畢業(yè)論文gps無線定位系統(tǒng)研究與分析-預(yù)覽頁

　

【正文】 值。無線定位里有兩個(gè)重要的概念：基站（BaseStation）與移動(dòng)站（Mobile Station）。方法一：基于方向的定位基于方向的無線定位也稱作Angle of Arrival（AOA）定位技術(shù)，該技術(shù)通過至少兩個(gè)位于不同位置的基站（Base Station）對(duì)移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量。（AOA）的工作原理.方法二：基于距離的定位因?yàn)殡娮硬ㄔ诳諝庵械膫鞑ニ俣燃垂馑伲虼宋覀兛梢酝ㄟ^無線信號(hào)從移動(dòng)設(shè)備發(fā)出的時(shí)刻與無線信號(hào)被基站接收的時(shí)刻推算處移動(dòng)設(shè)備與基站之間的距離，由該距離我們可以知道移動(dòng)設(shè)備存在于距離基站一定距離的圓周上，當(dāng)由2至3個(gè)基站存在時(shí)，我們可以確定處移動(dòng)設(shè)備對(duì)應(yīng)于每個(gè)基站的圓周，而這些圓周的交點(diǎn)即是移動(dòng)設(shè)備的具體位置，因此完成對(duì)設(shè)備的準(zhǔn)確定位。射頻指紋技術(shù)一定在一些領(lǐng)域得到了成熟的應(yīng)用，比如跟蹤無線電話語音的E911*/系統(tǒng)和無線資產(chǎn)管理系統(tǒng)等。一個(gè)定位服務(wù)提供商為用戶提供位置信息和位置感知服務(wù)，每當(dāng)用戶提出申請(qǐng)要求有關(guān)某個(gè)MS的位置信息時(shí)，定位服務(wù)提供商將首先聯(lián)絡(luò)位置控制中心，查詢MS的位置坐標(biāo)，用戶可能是希望跟蹤某一移動(dòng)設(shè)備的商業(yè)用戶，或者是試圖應(yīng)答一個(gè)E911電話的公共安全應(yīng)大點(diǎn)PSAP（Public Safety Answering Point）。為了提供無線定位服務(wù)，傳統(tǒng)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)必須進(jìn)行體系結(jié)構(gòu)上的調(diào)整，如圖2所示，MSC把位置參數(shù)傳輸給E911業(yè)務(wù)的選擇路由器，由路由器負(fù)責(zé)發(fā)送信息到適當(dāng)?shù)腜SAP。 GPS定位系統(tǒng)的核心技術(shù)GPS定位系統(tǒng)的核心技術(shù)主要包括四部分：網(wǎng)上查車操作平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)、 GSM/GPRS通信模塊、 GPS 模塊。由于GPS模塊采用的芯片組不一樣，性能和價(jià)格也有區(qū)別，采用SIRF三代芯片組的GPS模塊性能最優(yōu)，價(jià)格也要比采用MTK或者M(jìn)STAR等GPS芯片組的貴很多。主要包括初始化、串口通信、數(shù)據(jù)處理、故障提示、顯示、鍵盤處理、電源管理等部分。 　（2）無線頻率信號(hào)環(huán)境方面要求，即RF輸入L1的載波頻率應(yīng)為10MHZ，帶寬中心點(diǎn)應(yīng)為0dBW。GPS模塊為什么開機(jī)后很長(zhǎng)時(shí)間才能獲得定位數(shù)據(jù)？GPS模塊有冷開機(jī)和熱開機(jī)兩個(gè)參數(shù)，如果GPS模塊初次通電，或者移動(dòng)超過1000公里后通電時(shí)，模塊要重新計(jì)算一次星歷數(shù)據(jù)，一般需要1～5分鐘，然后將星歷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在模塊內(nèi)部，靠模塊內(nèi)部的鋰電池保存數(shù)據(jù)，這叫冷開機(jī)，需要較長(zhǎng)的時(shí)間。GPS衛(wèi)星軌道經(jīng)過調(diào)整之后，能夠保證在世界上幾乎所有的地方都能夠至少有6顆衛(wèi)星處于地平線以上，即可見范圍，最多時(shí)neng 達(dá)到12顆。 其他特殊用途，如通訊、監(jiān)測(cè)核暴等。 主要設(shè)備：原子鐘（2臺(tái)銫鐘、2臺(tái)銣鐘）、信號(hào)生成與發(fā)射裝置（2）類型星體兩側(cè)裝有兩塊雙葉對(duì)日定向太陽能電池帆板。此外，衛(wèi)星上還裝有姿態(tài)控制系統(tǒng)和軌道控制系統(tǒng)。（4）第二代衛(wèi)星用于組成GPS工作衛(wèi)星星座，通常稱為GPS工作衛(wèi)星。其特點(diǎn)是：可對(duì)自己進(jìn)行自主導(dǎo)航；每顆衛(wèi)星將使用星載處理器，計(jì)算導(dǎo)航參數(shù)的修正值，改善導(dǎo)航精度，增強(qiáng)自主能力和生存能力。監(jiān)控站的作用負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號(hào)，監(jiān)控衛(wèi)星工作狀態(tài)。