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CN1290105A - Gsm/cdma－gps防盗车载终端及无线电话 - Google Patents

Gsm/cdma－gps防盗车载终端及无线电话 Download PDF

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CN1290105A
CN1290105A CN99117115A CN99117115A CN1290105A CN 1290105 A CN1290105 A CN 1290105A CN 99117115 A CN99117115 A CN 99117115A CN 99117115 A CN99117115 A CN 99117115A CN 1290105 A CN1290105 A CN 1290105A
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China
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CN99117115A
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Inventor
肖虎
曾源
席剑涛
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GUANGDONG YUEJING'AN MOBILE INFORMATION CO Ltd
Original Assignee
GUANGDONG YUEJING'AN MOBILE INFORMATION CO Ltd
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Abstract

GSM/CDMA－GPS防盗车载终端及无线电话由主机和无线手柄组成,主机包括:主控制模块;G/C模块,用以进行无线数据的传输和话路的通讯;GPS模块,用以对汽车的导航定位;无线手柄通讯模块,用以手柄与主机的通讯数据转换;卫星接收天线,用以接收GPS卫星数据;电源模块,用以给所述车台提供电源;使用这种电话在GPS和GSM/CDMA覆盖的范围内能够有效地确定机动车的位置,能够有效地对特定的机动车的运动状态和运动轨迹实施跟踪、监控,能够有效地进行语音和数据通信服务,能够有效地对意外和突发情况进行报警。

Description

GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话
本发明涉及GPS，GSM(CDMA)，无线电话等，具体的说是一种GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话。
目前，机动车被盗情况日趋严重，如何对机动车进行定位和监控，已成为人们研究的课题。有的采用无线通讯网的蜂窝系统，这种定位和监控效果较差，精度不高，使用范围窄；还有的采用高架铁塔交叉定位和监控，但因为克服山峰以及城市高层建筑物的影响，需建立许多高架铁塔，而且也不能完全消灭无线电信号盲区，效果不佳。
还有一种定位和监控的方法，每个机动车都带有移动电台和综合编码器，每部电台都具有固定的编号，建立若干地面中转站，监控中心安装有固定电台、综合编码器、监控计算机和图形显示计算机，其特征在于移动电台内部装有全球卫星定位装置(GPS OEM电路板)，采用卫星通讯和地面无线通讯建立信息汇集网络，各移动对象通过GPS系统或地面中转站将移动对象的有关信息传送给监控中心的监控计算机，监控计算机将有关信息转换到图形计算机内部存储的电子地图中，并根据坐标数据加以显示。
以上种种方法都需要建立地面基站，因此限制了对机动车定位和监控的使用范围，而且投资大，很难在实际生括中投入使用。
本发明的目的就是为了克服上述技术的不足，应用现代科学技术，提供一种GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话。使用这种电话在GPS和GSM/CDMA覆盖的范围内能够有效地确定机动车的位置，能够有效地对特定的机动车的运动状态和运动轨迹实施跟踪、监控，能够有效地进行语音和数据通信服务，能够有效地对意外和突发情况进行报警。为了便于说明，GSM/CDMA以下简称为G/C。
GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话由主机和无线手柄组成，其特征在于：主机包括：
主控制模块；
G/C模块，用以进行无线数据的传输和话路的通讯；
