基于CDMA的车载监控系统的设计与实现

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摘要：近些年来，计算机网络技术、数据库技术、移动通信技术及空间信息技术得到了迅速的发展，从而为现代车载监控系统的相关研究提供了基础条件。车载监控系统是将地理信息系统技术、空间定位技术、现代通信技术相结合所形成的一种综合性系统。而基于cdma的车载监控系统则是将CDMA视作对无线数据进行传输的车辆监控手段。从CDMA技术出发，就这一车载监控系统的设计与实现进行分析。

关键词：CDMA　车载监控系统　设计　实现　分析

中图分类号：TN91　文献标识码：A　文章编号：1007-3973(2011)006-087-02

当前，对于无线通信网络应用问题的研究已经越加受到关注，如何降低成本，最大限度地整合现有网络资源，尤其是对于移动物体的加以监控始终是这一监控系统的焦点。CDMA本身具有独特的网络，进而脱离了GPS系统的限制，实现了自身的定位服务，并且其终端严格同步于网络，从而使得监控信息和定位信息的传输能够实现。

1　CDMA技术概述

1.1　CDMA通信技术概述

CDMA通信技术是将先进的无线扩频技术通过多址接入的方式应用于数字通信中，从而使得其用户能够在同一频阶、同一时间依据编码的差异来获取业务信道。通过多址技术的应用使得其众多客户能够对通信线路共同使用，实现信号多址分路的途径有三种，分别是时分多址、频分多址及码分多址三种形式，而频分多址技术既是我们通常说的CDMA。CDMA的通信是依靠不同频率的信道来实现的，将整个可分配频道进行多个无线电信道的划分，每一个信道负责一路控制和话音信息的传输。

1.2　CDMA定位技术概述

CDMA定位技术基本上包括Cell ID技术、AOA技术、TDOAFFOA技术及AFLT／IPDL技术及AGPS四种形式。这四种定位技术，都是通过对无线电波信号参数的接受和测量，并利用定位算法，来对其移动终端位置加以测量。此外，值得注意的是，一般情况下，测量的参数包括信号强度、传播时间及角度等。

2　基于CDMA车载监控系统的设计

基于CDMA车载监控系统中关键设计是CDMA无线通信模块，论文选用的模块具有国际领先的先进水平。

2.1　设计过程

由于车载系统是一个特殊的系统，涉及到相对更复杂的环境干扰、频繁的启动，以及机械的振动等因素，只有稳定运行的系统，才能确保电子监控系统平稳可靠，同时可有效地减少使用人员和系统维护人员的麻烦。传统的PC构架(工控式系统)或居于一些开放式平台开发的系统(Windows、Linux等)由于其自身的原因，其稳定性受到质疑。因此选择采用工业级专用高速嵌入式数字信号处理器和高可靠的嵌入式实时操作系统(WinCE)，是系统稳定可靠的有力保证。

设计选择ARM9S3C2440作为微处理器，通过处理器串口向通讯模块下发指令，这种程序实现了控制工作方式、查询模块状态、维护和设置通讯连接及发送和接受通讯数据等功能。将CDMA通讯模块设置自己的命令集，由外部设备来对其进行控制，由用户在命令模式下输入分析和执行的指令，并有为主机为目标发送相应代码。CDMA是公众电话接入网的一种，同时也是具有高智能特性的通信终端，内部设有微控制器，功能完善，其终端的一切操作均由AT指令来进行控制，例如挂机、拨号、链路连接和参数设置等。此外，还应设置AT指令的补充部分，以用于特殊操作的实现。车载监控系统程序执行时，应首先对CDMA模块和ARM9主控模块进行初始化，检查其模块和SIM卡工作转台，若正常，则进行网络连接，反之只对错误信息判断程序加以执行。在检查其硬件和启动之后，利用通信模块系统对CDMA网络进行搜索，网络连接成功后直接连接系统服务器。硬件模块包括了CMOS摄像头MT9M111、Altera FPGA、统宝液晶屏TD036THEA3、SDRAM、时钟复位模块和配置模块。结构图中CMOS摄像头用于实时接收视频信号；LCD用于实时显示视频数据；时钟复位模块用于提供相应的系统时钟和复位信号；SDRAM用于缓冲视频数据，由于FPGA为易失性器件，即上电后需要从外部读入程序才能进行功能控制，配置Flash用于缓冲程序。

系统图像的压缩、解压缩技术从WAVELET、M-JPEG、MPEG1、MPEG2、MPEG4、H.263、H.264一路演变发展过来，尤以MPEG4成为当今视频监控的主流，其既具有DVD级(MPEG2)高清晰画质，又在同等画质MPEG2下存储容量减少1／3到一半。其它的压缩、解压缩技术要么技术不先进，画质达不到监控要求，要么仅为概念其核心仍为MPEG4，目前国外的视频监控类产品中MPEG4占据主导地位，图像的压缩、解压缩处理芯片，市场上也分有纯硬件处理芯片和DSP+压缩算法处理模式。其中以纯硬件处理芯片较好的解决了音视频同步问题，是安防监控应用的首选。而DSP+算法的方式，除音视频同步问题需解决外，还需解决算法优化、处理能力等一系列问题，其可靠性受到质疑。

2.2　系统中心服务器和车载终端的连接

连接建立之后通过车载终端进行中心服务器登录，并向中心服务器的车载终端发生相关标识。中心服务器接受到登录信息后，两者间就建立了对应的连接关系。此时，车载终端进行成功信息的发送，反之则发送失败的信息。在系统设计时，我们以飞凌公司的ARM9作为本系统的核心器件，以统宝公司的3.6寸液晶屏TD036THEA3，进行图像的显示。

对于统宝的TD036THEA3液晶显示屏控制，主要就是对如下输入信号进行控制，表对各个引脚进行说明。

3　基于CDMA车载监控系统的实现

在设计阶段性结束时用设计软件包对这些程序进行仿真测试，模拟实际物理环境下的工作情况。而其中对于功能仿真仅对逻辑功能进行测试模拟，以了解其实现的功能是否满足原设计的要求。

3.1　位置查询功能

车载位置查询功能的实现涉及到车载监控系统的监控中心、车载终端及通讯网络三个方面，主要包括查询请求的发送、定位、信息返回、信息处理及误差处理。车载台利用无线通信模块对来自于监控中心的指令查询加以接受，并通过芯片上的接口对接收器收到的最晚输出信息加以查询，提取信息后，随之通过CDMA通信模块向监控平台进行定位信息和回应信号的发送。监控中心则利用通讯串口所接受的车辆目标位置信息进行必要的提前处理，对其中的经纬度信息进行提取，以实现车辆实际位置的实时显示。值得注意的是经由互联网和无线信道的传输，信息数据难免出现误差，出现误码，因此，车载监控系统必须在基于地图信息的基础上对这些数据进行处理。

3.2　系统其他功能

车载监控系统的实现得益于稳定实时的CDMA无线通信能力，主要包括对车辆信息的管理、车辆信息的查询、车辆轨迹的回访、巡线路线的锁定、最近车辆的位置查询、日常状态的告警及日常行车的报告。这些系统功能的实现是也正是车辆监控系统自身特色所在，在其实际设计应用过程中，有效结合通讯技术和定位数据，从而使得这些功能得以更好的细化和发挥作用。

参考文献：

[1]肖杰，车载监控系统关键技术的研究与实现[J]，信号与信息处理，2008(5)

[2]李小红，基于移动网络技术的车载导航监控系统[J]，微电子学，2007年6期

[3]周霞，基于CDMA网络的车辆监控系统的研究与设计[J]，计算机应用技术，2008(11)