈给终端B；终端B收到指定车辆的定位信息后对其进行解算，将位置信息通过串口发送给中心服务器；中心服务器对当前位置信息存入服务器位置信息表并发送给监控计算机；监控计算机调用MapX将目标在地图上显示。

       本文主要建立在车载数字对讲的基础上，实现了一种车辆调度系统的设计，详细对LT1801A车载终端与PC软件之间的接口通信进行了阐述,并对车辆调度系统的上位机软件系统的架构做出了概述。在实际的测试过程中已经能够实现小规模的车辆调度监控，解决了在没有公共网络的情况下实现监控的基本功能，达到了利用自组网车辆调度信息平台实现车辆调度的目的。

参考文献

[1] PASSMANN C, BRENZEL C, MESCHENMOSER R. Wire-less vehicle to vehicle warning system[C]. SAE2000 World Congress, 2000. United Kingdom:Berkshire,2000.

[2] ETSI TS102361-2[S]. Electromagnetic compatibility and radio spectrum matters(ERM); Digital Mobile Radio(DMR) Systems;Part 2:DMR Air Interface(AI) Protocol.

[3] PROAKISJG. 数字通信[M]第5版. 北京:电子工业出版社, 2011.

[4] 钱德俊,张哲,胡晨. NMEA0183协议解析[J]. 电子器件,2007, 30(2):698-701.

[5] 杨飞.基于MapInfo平台的电子地图导航系统设计与实现[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学, 2007.