汽车租赁智能管理系统的设计与实现

第３青岛科技大学学报（自然科学版）５卷第１期Ｖｏｌ．３５Ｎｏ．１

（）Ｆｅｂ．２０１４２０１４年２月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ　　ｇ　　　　　ｙｇｙ　　

（）１６７２６９８７２０１４０１００８２０４　　文章编号：－－－

汽车租赁智能管理系统的设计与实现

刘川来，周培培，崔振科

（）青岛科技大学自动化与电子工程学院，山东青岛２６６０４２

摘　要：设计了一种基于ＡＲＭ的汽车租赁智能管理系统。系统以ＳＴＭ３２微处理器为车载终端核心，与ＳＩＭ９００无线ＧＰＲＳ模块连接构成嵌入式无线数据传输平台。基于嵌／入式μ对系统终端的硬件和软ＣＯＳ操作系统和ＧＰＳ定位ＧＰＲＳ远程数据传输等技术，

件进行设计，同时利用Ｗ系统可ｅｂＧＩＳ技术对数据中心软件进行设计。测试结果表明：实现终端与服务器的可靠数据交互，传输接收数据的快速准确。关键词：汽车租赁；管理信息化；ＧＰＳ；ＧＰＲＳ；ＷｅｂＧＩＳ中图分类号：ＴＥ３５７．４６　　　文献标志码：Ａ　

ＤｅｓｉｎａｎｄＩｍｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅＬｅａｓｉｎ　　　　　ｇｐｇ

ＭａｎａｅｍｅｎｔＳｓｔｅｍＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔ　　ｇｙｇ

，，ｅｉＬＩＵＣｈｕａｎｌａｉＺＨＯＵＰｅｉＣＵＩＺｈｅｎｋｅ　－　－ｐ　－

（，，）ＣｏｌｌｅｅｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｉｎｅｅｒｉｎＱｉｎｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏＱｉｎｄａｏ２６６０４２，Ｃｈｉｎａ　　　　　　　　　　ｇｇｇｇｙｇｙｇ　

：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓａｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｌｅａｓｉｎｓｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＡＲＭ．　　　　　　　　　ｐｐｇｇｙ　ＴｈｉｓｓｓｔｅｍｔａｋｅｓＳＴＭ３２ｍｉｃｒｏｒｏｃｅｓｓｏｒａｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｔｅｒｍｉｎａｌｓｓｔｅｍａｎｄｃｏｎｓｔｉ　　　　　　　　　　　　－ｙｐｙｌａｔｆｏｒｍ　ｔｕｔｅｓｔｈｅｅｍｂｅｄｄｅｄｗｉｒｅｌｅｓｓｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｗｉｔｈＳＩＭ９００ｗｉｒｅｌｅｓｓＧＰＲＳ　　　　　　　　ｐ

／ｏｓｉｓｓｔｅｍｔｈａｔｉｓｂａｓｅｄｏｎＥｍｂｅｄｄｅｄμＣＯＳｏｅｒａｔｉｎｓｓｔｅｍａｎｄＧＰＳｍｏｄｕｌｅ．Ｔｈｉｓ　　　　　　　　　　－ｐｙｐｇｙ　ｔｉｏｎｉｎＧＰＲＳｒｅｍｏｔｅｄａｔａｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｄｅｓｉｎｓｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｔｈｅｓｏｆｔ　　　　　　　　　－ｇｇｙｇ　　ｗａｒｅｏｆｔｈｅｔｅｒｍｉｎａｌａｎｄｄｅｓｉｎｓｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｏｆｔｈｅｄａｔａｃｅｎｔｅｒｕｓｉｎＷｅｂＧＩＳｔｅｃｈｎｏｌｏ　　　　　　　　　　　　　－ｇｇ　．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｅｓｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｓｓｔｅｍｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｌｅｄａｔａｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ　　　　　　　　　　　　　ｇｙｙｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｅｒｍｉｎａｌａｎｄｔｈｅｓｅｒｖｅｒａｎｄｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｒｅｃｅｉｖｉｎｄａｔａｅｔｕｉｃｋｌ　　　　　　　　　　　　ｇｇｑｙ　ａｃｃｕｒａｔｅｌ．ａｎｄ　ｙ

：；ｍ；ＫｅｗｏｒｄｓａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｌｅａｓｉｎａｎａｅｍｅｎｔｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＧＰＳ；ＧＰＲＳ；ＷｅｂＧＩＳ　　ｇｇｙ　　　汽车租赁企业对车辆的管理正在变得越来越