GPS模块，用以对汽车的导航定位；
无线手柄通讯模块，用以手柄与主机的通讯数据转换；
卫星接收天线，用以接收GPS卫星数据；
电源模块(包括开关稳压电路、电池和电池充电电路)，用以给所述车台提供电源；
所述GPS接收模块，通过所述卫星接收天线收到卫星信号，交由所述主控制模块组成位置信息数据包，并按照一定的时间规律通过所述G/C模块，转换为G/C规范的无线信号，送入G/C通信网络传送到数据接收端，然后通过所述无线手柄通讯转换模块，将数据转换后发送给所述无线手柄。当有呼叫到来时，所述无线手柄通讯转换模块接收所述无线手柄传来的呼叫信号，通过G/C模块向主控制模块发出信息请求接受所述呼叫信号。
所述无线收发模块将手柄的信息调制发送给所述主机的无线收发模块，所述主机的无线收发模块将收到信号解调并将此信息转换通过串口发给所述主机的主控制模块。
由于本发明采用了现代化的电子通讯系统，集现代化卫星定位技术GPS、全球无线通讯系统G/C等技术为一体的，利用现有的G/C网进行通信，而无需重新没立基站和移动业务交换中心，与目前国内外现有技术相比，有如下特点：
1．定位精度高
由于采用了全球卫星定位系统(GPS)技术，大大提高了该系统方法的定位精度。在无人为干扰背景情况下，其定位精度可达到15米以内，是目前任何一种定位技术所不能匹敌的。
2．使用范围广
只要GPS定位和G/C覆盖的范围内，无论是在城市、野外、长途道路沿线、山地和水网地带都能正常使用。
3．使用费用低廉
使用本方法的系统无论是一次性投资还是日常运转费用都远远低于现有的任何系统。
4．方式灵活，使用方便
本发明具有多种工作方式，如显示本机所在地定位信息；将本地定位信息发送至监控中心以及与监控中心进行正常的语音通信功能，按键报警等功能。向监控中心发送定位信息无须特殊操作，移动车台可按照监控台要求自动发送或在通话的瞬间自动完成。
5．图形显示，形象直观
本发明中采用了先进的电子地图技术，使被监控的移动机动车在监控中心电脑电子地图上实时动态地显示出来。还可对电子地图进行平移、放大、缩小等操作，易于监控。
图1是本发明的硬件结构示意图；
图2是本发明的主机信号流程图；
图3是本发明的无线手柄的硬件结构示意图；
图4是本发明的主机电路图；
图5是本发明的GPS天线检测电路图；
图6是本发明的主机看车电路图；
图7是本发明的主机报警电路图；
图8是本发明的备用电池工作原理图；
图9是本发明的主机主电源电路图；
图10是本发明的主机辅助电源电路图；
图11是本发明的主机GPSOEM电源电路图。
下面结合附图和实施例详细说明。
如图1所示，GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话由主机和无线手柄组成，主机包括：
主控制模块；
G/C模块，用以进行无线数据的传输和话路的通讯；
GPS模块，用以对汽车的导航定位；
无线手柄通讯模块，用以手柄与主机的通讯数据转换；
卫星接收天线，用以接收GPS卫星数据；
电源模块(包括开关稳压电路、电池和电池充电电路)，用以给所述车台提供电源；
在本发明中，要强调的两个最重要的特征是定位和通讯，车台的定位是通过所述GPS接收模块，通过所述卫星接收天线收到卫星信号，交由所述主控制模块组成位置信息数据包，并按照一定的时间规律通过所述G/C模块，转换为G/C规范的无线信号，送入G/C通信网络传送到数据接收端，然后通过所述无线手柄通讯转换模块，将数据转换后发送给所述无线手柄。以此来判断车辆是否启动并移动。
当有呼叫到来时，所述无线手柄通讯转换模块接收所述无线手柄传来的呼叫信号，通过G/C模块向主控制模块发出信息请求接受所述呼叫信号。
主控制模块通过串口轮流查询G/C模块、GPS模块和无绳电话的无线收发模块发来的信息，以确认各模块的工作状态，并进行相应处理。例如定时从CPS模块接收本机定位(包括位置、时间、速度)信息，定时询问无绳电话收发模块以确认手柄是否有诸如申请通话或申请报警等动作，定时询问G/C模块是否有输入申请等，利用G/C网与总控中心通讯或与用户要求的某个电话终端通讯。
如图2所示，通过主控制模块与G/C的DTMF接口，使整个车台能通过G/C网的语音通道传送数据给总控中心。在发送的过程中，GPS模块接收GPS卫星信号并解算得到当前位置后，车台数据发送端将数据送入CPU，经CPU重新编码，DTMF把这些编码后组成的数据转换为对应的50ms-100ms的DTMF音频串，再经G/C模块的音频输入调制后，送入G/C网进行传输。在接收的过程中，GSM模块收到的音频信号经DTMF的识别，存储，经由CPU提取，完成数据的接收过程。
