1、基于 FPGA的防盗定位追踪系统 gps 定位系统原理（gps 定位系统原理） 搜求 2009-11-1719:07出处：中华电子网作者：孙希伟、胡文超、耿玉杰 GSM通信体系为传输需求的各种信令，设立了多种特为的专揽信道。（gps 定位系统原理）GSM 通信收取一向费用，但通信阻隔长，物化角少，无妨实现全球通信，无论两末端相距多远都无妨听任 GSM不断通信。（gps 定位系统原理）1、体系幻想GSM(GlobalSystemforMobileCommunications)为全球挪移通信体系，是一种滥觞于欧洲的挪移通信技巧尺度，其开拓目标是让全球各地无妨平居愚弄一个挪移电话搜求尺度，让用户愚弄
2、一部手机就能行遍全球。（gps 定位系统原理）GSM 通信体系为传输需求的各种信令，设立了多种特为的专揽信道。（gps 定位系统原理）GSM 通信收取一向费用，但通信阻隔长，物化角少，无妨实现全球通信，无论两末端相距多远都无妨听任 GSM不断通信。（gps 定位系统原理）所感到了实现长阻隔的对物品的跟踪，我们选择了 GSM模块不断通信。（gps 定位系统原理）功效与指标1)防盗功效：这是设计本体系的终于目标。（gps 定位系统原理）将防盗目标末端放到守御被盗的物品上，当物品流失后，按下追寻指挥末端上的按键后，无妨在 LCD液晶屏上看到防盗目标末端相对于追寻指挥末端的地位和方位，从而到达防盗的目
3、标。（gps 定位系统原理）2)定位功效：这是本体系的最基础功效，它是实现防盗功效的一个步骤，当用户按下追寻指挥末端上的按键后无妨在液晶屏上显示自身经纬度，从而实现对自身的定位。（gps 定位系统原理）3)追踪功效：这是本体系的扩大功效。（gps 定位系统原理）防盗目标末端除了举动防盗器之外还可用作定位器，将防盗目标末端放到需求追踪的目标上，听任追寻指挥末端无妨准确的昭着追踪目标的地位从而对追踪目标不断及时追踪。（gps 定位系统原理）指标：本体系所产活的误差首要是由 GPS信号领受器导致，因为体系所愚弄的 GPS信号领受器属于较低端的信号领受器，讯息误差大约在 5米左右，所以本体系仰求实现追
4、寻指挥末端对防盗目标末端的定位，相对阻隔误差不带头 10米，追寻指挥末端对自身经纬度不断定位误差不带头。（gps 定位系统原理）2、实现原理体系原理当按下追寻指挥末端上的按键时，追寻指挥末端听任 GSM模块向防盗目标末端发出请求讯息，防盗目标末端领受到该讯息后，听任 GPS信号领受器领受卫星信号，FPGA 听任 DTE接口接管该讯息并在 GPS模块中得到出经纬度讯息，该讯息在加密模块中不断加密然后又听任开拓板上的 DCE接口传赋予GSM模块，GSM 模块将该讯息发赋予追寻指挥末端，追寻指挥末端听任 GSM模块领受该讯息，并在解密模块中对讯息不断解密，同时用与防盗目标末端一样法子深信自身地位，防
5、盗目标末端传来的地位讯息和追寻指挥末端自身接管的地位讯息一并传入相对地位计算模块。（gps 定位系统原理）在相对地位计算中追寻指挥末端计算出两末端的相对地位以及防盗目标末端相对于追寻指挥末端的方位。（gps 定位系统原理）体系原理示意图如图所示。（gps 定位系统原理）图体系原理示意图各模块实现原理2.UART 模块实现原理本体系的 UART模块是在 EDK环境中开拓结尾，利用了开拓环境所供给的uartns550_v1_00_b驱动圭表，该驱动供给了发送函数voidXuartNs550SendByte(Xuint32BaseAddress,Xuint8Data)和领受函数unsignedint
