【正文】 精度約為2m左右。在GPS觀測(cè)中，我們可以得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，利用三維坐標(biāo)中的距離公式，利用3顆衛(wèi)星，就可以組成3個(gè)方程式，解出觀測(cè)點(diǎn)的位置(x，y，z)?？紤]到衛(wèi)星的時(shí)鐘與接收機(jī)之間的誤差，實(shí)際上有4個(gè)未知數(shù)，x，y，z和鐘差，因而需要引入第4顆衛(wèi)星，構(gòu)成4個(gè)方程式進(jìn)行求解，從而得到觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度和高度，如Error! Reference source not found.。圖表 21：GPS定位原理圖 據(jù)上圖可以確定下列方程式：(x1x)2+(y1y)2+(z1z)2+c2(tt01)=d12(x2x)2+(y2y)2+(z2z)2+c2(tt02)=d22(x3x)2+(y3y)2+(z3z)2+c2(tt03)=d32(x4x)2+(y4y)2+(z4z)2+c2(tt04)=d42求解未知數(shù)(x，y，z，t)，其中(x，y，z)是待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)，即定位未知參數(shù):t為定時(shí)未知參數(shù)，是接收機(jī)的時(shí)種差。c為GPS信號(hào)的傳播速度(即光速)。d1~ d4是衛(wèi)星1~4到定位點(diǎn)的距離,(xi,yj,zk)是每個(gè)衛(wèi)星的星歷參數(shù)，即衛(wèi)星的軌道坐標(biāo)(i=1，2，3，4。j=1，2，3，4。k=1，2，3，4)。t01~t04是各個(gè)衛(wèi)星的時(shí)鐘差。接收機(jī)可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星，接收機(jī)可按衛(wèi)星的星座分布成若干組，每組4顆。然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。由于衛(wèi)星運(yùn)行軌道衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層和電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)政策，使得民用GPS的定位精度只有100m。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺(tái))進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用己知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)較準(zhǔn)確的位置。(GPRS) GPS接收機(jī)提供定位信息，而不能把定位信息發(fā)送給監(jiān)控中心。因此車載終端和控制中心之間必須建立數(shù)據(jù)通信，使得定位信息能夠及時(shí)，準(zhǔn)確的發(fā)送出去。 GPRS系統(tǒng)概述GPRS(General Packet Radio service)是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的簡(jiǎn)稱，是GSM提供的分組交換和分組傳輸方式的新的承載業(yè)務(wù)。采用與GSM相同的頻段、頻帶寬度、突發(fā)結(jié)構(gòu)、無(wú)線調(diào)制標(biāo)準(zhǔn)、跳頻規(guī)則以及相同的TDMA幀結(jié)構(gòu)。它的基本原理是:當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送需要時(shí)，將利用分組在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)，而不是利用當(dāng)前承載服務(wù)所采用的固定電路連接。這促進(jìn)了多用戶間對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的共享，并允許運(yùn)營(yíng)商最優(yōu)地使用現(xiàn)有設(shè)備，同時(shí)利用己安裝的設(shè)備創(chuàng)造新的收入來(lái)源。使用GPRS時(shí)，數(shù)據(jù)封裝進(jìn)每個(gè)分組并在網(wǎng)上發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)容量?jī)H在需要時(shí)分配，提供了即時(shí)連接和高通過率。GPRS提供了非常靈活的波特率，從小于100bit/，因此能處理從低速短消息到瀏覽復(fù)雜網(wǎng)站所需的高速傳輸。GPRS允許用戶在收發(fā)數(shù)據(jù)資料的同時(shí)接收電話。不過GPRS將要求空中接口和基站分系統(tǒng)兩方面作改動(dòng)，以便能進(jìn)行此分組模式的傳輸。另外，GPRS需要新的網(wǎng)絡(luò)組成部分，SGSN和GGSN，GRPS IP骨干網(wǎng)以及新型終端。GPRS對(duì)電子信箱和數(shù)據(jù)庫(kù)接入業(yè)務(wù)較理想，用戶不必為短暫的傳輸付出高費(fèi)用。