如图4所示，U2(W78E58)是52系列的单片机，DTMF编解码电路选用MITEL公司的MT8888系列芯片(U4)。
主机的工作要点是通过双音多频(DTMF)信号来传送GPS定位，在主机的数据发送端，GPS定位单元(U1)接收GPS卫星信号并进行解算得到当前位置，通过串行通信接口的发送端TXD(U1的5脚)送到主控芯片W78E58(U2)的串行输入端RXD(U2的10脚)，主控芯片(U2)将接收到的数据进行重新编码，组成数据包存入数据缓冲区待发送。当U2内部计时器计到发送周期时，从U2的26脚给出一个低电平，该脚和双音多频发送/接收芯片MT8888(U4)的片选端10脚相连接，该端为低电平有效，因此被选通，同时G/C模块的RX2端被打开，U2通过该端口送入呼叫指令，G/C模块产生一个电话呼叫，呼叫通过G/C网络被连通后，连通响应通过G/C模块的TX2端U5的P1脚送入U2芯片，U2接收到这一响应后将其内部数据缓存区的数据包通过其39脚-36脚的4位数据线送入U4的17脚-14脚，经U4片内转换，将该数据转变为对应的高低频组的双音频信号，经U4的音频发送端8脚输出到U5的音频输出端P7脚，再经G/C模块转换为G/C规范的无线信号，送入G/C网进行传输。当数据发送完毕，收到数据接收端的确认后，挂断线路，发送结束。
在数据接收端，当有呼叫到来时，G/C模块收到呼叫后，在U5的P1脚产生呼叫信号，告之U2有数据发送请求。U2接到该请求后，通过U5的P1脚取出应答信号，同时在26脚给出一个低电平选通U4，在U4的2脚接收G/C语音信道送来的DTMF信号，将该信号在U4内部转换后，变为4位数字信号从17脚-14脚馈送到U2的39脚-36脚。U2将接收到的数据存入其内部缓存待处理。当收到发送端传来的“EOF”数据表示发送端已送完所有数据，此时，U2发出“OK”确认信号，然后挂断线路，接收结束。
电路内U3为一多串口控制器，由U2的7，8脚控制，以根据电路的不同工作状态选通GPS或G/C模块的串行输入输出端口。
为了防止卫星接收天线被剪断后，影响车台的定位，本发明专门设计了对GPS天线的检测电路，如图5所示。整个检测电路以一个光耦为核心，光耦一端通过上拉电阻接+5V电源，另一端则接OEM板以及GPS天线，还有一端则通过74573锁存器接入主控制模块。正常情况下，光耦是导通的，此时，A点为低电平，如果GPS天线被剪断，光耦截止，A点变为高电平，触发车台主机的告警。
在无线电话座机与主控制模块的连接中，共有8条线，其中两条为TTL的异步串行数据线，两条握手信号线，音频输入输出各一条线，+5V电源线一条，地线一条。在无线手柄没有通话时，主控制模块通过串口查询各个子模块，在手柄申请话务并由主控制模块接通后，关闭串口通讯，由两条握手信号线完成无绳手柄座机与主控制模块的通讯，在通话结束后，恢复串口通讯。
此发明的G/C-GPS车台的主要功能是提供车辆的报警服务，而通话服务不能破坏报警服务，为达到此目的，主机与无线手柄之间的数据通讯就要求非常严格，所以此发明中定义了严密的通讯交互协议，通过与主机进行通讯交互，实现主机对无线手柄上话路输入，话路输出的通断控制。
无线电话手机与座机间在48M的频点上通讯，共有十个可用频点，无线电话手机与座机在开始通话时自动选择一个空闲信道进行通讯，座机识别手柄传过来的命令，执行相应动作，并将主控制模块对手柄的要求回复给手柄。如果手柄要求通话，则拨通G/C，将G/C的音频通道与座机的音频通道连接，实现手柄通过G/C网与远地用户通话。
如图3所示，无线手柄的硬件构成包括：
微处理器(CPU)；
无线通讯收发模块，用以和所述主机进行无线通讯数据的收发；
多个控制键；
液晶显示模块；
语音通道；
所述微处理器处理键盘扫描并处理相应功能键，
在主机与无线手柄的通讯过程中，主机每3秒访问一次手柄，手柄被动应答主机的访问，但这就产生了一个问题，在通话时，串口信号对话音信号产生干扰。为了解决这个问题，这里专门设计了一条握手信号线(P2.7)，在主机开通与无线手柄的话路后，检测此端口信号，一般情况下，此端口电平为高，在手柄需要与主机通讯时，手柄置此握手信号线一个有效低电平，主机恢复对手柄的询问。
在正常情况下，主机每3秒询问一次手柄“ATG”，手柄对主机没有要求，则回答“JAC”，若主机收到了外部呼叫，此时，主机发给手柄“ATR”，通知手柄有振铃信号，手柄接收到此询问，回答主机“JAE”，直到手柄响应摘机回答主机“JAD”，通话开始，绿灯长亮，主机停止“ATG”查询，等待手柄的握手信号线变成低有效电平，然后重新“ATG”询问手柄信息。