重要。在具体车辆的管理时，必须组织协调好人员与资源之间的关系，传统的管理方式一般通过相关人员进行信息统计的方式来完成，往往车辆的即时信息不能快速与监控中心进行交互，无法满足当前智能化管理的需求，同时随着车辆的逐渐增加，这项管理变得更加复杂，因此许多企业亟待一种智能化的车辆管理方法。目前基于全球定

收稿日期：２０１２１２１４－－

：（，作者简介刘川来１男，教授．９４７—）

位技术和通用无线分组技术相结合的方式在汽车管理上得到了广泛的应用，文献［提出采用１］通过ＧＰＳ、ＧＰＲＳ结合的技术设计车载终端，ＧＰＲＳ网和Ｉｎｔｅｒｎｅｔ网实现与监控中心数据交

］互；文献［主要提出使用短信的方式实现车辆定２位和监控的功能，其缺点表现为监控和管理不足；］文献［重点介绍了在不同网段切换以及车载设３备与监控中心数据可靠传输的问题。

本研究依据东营市某汽车租赁公司的实际业务需求，针对租赁车辆的管理，提出了一种总体的解决方案。此方案结合了ＧＰＳ、ＧＰＲＳ、ＷｅｂＧＩＳ

技术的各自优势，详细介绍了系统硬件与软件设计中的关键部分，对终端与监控中心系统的交互进行分析并测试，实现了汽车终端的高度集成，监控处理的便利快捷，为车辆的信息化管理提供了一种可靠的解决方案。

２　车载终端的硬件设计

车载终端的硬件主要由处理器芯片、Ｆｌａｓｈ存储器、指纹模块、语音模ＧＰＳ模块、ＧＰＲＳ模块、，块等组成（见图２）其中指纹识别与语音信息处理是硬件设计的主要部分

。

１　系统总体方案

所设计的汽车租赁智能管理系统主要由以下车载终端、移动基站、停车场系统以４部分组成：

及监控中心系统，如图１所示。

车载终端利用指纹识别和ＧＰＳ定位技术将用户指纹信息和汽车状态信息发送给移动基站，完成用户自主租车用车的功能。通过ＧＰＲＳ模块实时的将租赁汽车的状态信息发送给监控中心，实现车辆的智能化管理

。

图２　车载终端硬件系统图

Ｆｉ．２　Ｈａｒｄｗａｒｅｓｓｔｅｍｄｉａｒａｍｏｆｔｅｒｍｉｎａｔｏｒｉｎｃａｒ　　　　　　ｇｙｇ

２．１　处理器芯片的设计

处理器芯片选用Ｓ其Ｔ公司的ＳＴＭ３２Ｆ１０３，采用ＡＲＭ　内置３Ｃｏｒｔｅｘ‐Ｍ３内核，２位数据路

径、寄存器、存储器接口，拥有独立的指令总线和可以让取指与数据访问并行不悖，数据数据总线，

性能大大提升。访问不再占用指令总线，

２．２　指纹识别与语音信息处理设计

指纹模块选用了深圳指昂公司的的ＺＡＺ－

该模块具有高速Ｄ具０１０Ｂ系列，ＳＰ处理核心，－

有指纹录入、图像处理、指纹比对、搜索和模板储存等功能，模块输出Ｔ在与主控芯片串ＴＬ电平，口相连时采用了ＭＡＸ２３２电路对电平进行转换。

语音部分由于需要实时将监控中心命令和提示信息传送给用户，因此需要快速的传输与处理／方式。本设计先将以２５ＫｉＡＤ采样得到的基本语音提示信息存于Ｆ待监控中心ｌａｓｈ存储器中，主控芯片收到命令后调用外存语发来提示命令，

音信息进行播放，来完成信息的快速传达。语音其产生的信息播放采用ＰＷＭ脉宽调制方式，

在通过模拟ＰＷＭ信号由谐波和直流量所组成，

低通滤波器后将谐波滤除，留下直流量，输送到汽车扬声器向用户播放语音信息。此方式优于一般／／不需要高精度的Ｄ使硬的ＤＡ方式，Ａ转换器，件的成本减少。２．３　其它部分设计

