【正文】 攝影和遙感飛機(jī)的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測(cè)量。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有力促進(jìn)了 GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。 在應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，從 1981 年到 1985 年，完成了技術(shù)引進(jìn)、數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)，對(duì) GIS 進(jìn)行了理論探索和區(qū)域性的實(shí)驗(yàn)研究。而 Intergraph 建立自己的移動(dòng) GIS 解決方案 — IntelliWhere。 在地圖數(shù)據(jù)方面，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)美國(guó)地理信息與分析中心（ NCGIA）正在合作為 NASA 和聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一項(xiàng)名為 Batutta 的計(jì)劃，旨在研制一套專(zhuān)為地學(xué)野外采樣使用的移動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)，包括地理環(huán)境與地理信息系統(tǒng)在無(wú)線(xiàn)移動(dòng)環(huán)境中的集成以及穿戴式計(jì)算機(jī)、便攜計(jì)算機(jī)、 PDA 和臺(tái)式服務(wù)器的聯(lián)合使用。不僅如此， GPS 衛(wèi)星的入軌運(yùn)行，還為大地測(cè)量學(xué)、地球動(dòng)力學(xué)、地球物理學(xué)、天體力學(xué)、載人航天學(xué)、全球海洋學(xué)和全球氣象學(xué)提供了一種高精度、全天時(shí)、全天候的測(cè)量新技術(shù)。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 第二章 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題 設(shè)計(jì)題目 背景 1978 年 2 月 22 日第一顆 GPS 試驗(yàn)衛(wèi)星的入軌運(yùn)行，開(kāi)創(chuàng)了以導(dǎo)航衛(wèi)星為動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航定位的新時(shí)代。 （ 4）增強(qiáng)學(xué)生對(duì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程的認(rèn)識(shí)，掌握軟件設(shè)計(jì)方法，進(jìn)行編制技術(shù)文件等基本技能的訓(xùn)練，使之具有一定程度的實(shí)際工作能力。 通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，旨在是學(xué)生對(duì)所學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行一次系統(tǒng)的回顧和總結(jié)，通過(guò)對(duì)具體題目的分析，是理論與實(shí)際相結(jié)合，鞏固和發(fā)展所學(xué)理論知識(shí)，掌握正確的思維方法和基本技能，提高學(xué)生獨(dú)立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)，提高學(xué)生利用計(jì)算機(jī)解決實(shí)際問(wèn)題的能力 及計(jì)算機(jī)實(shí)際操作水平，促進(jìn)學(xué)生建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng)。 關(guān)鍵字： GPS 發(fā)展歷程、 GPS 的定位原理、 GPS精密定 位方法、GPS 的研究意義English Abstract In recent years, with the continuous improvement of living standards, the automobile gradually into the family, and bee the necessities of life, the next few years car growth rates will rise sharply. Future car GPS system has a huge market potential and immeasurable. We estimate, the domestic automobile market demand of GPS system, will increase by more than 30% annually. GPS is the biggest characteristic of both navigation, positioning, antitheft function, bottleneck in China39。車(chē)載 GPS 系統(tǒng)具有巨大的市場(chǎng)潛力和不可估量的發(fā)展前景。我們估計(jì)，國(guó)內(nèi)汽車(chē)市場(chǎng)對(duì) GPS 系統(tǒng)的需求量，將以每年 30%以上的速度遞增。s GPS market in the past has been plagued by technical application, the size of the market factors, along with the Beidou navigation system this year China39。 （ 1）鞏固和提高學(xué)生學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí) 。 （ 5）是學(xué)生掌握文件檢索、資料查詢(xún)的基本方法以及獲取新知識(shí)的實(shí)際工作能力。 GPS 衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶(hù)共享的空間信息資源?？v觀現(xiàn)狀， GPS 技術(shù)有下述用途。 在軟件開(kāi)發(fā)方面，作為 GIS 市場(chǎng)的領(lǐng)頭雁 Autodesk、 ESRI 和 Intergraph 三大公司為 Mobile GIS 技術(shù)做出了極大的貢獻(xiàn)。這些軟件極大方便了 Mobile GIS 個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。