主控站（1個(gè)）（1）作用： 跟蹤站（5個(gè)）（1）作用：接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)，采集氣象信息，并將所收集到的數(shù)據(jù)傳送給主控站。五個(gè)監(jiān)測(cè)站分布在美國(guó)本土和三大洋的美軍基地上，保證了全球GPS定軌的精度要求。三、GPS用戶設(shè)備部分：用戶接收部分主要由以無線電傳感和計(jì)算機(jī)技術(shù)支撐的GPS衛(wèi)星接收機(jī)和GPS數(shù)據(jù)處理軟件構(gòu)成。在發(fā)達(dá)國(guó)家，GPS技術(shù)已經(jīng)開始應(yīng)用于交通運(yùn)輸和交通工程。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）是一種大規(guī)模、高速、低功耗、可反復(fù)變成的集成電路芯片，支持在系統(tǒng)編程，具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)在系統(tǒng)重構(gòu)的特性，使得硬件的功能可以像軟件一樣通過編程來修改。基于上述原因，本文提出一種基于ARM與FPGA的GPS實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案并給出系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果。不同衛(wèi)星傳輸信息所用的信號(hào)不是依據(jù)頻率不同或時(shí)隙不同來區(qū)分，而是用各自不同的編碼序列來區(qū)分的。其具體的特點(diǎn)描述如下：（1） 所有通道信號(hào)在同一頻段下傳輸；（2） 信號(hào)隱沒在噪聲中傳輸（3） 編碼對(duì)于每個(gè)用戶是唯一的，且互相關(guān)影響很小（4） 傳輸帶寬遠(yuǎn)大于信息帶寬（5） 能耗小GPS衛(wèi)星信號(hào)包括三種信號(hào)分量，載波（Carrier），兩個(gè)偽隨機(jī)噪聲碼C/A code和P code，以及數(shù)據(jù)碼（D code）。每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，以PRN號(hào)來區(qū)分。GPS信號(hào)實(shí)時(shí)處理系統(tǒng)的硬件框圖如圖14所示上位機(jī)軟件主要使用MFC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收及顯示，主要包括：（1） 串口數(shù)據(jù)接收（2） 數(shù)據(jù)校驗(yàn)（3） 數(shù)據(jù)的可視化處理 GPS定位系統(tǒng)的功能1）車輛跟蹤功能：利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置，并可任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤。人工線路設(shè)計(jì)是由駕駛者根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立路線庫(kù)。4）話務(wù)指揮功能：指揮中心也可監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛的運(yùn)行狀況，對(duì)被監(jiān)測(cè)車輛進(jìn)行合理調(diào)度。 GPS的特點(diǎn)全球定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：全球、全天候工作。GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛等。）系統(tǒng)初始化完畢以后，程序應(yīng)當(dāng)進(jìn)入循環(huán)和等待中斷階段，當(dāng)有外部中斷和串口中斷時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的中斷處理。 TCP/UDP協(xié)議 IP協(xié)議 PPP協(xié)議 圖 PPP協(xié)議是對(duì)使用PPP連接提供傳輸多種協(xié)議報(bào)文的標(biāo)準(zhǔn)方法，各種協(xié)議的報(bào)文最后被封裝在PPP數(shù)據(jù)包中，由物理層送出，在這里由MC35i模塊送出。開始讀串口數(shù)據(jù)GPRS撥號(hào)鏈接 是是否是參數(shù)配置命令直接數(shù)據(jù)傳送 否GPRS鏈路是否正常重新鏈接 否 是延時(shí)切斷油路數(shù)據(jù)發(fā)送 用控制中心命令嗎？ 否 有 單片機(jī)程序流程圖32第五章 GPS車輛定位系統(tǒng)的現(xiàn)狀與未來 第五章 GPS車輛定位系統(tǒng)的現(xiàn)狀與未來 GPS車輛定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)及存在問題面對(duì)GPS極具規(guī)模生產(chǎn)潛力的市場(chǎng)就是汽車這一應(yīng)用領(lǐng)域。