ＧＰＲＳ模块采用ＳＩＭＣｏｍ公司的ＳＩＭ９００Ａ／模块，其内置了Ｔ不需要移ＣＰＩＰ和ＰＰＰ协议，／植ＴＣＰＩＰ协议就可以利用ＧＰＲＳ服务与终端建传输数据。Ｇ立连接、ＰＳ接收模块采用Ｇｌｏｂａｌ－

此模块可自动接收Ｓａｔ公司的ＥＢ３６３１ＣＸ模块，－来自天线的Ｇ经变频、放大、相关、ＰＳ射频信号，

图１　汽车租赁智能管理系统组成结构图Ｆｉ．１　Ｃｏｍｏｓｉｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ　　　ｇｐｌｅａｓｉｎｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｍａｎａｅｍｅｎｔｓｓｔｅｍ　　ｇｇｇｙ　

移动基站包括ＭＳＣ基站控制器、ＳＧＳＮ业务

支撑节点和Ｇ是由移动公司ＧＳＮ网关支撑节点，提供的Ｇ可实现车载终端与ＰＲＳ通信公众网络，监控中心的数据交互。

停车场系统主要负责车辆处于停放状态时的维护工作。对车载终端的数据进行更新，接收监控中心命令，对车辆进行调度。

监控中心系统包括Ｗｅｂ客户端与数据库服主要负责与车载终端的连接及数据交换。务器端，

Ｗｅｂ客户端利用ＷｅｂＧＩＳ技术实现车辆的在线地图显示与信息管理，数据库服务器端则用来存储车辆及用户的信息。

混频等一系列处理后，完成并行通道对其视界内几何位置最佳的数颗卫星的连续跟踪，并测出信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出ＧＰＳ卫星所发送的导航电文。ＧＰＳ模块、ＧＰＲＳ模块均采用串行通信方式与主控芯片通信，数据的传输控制简单可靠，实时性强。

）当Ｇ由于１ＰＳ取回的速度小于一定值时（

，是车载系统，定义的速度为２ｋ则认为ｍ·ｈ－１）静止，将此时所取到的ＧＰＳ值全部舍弃掉。）对于前一秒速度小于２ｋ后一秒２ｍ·ｈ－１，

速度也小于２ｋ当前秒无论速度ｍ·ｈ－１的情况，为多少都认为是静止。

）校验当前秒和前次坐标的距离，如果超过３５０ｋｍ·ｈ－１则丢弃当前点。

图３对比了直接采集的Ｇ左）ＰＳ地图数据（，和经过算法处理后的数据（右）可看出经过算法定位精度大幅处理后的数据漂移现象明显减弱，提高

。

３　车载终端的软件设计

车载终端软件分为Ｇ指纹语音ＰＳ数据处理、命令传输处理和数据无线传输３部分。ＧＰＳ数并对粗差进行据处理部分负责读取ＧＰＳ数据包，处理；指纹语音部分负责识别用户信息，并与用户进行交互；数据无线传输部分负责将终端采集的

４］

。数据以无线方式传给监控中心系统［

３．１　ＧＰＳ数据处理

ＧＰＳ模块在运行时不断接收来自卫星的星

经过所带算法计算求出模块历参数和时间信息，

自身的三维位置、方向以及运动速度和时间等信息。在软件设计时，操作系统按照软件设计的优先级对Ｇ这里模块的导ＰＳ模块进行命令的读写，该语句中包括了经航电文选用了ＧＰＲＭＣ格式，纬度、质量因子、速度和角度变化等各ＵＴＣ时间、种信息。但当车辆行驶在城市高楼区、地下隧道立交桥下时，由于卫星信号受到遮挡使Ｇ内、ＰＳ

接收模块此时无法给出精确定位解，产生周跳，此时会失去定位能力。而如果收讯能力过强的话也有副作用，因为卫星发射的ＧＰＳ信号本身就是电磁波，在地形复杂的环境中容易发生反射而产生杂波，这些信号会对ＧＰＳ定位产生不利的干扰，从而产生漂移现象。由于ＧＰＳ模块本身的动态滤波系统无法消除这些粗差的影响，因此需要设计有针对性的软件处理算法。

５］

本研究采用了一种空间距离原则［的矫正算

图３　处理前后的ＧＰＳ地图数据

Ｆｉ．３　ＧＰＳｍａｄａｔａｏｆｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｒｏｃｅｓｓｉｎ　　　　　　ｇｐｐｇ　