從 1986 年到現(xiàn)在，我國(guó) GIS 的研究和應(yīng)用進(jìn)入有組織、有計(jì)劃、有目標(biāo)的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機(jī)構(gòu)、研究中心和實(shí)驗(yàn)室。與此同時(shí)，一些車(chē)載導(dǎo)航電子地圖開(kāi)發(fā)也開(kāi)始慢慢進(jìn)入正軌，如北京靈圖的天行者地圖其精度較高，地圖范圍覆蓋面較廣，受到用戶(hù)喜愛(ài)；凱利德地圖軟件也受到國(guó)內(nèi)認(rèn)可和歡迎。 ． GPS技術(shù)的航天應(yīng)用 低軌道通訊衛(wèi)星群的實(shí)時(shí)軌道測(cè)量；衛(wèi)星入軌 和衛(wèi)星回收的實(shí)時(shí)點(diǎn)位測(cè)量；載入航天器的在軌防護(hù)探測(cè)；星載 GPS 的遮掩天體大小和大氣參數(shù)測(cè)量；對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測(cè)量。 ． GPS技術(shù)的其他 應(yīng)用 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 汽車(chē) GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)也有一個(gè)很大的特點(diǎn)是防盜，分為被動(dòng)式防盜和動(dòng)態(tài)跟蹤。 電子地圖是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種嶄新的地理信息載體 ，具備地圖的內(nèi)涵 , 是數(shù)字地圖在計(jì)算機(jī)屏幕上的符號(hào)化顯示 , 具有信息豐富、直觀易懂、更新方便、實(shí)用靈活等特點(diǎn) , 因而受到 用戶(hù)的普遍歡迎。 本文選題意義在于利用 GIS 矢量數(shù)據(jù)（ shapefile 非拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)）作為電子地圖格式，結(jié)合 GPS，在電子地圖上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，對(duì)基于電子地圖 GPS 定位技術(shù)的研究打下 了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段，隨著電子產(chǎn)和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)生產(chǎn)商、 GPS 專(zhuān)業(yè)廠商加快了對(duì)汽車(chē) GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)研制，而我國(guó)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)本身起步比國(guó)外要晚了許多，在各個(gè)方面存在 著較大差距，下面簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外在該行業(yè)上的研究進(jìn)展?fàn)顩r。 可能性和必要性相輔相稱(chēng) ,缺 一不可的。 經(jīng)濟(jì)上的可行性 用 導(dǎo)航儀 將大大提高 行駛 效率 ， 縮短行車(chē)時(shí)間 ， 硬件并不貴，幾乎可以人手一個(gè) 。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 第 三 章 開(kāi)發(fā)平臺(tái) LINUX 簡(jiǎn)介 Linux 是一種自由和開(kāi)放源碼的類(lèi) Unix 操作系統(tǒng)，存在著許多不同的 Linux 版本，但它們都使用了 Linux 內(nèi)核。 Linux 得名于天才程序員林納斯?托瓦茲。它能運(yùn)行主要的 UNIX 工具軟件、應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這個(gè)系統(tǒng)是由全世界各地的成千上萬(wàn)的程序員設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的。Linux 操作系統(tǒng)軟件包不僅包括完整的 Linux 操作系統(tǒng)，而且還包括了文本編輯器、高級(jí)語(yǔ)言編譯器等應(yīng)用軟件。 Qt 是面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，易于擴(kuò)展，并且允許組件編程。基本上， Qt 同 X Window 上的 Motif， Openwin， GTK 等圖 形界 面庫(kù)和 Windows 平臺(tái)上的 MFC， OWL， VCL， ATL 是同類(lèi)型的東西。 Qt 的良好封裝機(jī)制使得 Qt 的模塊化程度非常高，可重用性較好，對(duì)于用戶(hù)開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)是非常 方便的。 支持 2D/3D 圖形渲染，支持 OpenGL 大量的開(kāi)發(fā)文檔 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 XML 支持 Webkit 引擎的集成，可以實(shí)現(xiàn)本地界面與 Web 內(nèi)容的無(wú)縫集成 但是真正使得 Qt 在自由軟件界的眾多 Widgets (如 Lesstif， Gtk， EZWGL， Xforms，fltk 等等 )中脫穎而出的還是基于 Qt 的重量級(jí)軟件 KDE 。 所謂差分動(dòng)態(tài)定位（ DGPS）就是用兩臺(tái)接收機(jī)在兩個(gè)測(cè)站上同時(shí)測(cè)量來(lái)自相同 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號(hào)，用以聯(lián)合測(cè)得動(dòng)態(tài)用戶(hù)的精確位置。 由載波相位觀測(cè)方程得出動(dòng)態(tài)差分方程： 0 0 0 00 0 0 01001{ [ ( ) ( / ) ] [ ( ) ( / ) ] }{ [ ( ) ( / ) ] [ ( ) ( / ) ] }( / ) ( ) ( / ) ( )j j j j j j j ji i i i i r r r r tj j j j j j j ji i i i i r r r r tj j j ji i t i i tf c T f c Trf c T f c Trf c f cj j r r j j r rj j r r j j r rr r r rD D + D D + D D + D D + = D D + D D （ 33） 當(dāng)動(dòng)態(tài)用戶(hù)和基準(zhǔn)站都同時(shí)觀測(cè)了 4 顆相同 GPS 衛(wèi)星時(shí)，則可解算在 t 時(shí)刻動(dòng)態(tài)用戶(hù)位置估計(jì)值的改正數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)載波相位測(cè) 量的目的。