6、XuartNs550RecvByte(Xuint32BaseAddress)。（gps 定位系统原理）从而使圭表无妨听任 Uart每次发送领受一个字节的数据。（gps 定位系统原理）.2 经纬度得到模块原理倘使装备和卫星的通信正常，无妨领受到如下格局的字符数据：GPRMC,204700,A,N,W,170698,E*6En。（gps 定位系统原理）数据解说如下：GPRMC 代表 GPS到差的最短数据,代表纬度值，N 表示北纬，S 表示南纬;代表经度值，W 表示西经，E 表示东经。（gps 定位系统原理）在领受过程 receive中收到“n”之后，表示收到一条完整的讯息。（gps 定位系统原理）
7、体系在 voidGPS_parse(GPS_INF度*GPS)方法中不断数据的解析，若信号适用则得到 GPS信号中的经纬度讯息。（gps 定位系统原理）GPS信号的经度纬度是字符串典型，需求转动为 double典型。（gps 定位系统原理）.3GSM 模块实现原理GSM 专揽圭表最根柢的实现原理是听任Xuint8XUartNs550_RecvByte(Xuint32BaseAddress),voidXuartNs550_SendByteuint32BaseAddress,Xuint8Data)两个函数实现的。（gps 定位系统原理）这两个函数对数据的接管与发送都是湮塞的，该湮塞机制确保了发送与
8、接管的数据不会流失。（gps 定位系统原理）综上所述，听任愚弄这两个根柢的串口通信函数，实现了 FPGA对 GSM模块的专揽，从而实现了对短讯息的领受与发送。（gps 定位系统原理）AT 敕令是被普遍选择的调制解调器敕令讲话，它供给了计算机或末端对调制解调器的专揽接口。（gps 定位系统原理）在GSM模块的应用中，AT 敕令实现了对 GSM大多数的操作专揽，本体系即愚弄了 AT指令集对 GSM不断专揽。（gps 定位系统原理）.4 加密解密模块实现原理本体系选择 DES加密算法。（gps 定位系统原理）DES 算法把 64位的明文输入块变为 64位的密文输出块，它所愚弄的密钥也是 64位。（g
9、ps 定位系统原理）首先，DES 把输入的 64位数据块按位重新搅浑，并把输出分为L0、R0 两部分，每部分各长 32位，并不断前后置换(输入的第 58位换到起初位，第 50位换到第 2位，依此类推，厥后一位是原本的第 7位)，终于由 L0输出左 32位，R0 输出右 32位，依据这个准则驰过 16次迭代运算后，得到L16、R16，将此举动输入，不断与初始置换相反的逆置换，即得到密文输出。（gps 定位系统原理）本体系对加密模块以函数调用的法子加以实现。（gps定位系统原理）3、体系测试本体系基于 GPS和 GSM技巧在 FPGA开拓板上实现了追踪和定位的功效，为了检测体系的的功效并找出其中的
10、不够，我们拟定了具体的测试幻想，并对纷歧环境下体系的性能以及体系的容错性不断了测试，依据测试的数据对体系的性能做出了客观的评价，极端闪现了体系的优处也找出了体系的不够。（gps 定位系统原理）体系自测试幻想(部分)斟酌到两个末端的阻隔大概会影响到效果合理度(因为阻隔较短时，GPS发送的两末端的经纬度相差会很小，进而会造成较大误差)，所以我们使两末端的阻隔在 207800m 规模内变更，测量纷歧阻隔下的阻隔误差和方位角度误差。（gps 定位系统原理）另外，我们还斟酌到末端所在的环境(如地理环境、气候形态等)大概会对 GPS以及 GSM的做事产活影响，所以我们也在纷歧的地理环境以及气候形态下对体系