３．２　指纹语音信息处理

指纹语音部分是实现监控中心与租赁用户交互的主要部分。如图４给出了指纹语音模块软件处理流程

。

法。Ｇ目标ＰＳ模块可以从卫星接收到三种数据：。故Ｇ速率ｖ、目标位置ｐ、目前时间ｔＰＳ接收模，块在固定时间间隔内所移动的距离为Ｄ＝ｖ考ｔ在时间间隔ｔ内两点间虑移动目标的实际情况，

的距离ｄ应该限制在一定范围内，超过了这个范围就认定Ｇ需要对ＰＳ接收到的数据为周跳数据，其舍去或处理。Ｄ和ｄ的比值应该限定在１附如果比值超过１一定限度，就有理由确定近，

应予以校正。在使用前面ＧＰＳ数据是一个粗差，两种Ｇ对断定为奇异点的ＰＳ数据判定方法后，使用如下３种方法进行平滑处理：ＧＰＳ数据，

图４　指纹语音模块软件处理流程

Ｆｉ．４　Ｆｉｎｅｒｒｉｎｔａｎｄｖｏｉｃｅｍｏｄｕｌｅｓｏｆｔｗａｒｅｒｏｃｅｓｓｉｎ　　　　　ｇｇｐｐｇ

用户在自主租车时首先进行指纹匹配识别，

指纹处理程序收到验证信息后打包发送给监控中监控中心针对所发数据下发命令，终端收到命心，

令后调用语音处理函数进行语音播放。３．３　数据无线传输设计

车载终端信息发送和接收大部分都是在无线移动环境下完成的，故数据通信的可靠性和稳定

性是车载端软件设计极为重要的一部分。本文设／计选用的Ｇ用ＰＲＳ模块内嵌了ＴＣＰＩＰ协议栈，户只需使用ＡＴ指令集，便可与监控中心服务器

［］

／／建立起ＴＣＰＩＰ或ＵＤＰＩＰ连接６。

信息进行解析和存储，将所有车辆的位置和运动状态显示于电子地图上，然后针对其所处的情况发送命令到终端，完成租赁车辆的智能管理。此部分软件设计采用了基于ＧｏｏｌｅＭａｓＡＰＩ的　　ｇｐ

通过脚ＷｅｂＧＩＳ技术。在ＶＳ２００８开发平台上，本命令调用地图Ａ使用ＧＰＩ函数，ＩＳ组件库和工具库，将Ｇ定ＩＳ功能嵌入到开发的应用程序中，制出实用的地图客户端界面。数据库端采用／它通过ＮＷｅｂＧＩＳ的ＣＳ构架，ＥＴ技术的网络服务功能实现了客户端程序与数据库信息交互的功能。

图５描述了ＧＰＲＳ模块初始化及建立数据链路的流程，上电后模块首先进行硬件初始化设置，配置数据传输波特率，设置线路工作参数，之后此时ＧＧＰＲＳ模块将打开并校验ＳＩＭ卡，ＰＲＳ模

块就进入就绪状态，开始登录网络，与监控中心进行握手应答

。

４　测试实例与分析

系统在东营市某车队进行测试。预先把４０位用户的指纹信息、身份信息通过客户端存于数在３测据库中，０辆租赁汽车上安装好车载终端，试时只有当预存信息的用户上车时指纹验证才会成功，同时监控中心收到信息，将租赁汽车状态显示在电子地图上，然后下发命令提示用户租车成功。未注册用户在指纹识别后，监控中心下发命提示用户未注册。在测试Ｇ令，ＰＲＳ网络连接过程中，主站服务器掉线时，测试终端能在３ｓ内重新上传数据。连接过程中将采集到的数据全部上在网络信号不好的地方会稍有延传到服务器上，

，迟，达３０辆车在测试过程中最大延迟不超过５ｓ监控中心显示到了车辆实时监控与管理的要求，的租赁汽车实时状态如图６所示

。

图５　ＧＰＲＳ模块初始化过程

Ｆｉ．５　ＧＰＲＳｍｏｄｕｌｅｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎｒｏｃｅｓｓ　　　ｇｐ

模块在登录网络成功后会获到一个动态分配的Ｉ开始接收监控中心发送的带自身ＩＰ地址，Ｐ地址的短信。一旦得到了服务器的Ｉ首先Ｐ地址，创建ｓ连接成功后给监控中心发ｏｃｋｅｔ尝试连接，送终端的Ｉ并等待接收启动命令标志头。Ｐ短信，如果在预定的等待时间内不能收到启动命令，则重新发送车载终端的Ｉ若重复Ｐ地址并等待应答，以上过程三次无应答，则网络不通无法建立数据链路，若握手应答成功，车载终端与监控中心的数据链路建立完成，即可进行数据的可靠传输。车监控载终端可将打包好的数据向监控中心发送，中心也可下发命令对终端进行监控。３．４　监控中心软件设计

