基于S3C2440與GPS的物流配送系統設計實現

　　引言

　　現代的物流系統已經進入了信息化的階段。信息化配送系統對信息化物流有著重要的影響。物流配送信息化，就是運用現代信息系統與電子化手段加強對企業物流鏈管理，形成企業物流的支撐體系，進而實現物流配送的高效率與高效益。本文通過嵌入式系統模塊與GPS定位技術的融合，加上計算機控制中心，形成一個比較完善的物流配送系統。在物流配送過程中，通過這個系統對整個物流配送過程進行監控與管理。

　　1 相關核心技術概述

　　1.1 移動定位技術

　　目前的移動定位技術已經非常成熟，最主要的有3類：

　　①利用衛星進行后方交匯的定位技術，即GPS(Global Positioning System，全球定位系統)，是由美國建立的一個衛星導航定位系。利用該系統，用戶可以在全球范圍內實現全天候、連續、實時的三維導航定位和測速;另外，還能夠進行高精度的時間傳遞和精密定位。

　　②利用移動通信技術提供位置服務的定位技術，即Cell-ID(Cell Identification，小區識別碼)，通過識別網絡中哪一個小區傳輸用戶呼叫，并將該信息翻譯成緯度和經度來確定用戶位置，從而實現定位。確保終端在GPS定位失去信號的情況下，保持最低限度的定位信息的提供。Cell-ID方式在城市及人口密集區域能提供相對高的精度，與GPS在城市高層建筑、林蔭道、地下隧道等遮蔽情況下性能降低形成較好的互補。由于GSM(Global Systern for Mobile Communications，全球移動通信系統)相對于CDMA具有更小的小區半徑，因此具有相對較高的

　　Cell-ID定位精度。

　　③利用射頻設備記錄位置的定位技術，即RFID(Radio Frequency Identification，射頻識別)。通過讀取用于標識地理坐標的標簽數據來獲取定位信息。其定位精度僅取決于標簽存儲定位信息的精確性，理論上可以達到任意高精度。RFID可用于倉庫、碼頭等需要高精度定位信息的場所，來提供定位信息和其他輔助功能。RFID現在廣泛用于公交報站系統，公交車上的設備檢測到站點的射頻設備后就自動報站，免去了公交司機到人工開啟開關報站的麻煩。

　　本文在物流配送網絡中采用GPS輔助定位系統(GPS+Cell-ID+RFID三者結合)的定位技術，以保證在任何時刻都能達到比較好的精度。

　　1.2 移動終端通信技術

　　目前，常用的移動終端技術主要包括藍牙技術、GPRS接入互聯網技術、構筑在GPRS基礎上的無線數據傳輸技術等。

　　藍牙技術是一種支持設備短距離通信(一般10 m內)的無線電技術。藍牙采用分散式網絡結構以及快跳頻和短包技術，支持點對點及點對多點通信，工作在全球通用的2.4 GHz ISM(即工業、科學、醫學)頻段。其數據速率為1 Mbps，采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。

　　GPRS技術是一種新的GSM數據業務，它可以給移動用戶提供無線分組數據接入服務。GPRS主要是在移動用戶和遠端的數據網絡(如支持TCP/IP、X.25等網絡)之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線IP和無線X.25業務。GPRS采用分組交換技術，它可以讓多個用戶共享某些固定的信道資源。

　　2 系統設計

　　2.1 物流配送系統模塊設計

　　物流配送系統物理結構設計如圖1所示。

　　2.2 物流配送控制

　　中心的功能設計控制中心由GPRS/GSM通信服務器、GIS服務器、Web服務器、地圖數據庫服務器、業務服務器組成，通過路由器連接至Internet。GPRS/GSM通信服務器處理與各個終端之間的一對多雙向數據通信;GIS服務器主要實現電子地圖的功能，并負責地圖數據的傳輸;Web服務器則是將電子地圖和各目標信息結合起來，為控制用戶提供監控界面;地圖數據庫和業務數據庫分別存儲電子地圖數據和監控業務數據。

　　控制中心軟件部分主要包括10部分，結構圖如圖2所示。

　　2.3 移動終端的硬件設計

　　移動終端可以實現個人用戶的實時信息查詢，用戶可以通過GPS輔助定位系統獲得本機的位置描述，并通過GPRS網絡將本機的位置描述實時地傳送到物流配送控制中心，實現控制中心對移動終端的監控，同時，也可以通過GPRS從控制中心平臺獲得查詢對象的所在位置描述。

