基于GPRS、GPS的电动汽车远程监控系统的开发设计

34 | 电子制作 2019年04月
随着人们节能环保的意识逐渐增强，电动汽车在汽车行业所占的市场份额越来越大，受到了消费者的青睐。

但是从目前的技术特点来看，电动汽车的相关技术并不是很成熟，
尤其是故障判断和故障解决问题也是当前需要重点解决的问题，而本文则是从实际出发，结合当下的理论研究实际，对于当前电动汽车远程监控这一课题进行深入地探讨和分析。

1 远程监控系统的工作原理分析 ■1.1 拓扑结构分析
拓扑结构是一个比较复杂的结构，该系统主要是由车载
智能信息单元、因特网、监控中心以及GPRS 网络四个模块组成，其主要的工作原理就是在车辆运行的过程中将运行的参数通过GPRS 发送到网络之中，然后系统将信息送至因特网的监控中心，监控中心将每一辆车辆的位置信息进行统计，然后汇总实现控制，而且指令也可以通过因特网传递到车辆上，从而实现远程控制的作用，当然系统也会实现智能化的控制，对于一些参数进行格式化的修改，同时还能实
现网桥的功能，实现了多接一式来接入到因特网系统中实现监控功能。

如图1所示，单片机、GPS、晶振、指示灯、电源等构成了车载智能信息单元，其具体的运行特点可以概括为：单片机是和电动汽车的CAN 连接在一起的，然后单片机将一些数据传输至GPS 模块之中，系统会对这些信息进行综合汇总，然后通过GPRS 传输过去，最终传送到因特网的监控总站，同样如此，从监控总站对于汽车的指令信息也是通过这一路径相反运输的。

2 GPS、GPRS 原理分析 ■2.1 GPS 介绍从目前GPS 的构成部分来看，GPS 主要是由三大部分组成的，主要是：地面和地面相连接的监控、用户设备和
GPS 信号接收部分、空间部分--GPS 卫星星座。

GPS 系统的核心部分就是高精度的时钟、接收机、文件存储器、发射器、处理器等设备，在GPS 中，保证定位精准的前提条件
是要具有稳定的频率，这种稳定的频率主要是由时钟来提供的。

使用过程中，GPS 用户的设备端是由数据处理软件、GPS 接收机、计算机终端构成的。

GPS 接收机的主要作用就是捕捉卫星向我们发射的信号，在地上我们还可以对信号进行追踪和定位，然后对收集到的信号进行处理、交换等，接着再利用计算机终端，对收集到的信息进行基线的解算、网平差等处理，接着求出来
GPS 接收机中心的三维坐标。

GPS 在目前各个行业中的应用非常广泛，也是车载导航的主要组成部分，通过近些年的改良和发展，GPS 定位技术
已经有了非常大的优越性，尤其是准确性得到了提升，越来越被广大人群所接受。

■2.2 GPS 的工作原理分析在目前的电动汽车远程监控系统中，是可以对汽车的电池情况以及一些关键部位的工作状态、
图1 车载智能信息单元结构图
实验研究
车辆的位置信息进行监控的，如果汽车在道路上发生了故障，那么 GPS就可以将这些故障信息传输给故障信息平台之上，不但如此，GPS的接收机可以准确地接收到时间信息，而这个时间信息是非常精确的，是可以精确至纳秒级的，而按照定位方式的不同，GPS定位是可以分为相对定位和单点定位这两种类型的，单点定位的主要特点就是单一性，就是使用一台接收机所获取的数据来确定接收机的位置，其主要原理是伪距观测，主要适用于车船的导航。

相对定位是根据两台以上的接收机来确定的，这样具有很强的精准性，在我们的应用过程中，大地之间以及T程的测量往往是采用相对定位的，在进行观测的时候，地球表面运动和接收机之间的相对位移我们称之为动态化的定位，但是如果精度要求在30米到100米之间的伪距单点定位则需要我们进行数据精确统计，将两个或者两个以上的数据结合起来一块计算，但是在计算的过程中，如果观测的时候大地和地球之间的运动是处于静止的状态的话，我们也将其称之为静态定位模式，尤其是在静态定位的时候，我们必须设置几台接收机同时进行观测，这样就可以将目前比较先进的GPS技术发挥出来。

对于接收机的选择上，我们一般将大地接收机作为首先的机器，因为大地接收机是具有很强的精度的。

■2.3 GPRS工作原理分析
GPRS是作为第二代移动通信技术GSM向第三代移动通信的过渡技术，最早在1993年被提出，从本质上来说，GPRS是以GSM为基础的通信技术，在目前的实践中有着比较广泛的应用，它主要包含的是IP分组技术，此外，GPRS是一种速度比较高的数据处理技术，通常是以分组交换技术作为基础的，用户可以使用这种技术来体验高速的数据处理技术，例如包含了因特网业务、电子邮件业务等。

分组交换技术是GPRS的一大特点，也就是说，每一个用户可以同时占有数量多个的无限通道，这样可以充分地利用资源，同时系统在匹配的过程中还能够优化配置，而且利用了这样的技术，再加上GRPS有着非常高的数据处理速度，使得用户的无线上网能够达到ISDN的效果，此外，该技术还能够实现对数据的分组，在收费情况中，主要是按照时间和流量进行收费的，从这个角度看有着较好的经济性特点。

■2.4 GPRS的结构分析
GPRS的系统的开发是基于GSM系统的，并在此基础之上引入了三个新的组成部分，分为是SGSN、GGSN 和PCU。

SGSN的主要工作内容进行对MS进行汇总和处理，使得MS和GGSN之间建立其通道，使得整个系统能够收到BBS和SM 的分组数据，然后再利用反向工作的原理，进行业务量的统计和收费，我们可以将其通俗地表达为GGSN先接收到了MS所传递带来的信息，然后将其发送至外部网络之中，或者就是在外部网络之中接收到了新的数据，然后通过GPRS向内网传播，再传输给SGSN，该技术和GPS技术相比，GPRS技术增加了一些接口，其中包括了GB口，该口主要是将SGSN和BBS之间建立起紧密的联系，然后为MS提供全方位的服务，然后还能用逻辑来控制协议LLC，使得SGSN和MS之间能够联系，这就实现了移动化的管理模式以及安全管理的新功能。

GN口，该口主要是用于SGSN向MSC/VLR发送的地址信息，并且从MSC/VLR中接收到寻呼的信息，实现了分组型的业务和非分组型业务的关联性。

3 通信协议设计
通信协议的制定和实施对于通信过程的实现具有非常重要的作用，所以，我们必须根据实际情况来制定出有效的通信协议，数据包是网络通信的最基本的单位，不同的数据包有着不同的含义，对于电动汽车的运程监控系统的开发中数据包主要是包含时间信息、车辆的编号以及通信的数据等内容，这些数据是可以分为两个部分的内容的，第一种是车载智能信息单元从总线中获取的参数信息，一种数据主要是包含着指令方面的数据信息，主要是有心跳指令、连接的请求指令、历史数据回调、短信息的删除等内容，而对于不同的数据包处理则是选择不同的调度机制，这样可以极大地节省运营成本。

4 结语
随着科学技术的进步，电动汽车越来越被大多数人所接受，尤其是电动汽车远程导航系统的布局和应用，为人们生活提供了很大的便利，电动汽车作为一种新能源汽车越来越出现在人们在视野之中，而且实现了GPS和监控中心双向通信的深度结合，为电动汽车的发展提供了极大的技术支持。

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