监控中心软件首先需要将实时接收到的终端

图６　监控中心客户端界面

Ｆｉ．６　Ｃｌｉｅｎｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｍｏｎｉｔｏｒｉｎｃｅｎｔｅｒ　　　ｇｇ　

终端０天内的信息，　　最后统计了一辆车连续１

与监控中心的数据量显示发送数据包的成功率可达到９４％。

（下转第８９页）

图４为多变量解耦控制温度阶跃响应曲线，

由图４可看出控制系统实现了对３个温度的解耦控制且对比图２、３、４可看出多变量解耦控制方法温度跟比常规ＰＩＤ控制、Ｓｍｉｔｈ补偿控制效果好，踪曲线动态性能和稳态性能良好，超调量跟调节时间都很小。

参　考　文　献

［］胡晖，韩朝晖，刘建国，等．多变量反馈解耦控制系统研究１

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［］柴天佑．多变量自适应解耦控制及应用［北京：科学技术２Ｍ］．

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［］Ｗ３ｉｔｔｅｎｍａｒｋＢ，ＭｉｄｄｌｅｔｏｎＲ，ＧｏｏｄｗｉｎＧＣ．Ａｄａｔｉｖｅｄｅｃｏｕ　　　　　－ｐ

［］，（）：ｌｉｎｏｆｍｕｌｔｉｖａｒｉａｂｌｅｓｓｔｅｍｓＪ．ＩｎｔＪＣｏｎｔｒｏｌ１９８７，４６６　　　　ｐｇｙ　１９９３２００９．－

［］桑宝华，］薛晓中．多变量解耦控制方法［火力与指挥控制，４Ｊ．

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［］刘晨晖．多变量过程控制系统解耦理论［北京：水利电力５Ｍ］．

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［］李旭，熊忠辉，高升，等．一类多变量控制系统的解耦控制６

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［］尚继良，于玮，张利建．啤酒糖化温度Ｐ７ＭＣＰＩＤ预测控制方案－

［］，（）：青岛科技大学学报：自然科学版，Ｊ．２００７２８２１６９１７２．－

３　结　语

本研究针对啤酒发酵温度控制系统存在的多变量耦合及大时滞的特点，提出了多变量解耦控仿真结果表明了该方法可实现对啤酒发制算法。

酵３个温度量的解耦控制且动态稳态性能良好可很好的应用到啤酒发酵温度控制系统中，该算法具有一定的实用价值。

（责任编辑　姜丰辉）

（上接第８５页）

参　考　文　献

［］黄作维，周明，张喜梅．／１ＧＰＳＧＰＲＳ支持下的嵌入式车载终

］（）：端的实现［计算机测量与控制，Ｊ．２００９，１７１１２２０５２２０８．－［］黄强，陶正苏，宋浩．基于Ａ２ＲＭ的ＧＰＲＳ远程数据传输模块

］（）：设计［电子器件，Ｊ．２００８，３１４１２１４１２１８．－

［］梁松，梁艳，陈继努．基于Ｇ３ＰＲＳ的智能公交系统通信平台的

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［］黄冠利，王辉，徐华平．基于时间序列解决Ｇ５ＰＳ信号定位漂移

］（）：的研究［计算机工程与应用，Ｊ．２００８，４４３１９４９７．－［］李舒亮，刘有珠．基于Ａ６ＲＭ的嵌入式Ｗｅｂ远程控制系统设

］（）：计［微计算机信息，Ｊ．２００８，２４３０１３２１３５．－

５　结　语

本研究对基于ＡＲＭ的智能汽车租赁系统进行了整体设计。以Ｓ综合运用了ＴＭ３２为核心，ＧＰＳ卫星定位技术、ＧＰＲＳ无线传输技术和

充分发挥了３种技术结ＷｅｂＧＩＳ地理地图技术，

合的优势，实现了监控中心与终端的数据交互。将此系统应用于汽车租赁管理，可实现租车快速方便、管理范围广、成本低且系统扩展能力强等功能特点。该系统结合了嵌入式技术与无线数据传为车辆管理单位提供了一个易于操作的输技术，

无线网络互联平台。

（责任编辑　姜丰辉）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/e3jm.html