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摘要 在本无线追踪器的研究与设计中，我们使用U-blox公司的LEA-5A-0-003芯片和SIM公司的SIM900芯片。采集到的GPS定位信息和GSM基站定位信息经过STM32F107芯片处理后，无线追踪器与服务器通过GPRS建立Socket连接，把GPS定位信息和GSM基站定位信息传输到定位服务器上，为物品定位提供可靠的数据。
关键词 无线追踪器 GPS定位信息 GSM基站定位信息 GPRS 物品定位
【分类号】：G634.98
1 前言
人们生活节奏越来越快，使得人们的生活压力越来越大。所以人们经常忘了自己重要的东西放到哪里，如钱包、手机、书包等。这样就会对我们的财产安全带来极大的威胁。另外，随着现代物流产业的发展，人们邮寄的包裹越来越多。由于各种原因，包裹可能在邮寄过程中丢失，包裹的安全问题日益严峻。在这些前提下，人们迫切需要一种简单便携的无线追踪器进行物品定位来保护物品的安全。另外，无线追踪器还可以应用到人员追踪和救助等领域 [1] 。
2 总体设计
在本无线追踪器的研究与设计中，我们使用U-blox公司的LEA-5A-0-003芯片和SIM公司的SIM900芯片。采集到的GPS定位信息和GSM基站定位信息经过STM32F107芯片处理后，无线追踪器与服务器通过GPRS建立Socket连接，把GPS定位信息和GSM基站定位信息传输到定位服务器上，为物品定位提供可靠的数据。无线追踪器总体设计框图，如图1所示。
3 硬件设计
硬件设计按照无线追踪器的功能和便携、低功耗的要求来选择合适的器件来进行设计。我们选择了STM32F107芯片作为微控制器，LEA-5A-0-003芯片来采集GPS 定位信息，使用SIM900芯片采集GSM基站定位信息。其中，SIM900芯片还用来完成定位信息的传输。其余元器件也尽量使用贴片封装，这样可以减小电路板面积，以达到便携的目的。STM32F107芯片带有休眠功能，这样可以减小功耗。无线追踪器的硬件设计如图2所示。
3.1 GPS定位信息的采集
GPS定位信息是通过GPS模块来采集，GPS模块的主芯片是LEA-5A-0-003芯片。GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的英文缩写。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成[2]。
LEA-5A-0-003是U-blox公司生产的接收GPS定位信息的芯片。该芯片可以精准的接收的GPS数据，使我们准确地获得GPS定位信息。它通过USART1传输到STM32单片机，使GPS定位信息可以准确采集。GPS定位信息是无线追踪器的主要定位信息，是无线追踪器的主要定位手段。
3.2 GSM基站定位信息的采集
GSM基站定位信息是通过GSM模块进行采集的，SIM公司的SIM900芯片是GSM模块的主要组成部分，通过SIM900芯片可以采集GSM基站定位信息。它通过USART2把GSM基站定位信息传输到STM32单片机，GSM基站定位信息是GPS定位信息的辅助，当GPS模块信号弱或者不存在时，无线追踪器可以通过GSM基站定位信息来粗略地定出物品的位置。
3.3 定位信息的传输
无线追踪器的GPS定位信息和GSM基站定位信息需要传输到定位服务器上，以便定位信息在地图上的显示。STM32单片机采集到的GPS定位信息和GSM基站定位信息，经过处理后，无线追踪器的GSM模块通过GPRS功能和定位服务器建立Socket连接，把定位信息传输到定位服务器上。
4 软件设计
4.1 软件开发工具简介
对于无线追踪器的软件设计，本文采用Keil uVision 4开发工具。Keil uVision 4是ARM公司发布的最新的集成开发环境，它提供了丰富的库函数，可以采用C语言进行软件开发。Keil uVision 4具备灵活的窗口管理系统，可以使开发人员使用多个窗口，新的用户界面可以更方便地利用屏幕空间，提供一个简单、方便、高效的环境开发应用程序。
4.2 软件的设计与实现
为了实现无线追踪器定位信息的采集和传输，本文采用如下的软件设计流程：STM32单片机作为微控制器控制GPS模块和GSM 模块初始化。GPS模块采集GPS定位信息，GSM模块采集GSM基站定位信息，无线追踪器的两种定位信息经过STM32处理后通过GPRS发送到定位服务器上。定位服务器收到定位信息后，通过地图把无线追踪器的位置显示出来。软件的设计流程图如图3所示。
5 结果分析
无线传感器传到定位服务器上的定位信息可以准确地显示到地图上，利用本无线追踪器可以达到物品定位的 要求。无线追踪器定位信息在地图的显示如图4所示。
6总结与展望
本文设计了无线追踪器的GPS定位信息和GSM基站定位信息的采集和传输，通过LEA-5A-0-003芯片来准确采集GPS定位数据，通过SIM900芯片来采集基站定位数据。采集到的两种定位信息经过STM32单片机的处理后经GSM模块的GPRS传输到定位服务器上，定位服务器接收到的定位信息可以准确地在地图上显示。
在无线追踪器的定位信息的采集和传输过程中，产生定位信息的误差是不可避免的，在今后的研究中应该改进无线追踪器软件算法，使得定位信息的采集和传输更加准确，以提高无线追踪器的定位精度。无线追踪器的发展趋势是便携性和低功耗性，我们要改进硬件结构，使得无线追踪器更加便携和低功耗。
[1]储海兵.基于无线局域网的定位追踪技术研究.杭州：浙江大学，2011