为了方便用户，本发明具有基本的通话功能，例如，用户通过按下数字键和“摘/挂”机键，可以进行电话呼叫或接听电话；通过“重拨”键可以自动重拨上次的拨号；用户在汽车行驶过程中，需要打听某个地方的具体位置，或者询问到达目的地的具体路径，只需按下手柄的“中心电话”键，然后按下“确认”键，即可与控制中心取得联系；如果用户遇到紧急情况，需要求救，用户键入三次“中心电话”键即可实现。
作为车辆报警装置，此无线电话机有两项特殊的功能：其中之一是给用户提供了看车服务。看车服务分两种：区域看车和定点看车。所谓区域看车，就是用户通过总控中心申请区域看车范围，在用户车辆跑出申请的区域后，车台向用户提出报警，如得不到及时解除，将向系统提出报警。所谓定点看车，就是当用户离开汽车后，由我们的系统来帮助用户看守汽车，如果汽车出现任何不正常的情况，总控中心将会告警或者直接与用户取得联系。要求用户在离开汽车前，按下手柄的“定点看车”键，然后按下手柄的“确认”键，此时，手柄在主机“ATG”询问下回答主机“JAJ”，表示用户申请定点看车，主机收到此回答，把信息发送给系统，同时，手柄绿灯闪烁数下后长亮，提示用户主机已经进入定点看车状态。
无论是区域看车还是定点看车，看车的区域都是由汽车位置信息的经纬度来确定的。如图6所示，区域看车时，用户申请了区域后，此区域的经度，纬度作为数据信息保存在车台中，而汽车所在位置的经度，纬度随汽车的移动在不停的变化，若汽车位置的经纬度超出了看车区域的经纬度，车台会告警。定点看车时，只是把看车区域的经纬度缩小至汽车定点位置的经纬度。
当用户要求主动解除定点看车服务时，按下手柄的“定点看车”键，然后输入用户的六位密码，再按下“确认”键，此时，手柄在主机“ATG”询问下，把这些数据信息排成队列“JAKxxxxxx”发送给主机，主机收到此信息，确认用户密码后，解除定点看车服务，手柄绿灯置灭，手柄恢复正常状态。
另外一项特殊功能就是车辆的报警服务。
车辆的报警服务分为两种：一种是车台对汽车的直接报警控制，另一种是系统对汽车的报警。但这两种报警都需通过主机与手柄的通讯交互传达给手柄，然后由手柄发出信息提示用户。而车辆报警的解除也存在两种方式：一种是用户主动解除报警，另一种是由车台解除报警。车台对汽车的报警控制如图7所示。车台对汽车的报警控制主要有汽车电喷电路控制，告警灯控制。汽车电喷电路控制选用一颗继电器对原汽车电喷控制电路进行通断控制，从而达到控制汽车发动机，实现自动停车的目的。告警灯的控制同样选用一颗继电器将汽车的+12V电源接通给汽车的左，右转向告警灯，从而实现对汽车告警灯的控制。
当汽车在行驶过程或定点看车的过程中，出现不正常的情况，车台会主动告警，此时，主机向手柄询问由“ATG”改为“ATM”，发出告警通知，手柄接到此信息后，发出“嘀，嘀，嘀……”的报警声及红灯不停闪烁，提示用户处于告警状态，并且在每次主机“ATM”询问时，回答“JAG”。当车辆运行正常以后，车台会主动解除告警，此时，主机停止发“ATM”询问，继续发“ATG”询问，手柄接到“ATG”恢复回答“JAC”，同时，关闭告警显示和报警声。如果用户主动要求解除告警，用户在告警显示下，输入六位密码，然后按下“确认”键，此时，手柄在车台“ATM”询问下，回答主机“JAHxxxxxx”，主机接到此信息，确认用户密码后，解除告警，重新向手柄发“ATG”询问，手柄恢复正常状态。
除以上叙述的各项功能之外，本发明的车台电源模块的设计也具有一定的特点。整个电源模块的构成如图8所示，包括电池、主电源、辅助电源、GPS OEM板电源以及电源短电检测电路。每个电源都由汽车电瓶直接供电，电池是一个准永久性备用电池，分别通过电源线与其他电源相连。正常情况下，由外部电源给车台供电，并给电池充电。当外部电源断电时，由电池给主机暂时供电，同时主机检测电路随时检测外部电源的工作情况，当检测到外部电源断电时，启动报警。
电源模块中，主电源电路采用MAX724/MAX726，如图9所示。MAX724/MAX726是单片，双相性，PWM，开关型DC-DC变换器。MAX724输出电流5A，MAX726输出电流2A。它的主要性能如下：
·输入电压8V至40V，H型可高达60V；
·5A功率开关(MAX724)；
·2A功率开关(MAX726)；
·输出电压2.5V至40V，H型为2.5V至50V；
·100KHz开关频率
·8.5mA静态电流
主电源输入采用两路备份方式。一路V-BAT-IN为汽车电瓶电源输入。另一路CAR-START-IN为汽车启动后供电电源输入。这两路电源分别通过二极管(D2，D3)产生V-IN，以保证V-IN在V-BAT-IN和CAR-START-IN中有一路有电的情况下，设备仍能正常工作。
V-IN为12V/24V电源，它为GPS-VCC、报警按键扫描、GSM通信模块等提供电源支持。
VCC为5V电源，它是车台的主工作电源。