則在進(jìn)行測(cè)速之前，先使動(dòng)態(tài)接收機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)有： .uX = .uY = .uZ =0 （ 37） 可按式（ 34）解算出衛(wèi)星的三維速度，隨即進(jìn)行動(dòng)態(tài)用戶(hù)的速度測(cè)量。 利用 GPS 信號(hào)進(jìn)行時(shí)間傳遞 ，一般采用下列兩種方法： 一站單機(jī)定時(shí)法 即在一個(gè)已知位置測(cè)站上，用一臺(tái) GPS 信號(hào)接收機(jī)觀測(cè)一顆 GPS 衛(wèi)星，從而測(cè)定用戶(hù)時(shí)鐘的偏差。依（ 38）可知， A、 B 兩個(gè)測(cè)站所測(cè)的用戶(hù)時(shí)鐘偏差 分別為： { 39。 串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信協(xié)議。 RS232（ ANSI/EIA232 標(biāo)準(zhǔn)）是 IBMPC 及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)。 RS232 串口通信最遠(yuǎn)距離是 50 英尺 串行通信串口通信（ Serial Communications）的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（ bit） 發(fā)送和接收字節(jié)。典型地，串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、 停止位和奇偶校驗(yàn)。例如300 波特表示每秒鐘發(fā)送 300個(gè) bit。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開(kāi)始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于數(shù)據(jù)是 在傳輸線(xiàn)上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位為 1，這樣就有 3 個(gè)邏輯高位。它具有顯示、傳輸和分析的功能，可以提供比傳統(tǒng)地圖更佳的呈現(xiàn)方式，如放大、縮小、漫游、搜索以及路徑規(guī)劃。 使用非常靈活、方便 電子地圖一般以圖層為單位組織數(shù)據(jù)，圖層則一般按地圖要素分別顯示，這樣每層顯示一個(gè)要素（比如，一層顯示街區(qū)，一層顯示水系，一層顯示綠地，一層顯示道路等等），各圖層可單獨(dú)顯示，也可多層組合疊層顯示，從而達(dá)到一些紙質(zhì)地圖無(wú)法達(dá)到的效果。 地圖數(shù)據(jù)更新快速 電子地圖顯示的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)的更新越來(lái)越快，相應(yīng)的電子地圖就可以以最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，它的數(shù)據(jù)更新周期要比紙質(zhì)地圖短的多。比如，用戶(hù)可以自己感興趣的地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，甚至可以進(jìn)行編輯，來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的不同要求。 交互型的電子地圖是具有多種功能高級(jí)型的電子地圖，交互型電子地圖是在地圖矢量數(shù)據(jù)庫(kù)和軟硬件資源支持下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖各種操作，例如顯示閱讀、屬性查詢(xún) 、空間檢索分析，輸出硬拷貝等。近年來(lái)，新計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷運(yùn)用到 Web 中，其中，傳統(tǒng)地圖與 Web 結(jié)合造就的網(wǎng)絡(luò)型電子地圖就是一種建設(shè)性的結(jié)合。還有該領(lǐng)域的后起之秀：杭州阿拉丁信息科技有限公司開(kāi)發(fā)的 平臺(tái)。 電子地圖創(chuàng)作，在數(shù)據(jù)和軟硬件技術(shù)資源支撐下，決定其質(zhì)量的關(guān)鍵是電子地圖設(shè)計(jì)。 數(shù)據(jù)的處理 一、 NMEA0183 標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)句 Global Positioning System Fix Data（ GGA） GPS 定位信息 $GPGGA,1,2,3,4,5,6,7,8,9,M,10,M,11,12*hhCRLF 1 UTC 時(shí)間， hhmmss（時(shí)分秒）格式 2 緯度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸） 3 緯 度半球 N（北半球）或 S（南半球） 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 18 4 經(jīng)度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸） 5 經(jīng)度半球 E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)） 6 GPS 狀態(tài)： 0=未定位， 1=非差分定位， 2=差分定位， 6=正在估算 7 正在使用解算位置的衛(wèi)星數(shù)量（ 00~12）（前面的 0 也將被傳輸） 8 HDOP 水平精度因子（ ~） 9 海拔高度（ ~） 10 地球橢球面相對(duì)大地水準(zhǔn)面的高度 11 差分時(shí)間（從最近一次接收到差分信號(hào)開(kāi)始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空 ） 12 差分站 ID 號(hào) 0000~1023（前面的 0 也將被傳輸，如果不是差分定位將為空） GPS DOP and Active Satellites（ GSA）當(dāng)前衛(wèi)星信息 $GPGSA,1,2,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,3,4,5,6*hhCRLF 1 模式， M=手動(dòng)， A=自動(dòng) 2 定位類(lèi)型， 1=沒(méi)有定位， 2=2D