崔汉楚　张曦月　陈斯

摘要：鉴于OFO共享单车定位方式的局限性，设计了一种基于GPRS网络的共享单车的定位系统。设计以MC9S08AW60微控制器为主控单元，利用GPS进行实时定位，通过GPRS进行无线数据传输，在手机等移动端准确定位OFO的位置。

关键词：AW60单片机;定位;GPRS/GPS模块

中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0170-02

0 引言

共享单车以其轻快便捷的优势成为越来越多都市人群短途出行的首选，但其带来的资源浪费与乱停乱放导致的空间占用却日益严重，通过研究GPS和GPRS网络的无线数据传输对OFO（OFO Sharing Bicycles，小黄车）进行实时定位，可有效防止由OFO的丢失造成的资源浪费及社会问题。

1 总体设计

本系主控芯片采用飞思卡尔MC9S08AW60处理器，GPS/GPRS 模块采用A9G芯片，由GPS接收器接收卫星定位数据，通过串行通讯的方式，输入并缓存至微控制器的可读写存储器RAM或外置TF卡中[1]，再通过GPRS传送位置信息到手机终端，系统总体方案如图1所示。

2 OFO终端电路设计

OFO终端硬件电路主要由微控制器模块、GPS/GPRS定位模块和通讯模块、电源等模块组成。其硬件总体结构框图如图2所示。其中电源模块可采用3.7/4.2V大容量锂电池为微处理器及GPS/GPRS模块来供电。

2.1 微控制器模块

系统以飞思卡尔 MC9S08AW60微控制器作为主控模块，其内部集成的时钟生成器电路可将系统总线拉高至20MHz，并含有60K Flash空间。AW60用于处理GPS接收到的地理位置信息和时间信息，并通过GPRS发送到移动终端，方便用户即使获取位置。

图3为MC9S08AW60微控制器的最小系统电路，主要包括电源电路、晶振电路、BDM下载电路及复位电路等。

2.2 GPS/GPRS模块

GPS/GPRS模块采用安信可的A9G芯片，其芯片图如图4所示。A9G是一个完整的四频GSM/GPRS模块，它支持GPRS和GPS/AGPS技术，并集成在一个紧凑设计的SMD封装中，大大节省了客户开发GNSS（Global Navigation Satellite System，全球导航衛星系统）应用的时间和成本。A9G可广泛应用于各种物联网场合，适用于家庭自动化、工业无线控制、可穿戴电子产品、无线位置感知设备、无线定位系统信号以及其它物联网应用，是物联网应用的理想解决方案[2]。

GPS是基于24颗人造定位卫星的全球无线定位导航系统，起着随时随地提供导航、测量、授时的作用[3]。GPS由三部分构成，一是地面控制系统，包括监控站、主控制站、地面天线。主要功能是收集卫星传输的信息以及数据的测量与校正。二是空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个轨道平面，使得在全球任何地点与时间都能观测到卫星。三是用户设备部分，由GPS接收机和卫星天线组成。主要功能是根据接收机解调出的卫星数据进行定位计算[4]。

GPS定位的基本原理是测量学上的测距交会定点[5]。利用GPS模块测量出已知位置的卫星到目标的相对位置，然后综合多个卫星的数据，就可以计算出目标的具体位置，其计算方程如图5所示。

GPS卫星不间断地传送位置数据信息，通过内置在OFO的GPS子系统接收机对位置数据进行管理，生成OFO位置数据，此位置数据可存储在微控制器内部RAM空间或外围的TFT卡中。

图6为TF卡电路，主要用来存储从卫星接收到的位置数据。图7为SIM卡电路，用来识别不同OFO的身份信息。

系统将接收到的OFO位置信息通过GPRS与服务器建立网络连接，按每30秒发送一次数据包，移动终端如手机可通过调用百度地图或高德地图接收OFO的位置信息，并在地图上实时显示位置信息。

3 系统软件设计及调试

GPS的调试借助串口调试工具，通过TXD/RXD串口与A9G实现通信。其调试界面如图8所示。

系统软件设计主要由AW60微控制器相关代码、GPS定位程序、GPRS通信程序组成，其流程图如图9所示。系统首先对AW60进行初始化，包括时钟、定时器、串口通信等初始化，然后对A9G进行初始化，使用AT相关指令对A9G进行配置。当OFO接收到GPS数据信息，包括GPS的日期、时间、经纬度、卫星数、定位精度等将这些信息转换成十进制形式存入微控制器内部RAM或TFT卡中。通过初始化A9G内置GPRS模块，建立GPRS网络通讯，使用百度或高德地图的API实时的在地图上显示位置最终在移动终端显示具体的位置等信息。

4 结语

本设计通过对OFO共享单车位置、状态进行数据储存，实现实时监控功能，通过微处理器及GPS/GPRS实现OFO共享单车位置（经度、纬度）等数据的发送和接收，并调用地图API实现经纬度转化为实际地点。本设计可以减少共享单车带来的资源浪费，无论是在用户体验上或是企业对OFO后期的维修或回收上都有着重要意义。

参考文献

[1] 吴瑞坤，赖儒华.基于单片机的全球定位系统设计[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2013，15（3）：143-146.

[2] GPRS系列模组用户手册[M].2017，V1.7 Ai-Thinker Inc.

[3] 雷友建.共享单车定位导航系统的研究[J].数字技术与应用，2019，37（2）：102-103.

[4] 王凯，李婉卿.基于GPRS、GPS的电动汽车远程监控系统的开发设计[J].电子制作，2019（8）：34-35.

[5] 卢燕，王华云.高精度GPS定位研究概述[J].科技创新导报，2012（35）：118-119.