[2]GPS， http：//baike.baidu.com/
王磊 13910230417 北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学（北京）科技楼703B
关键词 无线追踪器 GPS定位信息 GSM基站定位信息 GPRS 物品定位
【分类号】：G634.98
1 前言
人们生活节奏越来越快，使得人们的生活压力越来越大。所以人们经常忘了自己重要的东西放到哪里，如钱包、手机、书包等。这样就会对我们的财产安全带来极大的威胁。另外，随着现代物流产业的发展，人们邮寄的包裹越来越多。由于各种原因，包裹可能在邮寄过程中丢失，包裹的安全问题日益严峻。在这些前提下，人们迫切需要一种简单便携的无线追踪器进行物品定位来保护物品的安全。另外，无线追踪器还可以应用到人员追踪和救助等领域 [1] 。
2 总体设计
在本无线追踪器的研究与设计中，我们使用U-blox公司的LEA-5A-0-003芯片和SIM公司的SIM900芯片。采集到的GPS定位信息和GSM基站定位信息经过STM32F107芯片处理后，无线追踪器与服务器通过GPRS建立Socket连接，把GPS定位信息和GSM基站定位信息传输到定位服务器上，为物品定位提供可靠的数据。无线追踪器总体设计框图，如图1所示。
3 硬件设计
硬件设计按照无线追踪器的功能和便携、低功耗的要求来选择合适的器件来进行设计。我们选择了STM32F107芯片作为微控制器，LEA-5A-0-003芯片来采集GPS 定位信息，使用SIM900芯片采集GSM基站定位信息。其中，SIM900芯片还用来完成定位信息的传输。其余元器件也尽量使用贴片封装，这样可以减小电路板面积，以达到便携的目的。STM32F107芯片带有休眠功能，这样可以减小功耗。无线追踪器的硬件设计如图2所示。
3.1 GPS定位信息的采集
GPS定位信息是通过GPS模块来采集，GPS模块的主芯片是LEA-5A-0-003芯片。GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的英文缩写。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成[2]。
LEA-5A-0-003是U-blox公司生产的接收GPS定位信息的芯片。该芯片可以精准的接收的GPS数据，使我们准确地获得GPS定位信息。它通过USART1传输到STM32单片机，使GPS定位信息可以准确采集。GPS定位信息是无线追踪器的主要定位信息，是无线追踪器的主要定位手段。
3.2 GSM基站定位信息的采集
GSM基站定位信息是通过GSM模块进行采集的，SIM公司的SIM900芯片是GSM模块的主要组成部分，通过SIM900芯片可以采集GSM基站定位信息。它通过USART2把GSM基站定位信息传输到STM32单片机，GSM基站定位信息是GPS定位信息的辅助，当GPS模块信号弱或者不存在时，无线追踪器可以通过GSM基站定位信息来粗略地定出物品的位置。
3.3 定位信息的传输
无线追踪器的GPS定位信息和GSM基站定位信息需要传输到定位服务器上，以便定位信息在地图上的显示。STM32单片机采集到的GPS定位信息和GSM基站定位信息，经过处理后，无线追踪器的GSM模块通过GPRS功能和定位服务器建立Socket连接，把定位信息传输到定位服务器上。
4 软件设计
4.1 软件开发工具简介
对于无线追踪器的软件设计，本文采用Keil uVision 4开发工具。Keil uVision 4是ARM公司发布的最新的集成开发环境，它提供了丰富的库函数，可以采用C语言进行软件开发。Keil uVision 4具备灵活的窗口管理系统，可以使开发人员使用多个窗口，新的用户界面可以更方便地利用屏幕空间，提供一个简单、方便、高效的环境开发应用程序。
4.2 软件的设计与实现
为了实现无线追踪器定位信息的采集和传输，本文采用如下的软件设计流程：STM32单片机作为微控制器控制GPS模块和GSM 模块初始化。GPS模块采集GPS定位信息，GSM模块采集GSM基站定位信息，无线追踪器的两种定位信息经过STM32处理后通过GPRS发送到定位服务器上。定位服务器收到定位信息后，通过地图把无线追踪器的位置显示出来。软件的设计流程图如图3所示。
5 结果分析
无线传感器传到定位服务器上的定位信息可以准确地显示到地图上，利用本无线追踪器可以达到物品定位的 要求。无线追踪器定位信息在地图的显示如图4所示。
6总结与展望
本文设计了无线追踪器的GPS定位信息和GSM基站定位信息的采集和传输，通过LEA-5A-0-003芯片来准确采集GPS定位数据，通过SIM900芯片来采集基站定位数据。采集到的两种定位信息经过STM32单片机的处理后经GSM模块的GPRS传输到定位服务器上，定位服务器接收到的定位信息可以准确地在地图上显示。
在无线追踪器的定位信息的采集和传输过程中，产生定位信息的误差是不可避免的，在今后的研究中应该改进无线追踪器软件算法，使得定位信息的采集和传输更加准确，以提高无线追踪器的定位精度。无线追踪器的发展趋势是便携性和低功耗性，我们要改进硬件结构，使得无线追踪器更加便携和低功耗。
[1]储海兵.基于无线局域网的定位追踪技术研究.杭州：浙江大学，2011
[2]GPS， http：//baike.baidu.com/
王磊 13910230417 北京市海淀区学院路丁11号中国矿业大学（北京）科技楼703B