　　這些操作均利用GPRS無線網絡以Web Service的方式實現。

　　基于S3C2440的移動終端硬件設計如圖3所示。S3C2440模塊(包括各種硬件接口及嵌入式 Linux軟件等)負責對GPS信號的接收處理、視圖顯示及對數據的處理。從GPS模塊中獲取定位數據，從RFID模塊與CellID模塊獲得更詳細的定位信息作為補充，然后將位置信息通過GPRS發送給控制中心。實現終端和控制中心的信息上傳和下傳功能。

　　RFID模塊主要負責對當前物流載體的數據采集，以獲得RFID定位信息，并將采集到的RFID信息通過藍牙模塊傳輸給S3C2440。GPS模塊根據衛星定位獲得當前位置信息，同樣通過藍牙模塊進行傳輸(如距離比較近，也可以有線傳輸)。Cell-ID模塊主要通過無線數據傳輸獲得定位信息，然后通過GPRS模塊傳輸給中心控制器。LCD模塊主要提供人機交互的功能，除了顯示屏外還需配備鍵盤等輸入設備，或者直接采用液晶屏。存儲器模塊除了擴展的片外RAM外，還需給嵌入式數據庫提供一定的存儲空間。

　　2.4 軟件設計

　　2.4.1 軟件總體設計

　　如圖4所示，按照功能可以將軟件分為以下4部分。

　　①用戶界面。要實現一個友好的用戶界面，以便用戶在S3C2440 LCD屏上直觀地獲得圖文并茂的信息，以及選擇服務功能和輸入信息。

　　②地圖數據處理。主要實現電子地圖的數據組織、地圖顯示、地圖標圖功能、定位導航功能，便于用戶使用地理信息的服務功能。終端處理的數據包括GPS數據、GIS數據、文本數據、多媒體數據。

　　③GPS通信模塊。S3C2440模塊通過藍牙與GPS模塊相連接，對接收到的GPS數據進行處理，才能得到所需要的定位信息(比如經緯度數據等)。利用籃牙進行串口通信的編程，包括打開串口、配置串口、發送接收數據、關閉串口4個步驟。

　　④GPRS通信模塊。利用GPRS無線物流在S3C2440和控制中心之間進行雙向通信。本文采用WebService的方式來進行。

　　2.4.2 GPS與RFID數據提取

　　GPS接收機只要處于工作狀態，就會源源不斷地把接收并計算出的GPS導航定位信息通過串口傳送到計算機中。從串口接收數據后將其放置于緩存內，在沒有進一步處理之前緩存中是一長串字節流，這些信息在沒有經過分類提取之前是無法加以利用的。因此，必須通過程序將各個字段的信息從緩存字節流中提取出來，將其轉化成有實際意義的、可供使用的定位信息數據。例如，“$G-PRMC”幀結構的1、2、3、5、9段是我們需要得到的數據，分別是時間、數據的可信度、緯度、經度、日期。從“$G-PRMC”幀中獲取定位數據的代碼如下：

　　RFID模塊通過串口將信息傳輸至移動終端，信息傳輸流程如圖5所示。當接收緩沖區內字節個數達到或者超過該值后就取出數據并對相應事件進行處理。程序設計的主要任務是：讀出標簽ID信息(讀ID命令);向標簽寫入存放在數據庫中的數據信息(寫信息);讀取標簽中寫入的數據信息，查詢數據庫以得到具體的產品信息(讀信息);實時顯示讀標簽信息的結果。

　　2.4.3 移動終端S3C2440模塊軟件設計

　　采用模塊化結構設計，根據不同功能分別進行編寫和調試，等到各個模塊都調試成功后，將各個模塊連成整體，組成軟件系統。

　　移動終端S3C2440模塊完成的主要內容包括兩部分：

　　①完成從移動終端到遠程控制中心的定位信息的上行傳輸。當遠程控制中心要從移動終端獲取定位信息時，可以發送命令給S3C2440。這時S3C2440便產生一個中斷，并發送命令給各定位模塊來獲取定位信息，將定位信息進行處理后再通過GPRS模塊傳給遠程控制中心;或者是移動終端由人員鍵盤控制產生中斷，然后采集定位信息傳送給遠程控制中心。

　　②接收控制中心到移動終端的下行傳輸的信息。控制中心可以將各種數據傳送給終端設備。比如，控制中心通過GIS發現當前移動終端所選道路擁塞，則可以給移動終端發一條改變路線的建議信息，這樣非常方便地實現了遠程控制中心與移動終端的交互。

　　S3C2440上行至控制中心的軟件設計主要流程如圖6所示。