11、性能不断了测试。（gps 定位系统原理）体系测试效果(部分)测试数据阐发本体系选择 GPS和 GSM受气候等自发因素影响较小，所以无论是在晴天也曾下雨天都能够实现追寻指挥末端对防盗目标末端的精辟信位。（gps 定位系统原理）因愚弄的 GPS定位体系质量较差，当两末端相距较近时相对误差过大。（gps 定位系统原理）但此情形下已没有必要听任本体系追寻防盗目标末端，可直接听任肉眼察看找到。（gps 定位系统原理）4、特色讯息安全性高，这是本着述的一大特色。（gps 定位系统原理）一忽儿市场上的防盗定位产品，大多没有看待追踪的物品的经纬度讯息不断加密，这样讯息倘使被第三方截获，物品的安全很大概受到挟制
12、。（gps 定位系统原理）而本着述在很大水准上补充了这一短处。（gps 定位系统原理）起初，对传输的经纬度讯息将其加密后传输，守御物品的地位讯息被第三方截获并被仇隙修正或利用;第二，GSM 通信干部就有很好的防盗才能，在对讯息加密的基础上，利用 GSM通信的这一特点进一步保护了讯息的安全性。（gps 定位系统原理）受气候等表象因素的影响校这是由 GPS和 GSM的特点决议的。（gps 定位系统原理）首先 GPS信号不会受到油腻云层、大雾、下雨和下雪等不良气候的影响，GPS 信号的波长足以让它穿越空气中的各种劝止物，换句话说，多数毒辣气候恢复不会对 GPS的正常做事产活影响;再就是 GSM通信也
13、几乎不受多数灾害气候的影响。（gps 定位系统原理）定位追踪的适用阻隔较远。（gps 定位系统原理）所谓定位追踪的适用阻隔，在此处无妨明了为两末端均能领受到各自一忽儿地位的适用经纬度信号并能正常地通信时，两末端的相对阻隔。（gps 定位系统原理）首先 GPS的适用定位规模是全球性的，在绝大多数情形下，GPS 都能供给适用而准确的经纬度地位，从而保护了体系所用的地位数据的时效性，进而增大了定位追踪的适用阻隔。（gps 定位系统原理）其次，GSM 通信也具有全球化的应用，无论通信阻隔的长短，GSM 都能所保护传送的讯息具有卓越的日后性与正确性。（gps 定位系统原理）成本较低。（gps 定位系统原
14、理）Spartan-3E 系列的器件密度规模为 10万到 160万体系门，其单位逻辑单元的成本是 FPGA行业中最低的。（gps 定位系统原理）Spartan-3E 器件在业界起初个突破了 2美元的 10万体系门售价和 10美元的 100多万体系门售价的极限。（gps 定位系统原理）所以尽管本体系包括的各模块都比拟繁复，外围器件较多，但由于总共体系基于Spartan-3E且 Spartan-3E供给了丰硕的外围装备接口，因此体系各部分均得到了很好的实现，残余利用了 Spartan-3E开拓板的高性价比个性。（gps 定位系统原理）本着述的可扩大性强。（gps 定位系统原理）当然本着述恢复实现了
15、定位追踪功效和根柢的人机交互功效。（gps 定位系统原理）但由于开拓韶华有限，仍有一些功效无妨进一步被扩大完美，所以本着述的性能仍具有很大的提腾飞间。（gps 定位系统原理）例如在功效扩大方面，利用 Spartan-3E的壮大功效，无妨不断一对多通信，这样就无妨实现对多个物品的同时跟踪，极大地扩大了体系的应用价值;人机交互方面，本体系利用的是开拓板供给的162LCD和仅仅几个按键，末端与用户的交互功效有限，因此恢复可改用VGA显示，键盘输入及语音对人机交互功效不断扩大，这样会极大丰硕本着述的功效及应用途所，扩大其市场远景。（gps 定位系统原理）联合 2009年三大运营商的市场表示与资源才能，做出果敢料想，看看2010年的通信市场会形成什么？举动新上任的 CEO，王宁国能否对铁板一块的焦点层不断厘革将成为以来中芯国际是否固守的环节。（gps 定位系统原理）（gps 定位系统原理）