GPRS被認(rèn)為是2G向3G演進(jìn)的重要一步，它不僅能提供PTP(點(diǎn)對(duì)點(diǎn))和PTM(點(diǎn)對(duì)多點(diǎn))數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，還能支持補(bǔ)充業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)。GPRS采用分組交換技術(shù)，在現(xiàn)在GSM網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸。這樣的數(shù)據(jù)速率，可以極大地滿足日益增長(zhǎng)的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，并可與Internet有效融合，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)Internet，因而有很強(qiáng)的生命力。其優(yōu)勢(shì)主要有以下幾個(gè)方面：資源利用率高:GPRS引入了分組交換的傳輸模式，使得原來(lái)采用電路交換模式的GSM傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化，這在無(wú)線資源稀缺的情況下顯得尤為重要。按電路交換模式來(lái)說(shuō)，在整個(gè)連接期內(nèi)，用戶無(wú)論是否傳送數(shù)據(jù)都將獨(dú)自占有無(wú)線信道。而對(duì)于分組交換模式，用戶只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，這意味著多個(gè)用戶可高效率地共享同一無(wú)線信道，從而提高了資源的利用率。GPRS用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，而不是連接時(shí)間，體現(xiàn)了“得到多少，支付多少”的原則。實(shí)際上，GPRS用戶的連接時(shí)間可能長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，卻只需支付相對(duì)低廉的連接費(fèi)用。傳輸速率高:GPRS可提供高達(dá)115kbit/s的傳輸速率(，不包括FEC)。這意味著通過便攜式電腦，GPRS用戶能和ISDN用戶一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時(shí)也使一些對(duì)傳輸速率敏感的移動(dòng)多媒體應(yīng)用成為可能。接入時(shí)間短:分組交換接入時(shí)間縮短為少于1秒，能提供快速即時(shí)的連接，可大幅度提高一些事務(wù)(如信用卡核對(duì)、遠(yuǎn)程監(jiān)控等)的效率，并可使已有的工Internet應(yīng)用(如Email、網(wǎng)頁(yè)瀏覽等)操作更加便捷、流暢。:，使得GPRS能提供Internet和其它分組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全球性無(wú)線接入?；谝陨系奶攸c(diǎn)，GPRS系統(tǒng)的采用能克服了電路交換型數(shù)據(jù)傳輸速率低，資源利用率差等缺點(diǎn)，特別適用于像GPS系統(tǒng)那樣突發(fā)性數(shù)據(jù)的應(yīng)用。其GPRS/IP/TCP/UDP協(xié)議?？梢詽M足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換，在現(xiàn)有的公用無(wú)線通信系統(tǒng)中擁有最大的帶寬。與目前流行的短消息相比，在相同數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，相同時(shí)間間隔下通訊費(fèi)用是短消息的1/6，甚至更少。車載終端以GPRS為傳輸網(wǎng)絡(luò)，有效地解決了以往短消息傳輸方式延時(shí)大、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性差的問題。GPRS技術(shù)提供的高速傳輸速率和“永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi)”的優(yōu)點(diǎn)，使該系統(tǒng)具有良好的適用性、可靠性和可擴(kuò)展性，而且易于管理與維護(hù)。ARM(Advanced RSIC Machines)，是一個(gè)公司名字，也是一種處理器的通稱，還可以認(rèn)為是一種技術(shù)名字。ARM處理器目前包括下面幾個(gè)系列的處理器產(chǎn)品以及其他廠商實(shí)現(xiàn)的基于ARM體系結(jié)構(gòu)的處理器。ARM7系列、ARM9系列、ARM9E系列ARM10E系列、SeurCore系列、Intel的Xscale系列和StrongARM等系列。這些處理器最高主頻達(dá)到了BOOMISP，功耗數(shù)量級(jí)為Mw/MHz。對(duì)于支持同樣ARM體系版本的處理器，其軟件是兼容的。本設(shè)計(jì)采用是三星公司的S3C2410X處理器，屬于ARM9系列，有以下特點(diǎn):。支持32為ARM指令和16位Thumb指令集。支持23位高速AMBA總線和接口。全性能MMU，支持Linux、WinCE等各種嵌入式操作系統(tǒng)。支持Cache和指令Cache。嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以嵌入式計(jì)算機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)是繼IT網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之后，又一個(gè)新的技術(shù)發(fā)展方向。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本上升、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。嵌入式系統(tǒng)是專用計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，它具有一般計(jì)算機(jī)組成的共性，也是由硬件和軟件組成的。嵌入式系統(tǒng)的硬件是嵌入式系統(tǒng)軟件環(huán)境運(yùn)行的基礎(chǔ)，它提供了嵌入式系統(tǒng)軟件運(yùn)行的物理平臺(tái)和通信接口。嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件則是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，提供人機(jī)交互的信息等。嵌入式系統(tǒng)的軟件分為嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式應(yīng)用軟件兩大部分。GPS接收模塊接收到GPS定位衛(wèi)星的信號(hào)，然后解算出定位數(shù)據(jù)，車載終端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和格式轉(zhuǎn)換，車載終端再把信息發(fā)送給GPRS通信模塊。GPRS通信模塊將定位信息通過網(wǎng)絡(luò)傳給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心根據(jù)這些信息采取一定的處理措施。本設(shè)計(jì)完成車載定位系統(tǒng)的車載終端部分。硬件上，完成ARM處理器、SDRAM、FLASH、GPS模塊、GPRS模塊及其外圍電路的搭建。軟件上，移植啟動(dòng)代碼Bootloader、文件系統(tǒng)嵌入式μC/OSII系統(tǒng)，然后開發(fā)應(yīng)用程序，建立交叉開發(fā)環(huán)境，將程序編譯成目標(biāo)平臺(tái)上的可執(zhí)行文件，完成GPS定位數(shù)據(jù)的提取并發(fā)送給GPRS模塊。車載終端總體上可以分為三大部分:S3C2410X系統(tǒng)電路、GPS模塊電路（圖表361：GPS模塊電路圖）和GPRS模塊電路（圖表371：GPRS模塊電路）。電路的核心為S3C2410X處理器,FLASH存儲(chǔ)系統(tǒng)，應(yīng)用程序等。SDARM作為系統(tǒng)的運(yùn)行內(nèi)存，用作程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)、JTAG用來(lái)開發(fā)調(diào)試系統(tǒng)。GPS模塊將接收到的定位數(shù)據(jù)通過串口傳送給處理器。GPRS模塊用來(lái)發(fā)送定位等信息到控制中心。如圖31圖表 31：車載終端電路框圖除以上的幾個(gè)電路部分外，本設(shè)計(jì)還預(yù)留了USB電路和擴(kuò)展槽，、GPS接收機(jī)電路和GRPS發(fā)送電路。.由于本設(shè)計(jì)的芯片較多，所需的芯片電壓也有所不同。根據(jù)車載終端的特點(diǎn)，而一言，汽車上的直流電壓源有兩種:12v和24V。需要對(duì)這兩種電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，得到所需的電壓。主要芯片的電壓需求如下:.S3C2410X:，.SDRAM，NAND，JTAG，MAX3 232:.GPS MAX232:5V.GPRS:圖表 22：2410電源電路(一)圖表 33： 2410電源電路（二）從產(chǎn)品的定位出發(fā)，考慮到功能、性能和性價(jià)比，兼顧二次開發(fā)和功能拓展，選擇一款各適的處理器。S3C2410X微處理器是一款由三星公司為手持設(shè)備設(shè)計(jì)的低功耗，高集成度的基于ARM920T的微處理器。采用16位/32位RISC結(jié)構(gòu)和ARM精簡(jiǎn)指令集，支持Wince，Linux等操作系統(tǒng):支持指令CACHE、數(shù)據(jù)CACHE和寫緩沖、支持ARM調(diào)試結(jié)構(gòu)、片上ICE支持JTAG調(diào)試方式:支持大端(Big Endian)小端(Little Enidan)模式。8個(gè)內(nèi)存塊，6個(gè)用于ROM、SRAM及其他，2個(gè)用于ROM/SRAM/SDRAM。每個(gè)內(nèi)存塊128(共1G)，每個(gè)內(nèi)存塊支持8/16/32位數(shù)據(jù)總線編程。1個(gè)起始地址和大小可編程的內(nèi)存塊(Bank7)，7個(gè)起始地址固定的內(nèi)存塊(Bank0~Bank6):所有的內(nèi)存塊可編程尋址周期，支持SDRAM自動(dòng)刷新模式，支持多種類型ROM啟動(dòng)，包括NOR/NNAD FLASH，EEPROM等。（1） S3C2410X處理器時(shí)鐘和電源管理。 