无线通信模块在实时监控系统中的应用

摘 要 本文介绍了一种基于无线通信模块的单片机串行全双工通信系统的工作原理；重点分析了无线通信模块在单片机的控制下对图像、声音及开关量的采集、传输技术，工作状态的检测，客运车辆和指挥中心之间的无线通信过程。

关键词 无线通信模块 图像 声音传输 串行通讯

中图分类号：TN915 文献标识码：A

本设计采用卫星定位技术跟踪车辆位置，采用GPS数据采集模块获得车辆实时地理信息（如经纬度、高度、速度、时间等），采用无线通信模块获得客运车辆的轨道编号，利用无线通信技术组成网络监控系统，使指挥中心在电子地图与数据库的配合下最终实现对各车辆的实时监控。采用无线传输技术使客运车辆司机及时观察机车后方路况的清晰图像和收听车尾的声音或指挥中心给出的各种报警声。

1系统总体结构、工作过程

采用无线通信技术的车辆指挥系统由两大部分组成：车载部分和指挥中心部分。车载部分由无线收发模块，GPS数据接收、图像音频采集系统、图像音频传输系统、开关量的控制和轨道位置射频识别6部分组成。指挥中心部分由无线数据传输系统、GIS地图指挥软件和数据库3 部分组成。

客车指挥系统工作过程：车载控制部分置于客运车辆尾部，该部分安装有云台控制的摄像机，GPS数据接收，轨道位置射频识别系统。车载控制部分将摄像机拍摄的图像、车尾的声音或指挥中心给出的报警声通过无线模块传输到客运车辆驾驶室，供司机观察车尾部分和处理及时情况；车载控制部分将GPS模块接收到的车辆位置信息和利用射频识别系统识别的轨道位置，利用无线模块发射到指挥中心，指挥中心通过电子地图显示客运车辆轨迹和位置。指挥中心也可用无线模块发射、接收装置和车载控制部分交换信息。

2车载控制电路设计

2.1 GPS模块接收部分

GPS模块采用NMEA-0183通信标准格式。可完成位置测定系统定位，AT89C52微处理器接收GPS-OEM板采集的卫星定位数据，通过算法解析出所使用到的NMEA-0183语句报文。并将数据保存在确定好的存储单元中，在存储数据过程中，定义好数据位置，长度，以便被传送到指挥中心；程序通过调用存储单元中的数据，将车辆实时数据通过无线通信模块发送给指挥中心，实现客运车辆导航显示以及指挥中心的远程指挥。

2.2无线通信模块

本文所述的图像、声音传输系统及控制采用无线模块传输，通过无线电信号传送云台控制、图像和声音。和指挥中心的通信采用SMS基站模式，通过无线电信号传送GPS数据和警示数据。

2.3无线图像、音频传输系统

该系统通过无线图像、音频传输模块将车载控制系统摄像机拍摄的图像信息传送到机车司机室端显示器，以实现两端图像、语音传输。通过开关量采集模块采集机车驾驶室端云台控制器发出的控制指令，采用点对点的无线通信方式，将采集来的数据信号通过无线传输模块发送；接收端无线传输模块接收到数据后，由开关量接收与驱动模块给出摄像机与云台控制指令，以对车载控制系统摄像机和云台进行远程无线操作，让机车驾驶室工作人员观察到机车后方路况的清晰图像。

2.4图像、音频传输及控制系统

硬件系统由无线图像音频传输系统、摄像头与云台无线控制系统组成，包括无线图像音频发射模块、无线图像音频接收模块、云台控制器无线发射模块、云台控制器无线接收与驱动模块、供电电源模块。

图像、声音传输可采用ST-601型无线远程指挥系统，在传输图像的同时传输一路或两路音频信号，工作频率范围在1.0～1.6GHz。传输距离根据要求可达10km·ST-601远程图像传输系统可以实时传输高清晰度视频图像，传输距离远。

2.5开关量采集模块

由位于客运车辆的云台控制器产生11路开关量控制信号，分别为：摄像机变焦小、变焦大，聚焦近、聚焦远，光圈开、光圈关，云台上、下、左、右，自动扫描。微处理器AT89C52采用静态时钟方式，耗电量低。内部含有8KB存贮器，可以方便对其编程，进行各种操作。

3指挥中心

3.1指挥中心硬件组成

指挥中心由GSM 模块、GIS地图指挥软件和数据库三部分组成。GSM 接收模块采用韩国Fidelix 公司的CDMA工业级模块FD5105； 指GSM模块通过USB1.1接口与指挥中心系统实现物理连接，在上位机软件的支持下实现在图形化界面上下达指挥命令，经过程序处理后，利用AT 指令通过USB接口把指令串发送到指定的车载控制系统，车载控制系统接收到短信后，以中断方式通知微处理器，处理器按指令的要求完成一系列的动作（如报警信号等）。

3.2指挥中心系统软件设计

系统软件主要由三部分组成。指挥界面软件，GIS地图软件，指挥中心系统控制软件。使用VB语言完成指挥中心界面的设置，并编写控制主程序，以完成控制中心各项功能。GIS地图指挥软件接收数据写入SQLServer数据库中，数据库信息主要用于GIS地图显示及数据回放使用。GIS指挥软件通过调用电子地图控件Mapx4.0控件，与电子地图矢量三维坐标匹配，将GPS解算数据直观表现在电子地图上。

4结束语

客运车辆指挥系统可在晴天，夜晚，阴雨天气条件下，将客运车辆上的位置数据、图像、声音传送到指挥中心，能够完成对客运车辆指挥任务，二维定位平均精度高，完全能够满足需求。系统服务功能在下一步还可进一步扩展。该系统智能化、信息化程度高，覆盖面积广、稳定性高，并具有成本低廉、安全可靠和便捷等特点。

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