（1）GPS技術(shù)GPS技術(shù)本身是成熟的。但是GPS OEM板也存在著固有的弱點(diǎn)，如冷啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)、隧道等由遮擋環(huán)境無法定位等。后來，又出現(xiàn)了利用GSM網(wǎng)的話音通道進(jìn)行出書的技術(shù)，但因成本過高已逐步被淘汰。不難看出，由于短信需要在短信中心存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，因此實(shí)時(shí)性較弱。（4）GIS技術(shù)基于PC機(jī)或工作站的電子地圖預(yù)警由十幾年的歷史。另外，在國(guó)內(nèi)，圖源也是個(gè)問題，很難獲得最新的、小比例詳細(xì)的電子地圖，這一方面由于國(guó)家的保密措施，另一方面由于所需投資巨大，如果沒有政府部門或者實(shí)力雄厚的大公司支持，恐怕難以取得好的效果。（3）設(shè)備功能簡(jiǎn)單造成服務(wù)較單一目前，運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)較單一，用戶只有在發(fā)生盜搶時(shí)才能感到它的作用。（2）規(guī)范化問題不能解決沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加上進(jìn)入點(diǎn)比較低，每家公司哦獨(dú)有自己的通信協(xié)議，造成運(yùn)營(yíng)商選擇了一個(gè)廠商的GPS設(shè)備就必須“從一而終”，無法兼容比較多種產(chǎn)品，這對(duì)GPS產(chǎn)品向更廣范圍發(fā)展影響很大。 GPS車輛定位系統(tǒng)的發(fā)展前景與種種制約因素和不景氣的GPS行業(yè)形成強(qiáng)烈對(duì)比的是巨大的市場(chǎng)需求。而就目前而言，安裝了GPS系統(tǒng)的車輛除特種車輛外比例相當(dāng)?shù)停员本槔灿谐鲎廛?萬余輛，只有2000輛安裝了GPS系統(tǒng)，這是一個(gè)巨大的急待開拓的市場(chǎng)。同期，信息產(chǎn)業(yè)都成立了“衛(wèi)星定位應(yīng)用系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化工作組”開始制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施將打破目前互不兼容的格局，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的做強(qiáng)起非常大的作用。33第六章 結(jié)論與展望 第六章 結(jié)論與展望本文介紹的車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，硬件成本低廉而且可以達(dá)到較高的可靠性，可用來對(duì)車輛進(jìn)行定位和跟蹤，在測(cè)試運(yùn)行中該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求，由于系統(tǒng)采用GPRS方式傳輸數(shù)據(jù)，運(yùn)營(yíng)成本低。汽車是現(xiàn)代文明社會(huì)中與人關(guān)系最密切的一種交通工具。有關(guān)部門要求先對(duì)運(yùn)鈔車、急救車、救火車、巡警車、迎賓車等特種專用車輛實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控、引導(dǎo)和指揮。36致謝 致謝 參考文獻(xiàn)【1】楊天軍，楊曉光，GPS/GIS車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)研究。武漢：武漢大學(xué)出版社，2004：5657【4】劉基余。北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004：1214【6】夏楓，胡達(dá)。GPS GSM移動(dòng)終端監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)。2004：1214【10】趙亦林。武漢：華中科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，2004：3435【12】Rockwell Inc. Zodiac GPS Receiver Family Designer’s Guide Rockwell Semiconductor Systems，April，1998：1718【13】Rockwell Inc. Zodiac Serial Data Interface ，April，1998：5758【14】Samsung Electronics . S3C24L0X 32Bit RISC Microprocessor USER’S MANUAL，Revision ，2003：7879