片上MPLL和UPLL:UPLL產(chǎn)生操作USB主/從的時(shí)鐘MPLL產(chǎn)生操作MCU的時(shí)鐘。每個(gè)模塊的時(shí)鐘可由軟件控制，電源模式有四種，分別為正常模式，處于正常運(yùn)行的狀態(tài)下:休眠模式下只使CUP的時(shí)鐘停止:低能模式，不帶PLL的低頻時(shí)鐘:停止模式下，所有時(shí)鐘都停止?？梢杂肊INT[15:0]或RTC告警中斷從停止模式喚醒。（2） S3C24l0X處理器中斷控制器。 它帶有55個(gè)中斷源(看門狗定時(shí)器，5個(gè)定時(shí)器，9個(gè)UART，24個(gè)外部中斷，4個(gè)DMA，2個(gè)RTC，2個(gè)ADC，1個(gè)I2C，2個(gè)SPI，2個(gè)USB，1個(gè)LCD和1個(gè)電池管理)。外部中斷源的觸發(fā)模式可為電平觸發(fā)也可為邊沿觸發(fā)。對(duì)緊急中斷請(qǐng)求支持FIQ(快速中斷請(qǐng)求)。（3） S3C2410X處理器定時(shí)器。它帶有四個(gè)16位帶PWM的定時(shí)器，1個(gè)16位基于DMA或基于中斷的定時(shí)器。具有可編程的占空比，頻率和極性:支持外部時(shí)鐘源，具有看門狗定時(shí)器:16位看門狗定時(shí)器，定時(shí)中斷請(qǐng)求和系統(tǒng)復(fù)位.（4） S3C2410X處理器實(shí)時(shí)時(shí)鐘. 全時(shí)鐘特點(diǎn):毫秒，秒，分，時(shí)，日，星期，月，年。，可以產(chǎn)生告警中斷，時(shí)鐘滴答中斷。（5） S3C2410X處理器通用輸入/輸出端口及接口。 有24個(gè)外部中斷端口，多路輸入/輸出口。具有3個(gè)帶DAM和中斷的UART，支持5，6，7，8位串行數(shù)據(jù)傳送或接收，并且在傳送或接收情況時(shí)支持雙向握手，具有可編程的波特率，并且支持回環(huán)測(cè)試，每個(gè)通道有16字節(jié)TX FIFO和16字節(jié)RX FIFO。ARM9 S3C2410X的存儲(chǔ)空間映射圖（如圖表 3：S3C2410X存儲(chǔ)空間映射圖）為使處理器對(duì)各設(shè)備的訪問不相互干擾，因此要將不同類的設(shè)備映射到不相同的BANK。圖表 3：S3C2410X存儲(chǔ)空間映射圖 SDRAM存儲(chǔ)器 SDRAM是嵌入式微處理器的內(nèi)存，掉電以后數(shù)據(jù)即消失，不可以夠長(zhǎng)久保存。SDARM在系統(tǒng)中一般作為程序的運(yùn)行空間、數(shù)據(jù)或者堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU首先讀取啟動(dòng)代碼，完成系統(tǒng)的初始化之后，程序代碼一般情況都調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，這樣可以增加運(yùn)行速度。同時(shí)，SDARM還存儲(chǔ)系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)等。SDRAM單位空間存儲(chǔ)量大，并且價(jià)格便宜，已經(jīng)廣泛用于各種嵌入式系統(tǒng)中。SDARM的存儲(chǔ)單元可以堪稱一個(gè)電容，總是具有放電傾向，為了防止數(shù)據(jù)丟失，須在一定時(shí)間內(nèi)充電即刷新。所以，在系統(tǒng)中使用SDRAM時(shí)，微處理器必須具有刷新控制邏輯功能，或者另外加入刷心控制電路。S3C2410X在片內(nèi)具有獨(dú)立的SDARM刷新控制邏輯，可方便的與SDRAM相連?，F(xiàn)在市面上常用的SDRAM為8位/16位的數(shù)據(jù)寬度。生產(chǎn)商生產(chǎn)的同型器件一般情況都具有相同的電氣特性和封裝，可以通用。S3C2410X數(shù)據(jù)寬度為32位，所以使用2片K45561632C，一片連數(shù)據(jù)線的低16位，一片連數(shù)據(jù)線的高16位。這兩片并聯(lián)作為32位數(shù)據(jù)寬度的SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)，并映射到SC32410的BANK6，其地址范圍為0x30000000~0x33FFFFFF。SDRAM連接圖如圖表 341：SDRAM內(nèi)存電路連接圖。圖表 341：SDRAM內(nèi)存電路連接圖 FLASH FLASH是一種非易失，可在系統(tǒng)電擦寫，掉電后信息不會(huì)丟失的存儲(chǔ)器。它具有功耗低、容量大、擦寫速度快、可整片或者分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫)、擦除等、優(yōu)點(diǎn)，并且可以由內(nèi)部的算法完成對(duì)芯片的操作，在許多嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。FLASH在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。FLASH主要可分為NOR FLASH和NAND FLASH。NOR FLASH的特點(diǎn)是芯片內(nèi)執(zhí)行，這樣應(yīng)用可以直接在FLASH內(nèi)運(yùn)行，不必再把代碼讀到系統(tǒng)RAM中，NOR的傳輸效率很高，在1~4BM的小容量時(shí)