在辅助电源的设计中，辅助电源电路采用CW78M05，如图10所示，三端5V固定输出稳压器。CAR-START-IN经过二极管(D7)得到CAR-START-VIN，CAR-START-VIN为12V，是为对汽车以及通话手柄控制继电器供电。CAR-VCC为5V电源，它主要对两个发光二极管、蜂鸣器、手柄通讯电路(U12)供电，同时它作为汽车启动的信号被CPU采集使用(U11.2)。
在GPS OEM板3.3V电源电路设计中GPS OEM板3.3V电源电路采用MAX724/MAX726(7引脚T0-220封装)，如图11所示，其基本原理性能同主电源电路，只是增加了SHUT关断控制。V-IN为12V电源输入，GPS-VCC为GPS OEM板用3.3V电源，GPS-VCC-CTRL为CPU对GPS-VCC输出控制信号。
虽然已用其最佳实施例描述了本发明，但要理解本发明并不局限与该实施例而是可在本发明的精神范围内用其他不同方式加以实施。用有线手柄替换无线手柄，可在一定程度上降低成本。

Claims (6)

1、GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，由主机和无线手柄组成，其特征在于：主机包括：
主控制模块；
G/C模块，用以进行无线数据的传输和话路的通讯；
GPS模块，用以对汽车的导航定位；
无线手柄通讯模块，用以手柄与主机的通讯数据转换；
卫星接收天线，用以接收GPS卫星数据；
电源模块，用以给所述车台提供电源；
所述GPS接收模块，通过所述卫星接收天线收到卫星信号，交由所述主控制模块组成位置信息数据包，并按照一定的时间规律通过所述G/C模块，转换为G/C规范的无线信号，送入G/C通信网络传送到数据接收端，然后通过所述无线手柄通讯转换模块，将数据转换后发送给所述无线手柄。
当有呼叫到来时，所述无线手柄通讯转换模块接收所述无线手柄传来的呼叫信号，通过G/C模块向主控制模块发出信息请求接受所述呼叫信号。
2、如权利要求1所述的GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，其特征在于：无线手柄将用户按键信息调制到48M上，主机将此信息解调并识别，如需要接通G/C模块，将无绳手柄拨号信息转换成标准“ATG”命令发给G/C模块，接通话路后，无线手柄的音频信号将调制到48M上，被车台解调后在送入G/C模块，被调制到900M，通过G/C网送到远地接收用户端。
3、如权利要求1所述的GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，其特征在于：主控制模块与G/C的DTMF接口，使整个车台能通过G/C网的语音通道传送数据给总控中心；在发送的过程中，GPS模块接收GPS卫星信号并解算得到当前位置后，车台数据发送端将数据送入CPU，经CPU重新编码，DTMF把这些编码后组成的数据转换为对应的50ms-100ms的DTMF音频串，再经G/C模块的音频输入调制后，送入G/C网进行传输；在接收的过程中，GSM模块收到的音频信号经DTMF的识别，存储，经由CPU提取，完成数据的接收过程。
4、如权利要求1所述的GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，其待征在于：主控制模块中的检测电路以一个光耦为核心，光耦一端通过上拉电阻接+5V电源，另一端则接OEM板以及GPS天线，还有一端则通过74573锁存器接入主控制模块。
5、如权利要求1所述的GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，其特征在于：无线电话座机与主控制模块的连接方式，其中两条为TTL的异步串行数据线，两条握手信号线，音频输入输出各一条线，+5V电源线一条，地线一条；在无绳手柄没有通话时，主控制模块通过串口查询各个子模块，在手柄申请话务并由主控制模块接通后，关闭串口通讯，由两条握手信号线完成无绳手柄座机与主控制模块的通讯，在通话结束后，恢复串口通讯。
6、如权利要求1所述的GSM/CDMA-GPS防盗车载终端及无线电话，其特征在于：电源模块包括电池、主电源、辅助电源、GPS OEM板电源以及电源短电检测电路，每个电源都由汽车电瓶直接供电，电池是一个准永久性备用电池，分别通过电源线与其他电源相连，正常情况下，由外部电源给车台供电，并给电池充电；当外部电源断电时，由电池给主机暂时供电，同时主机检测电路随时检测外部电源的工作情况，当检测到外部电源断电时，启动报警。
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