【正文】 .........................................................................................................................................24 結(jié)論 ........................................................................................................................................................................................... 26 致謝 ........................................................................................................................................................................................... 27 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................................................. 28 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 1 頁 1 第一章 緒論 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會的進(jìn)步，汽車已經(jīng)成為當(dāng)今最為普遍，最為實用的交通工具，是日常生活生產(chǎn)中的重要組成部分。 為減少 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，在圖像采集模塊中采用了 JPEG 軟件壓縮編碼技術(shù)，對靜態(tài)圖像進(jìn)行壓縮編碼，較大地節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)資源，提高了圖片的傳輸速度。論文將 USB 視頻采集技術(shù)引入到車載終端監(jiān)控系統(tǒng)中，提出了一種車載監(jiān)控和圖像傳輸系統(tǒng)的具體實現(xiàn)方案。 論文首先對車載監(jiān)控相關(guān)的 GPS 定位技術(shù)、 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)及 USB 接口技術(shù)做了詳細(xì)介紹。論文的最后總結(jié)了所完成的工作，給出了設(shè)計的不足之處和有待完善的地方。汽車上在帶給人們舒適、便利生活的同時，也帶來了許多新問題。 當(dāng)前國內(nèi)使用的車載監(jiān)控系統(tǒng)大都結(jié)合了 GPS 定位技術(shù)和 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要用于為車主自主導(dǎo)航或者為車輛監(jiān)控中心提供坐標(biāo)信息。因為如果能夠?qū)囕v內(nèi)部情況和車輛外部駕 駛的情況進(jìn)行拍照保存并通過 GPRS網(wǎng)絡(luò)回傳監(jiān)控中心，就可以讓監(jiān)控中心準(zhǔn)確掌握車輛內(nèi)外部信息，也能夠在車輛出現(xiàn)事故時留下圖像資料，避免事后取證難而造成爭議。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 2 頁 2 汽車監(jiān)控的國內(nèi)外現(xiàn)狀 按照顯示終端離采集終端距離的遠(yuǎn)近，車載視頻監(jiān)控系統(tǒng)分為遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場視頻監(jiān)控系統(tǒng)。目前流行的解決方案是基于 MPEG2 和 MPEG4 技術(shù)的硬盤錄像方式。目前我國 GSM 網(wǎng)絡(luò)己經(jīng)覆蓋全國，各地短消息系統(tǒng)也互通，這從理論上提供了全國范圍的覆蓋。 最新的解決方案是基于 GPS+GPRS 的車載監(jiān)控系統(tǒng)。此種系統(tǒng)一般采用先進(jìn)的 GPRS 模塊、新穎的圖像處理芯片、嵌入式網(wǎng)絡(luò)處理模塊等，能實現(xiàn) Inter 自動接入，并采集視頻圖像，通過 JPEG 算法壓縮后利用 GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)傳送至 Inter 網(wǎng)上 的主機(jī)，實現(xiàn) GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程圖像的傳輸。系統(tǒng)采用了集成度高、性能優(yōu)越的嵌入式處理器芯片 ， 系統(tǒng)在穩(wěn)定性和可靠性上有了保證，且設(shè)備配置少，人機(jī)交互界面簡潔友好，操作簡單。它的含義是利用導(dǎo)航衛(wèi)星進(jìn)行測時和測距，以構(gòu)成全球定位系統(tǒng)。第二階段為系統(tǒng)的研制與試驗階段，從 1979 年到 1984 年，陸續(xù)發(fā)射了 7 顆試驗衛(wèi)星，與此同時，研制了各種導(dǎo)航接收機(jī)。 全球定位系統(tǒng)的建成，從根本上解決了人類在地球及其周圍空間的導(dǎo)航定位問題，從軍用到民用， 對人類的活動產(chǎn)生了巨大的影響。在相鄰軌道上，衛(wèi)星的升交距相差 30 度。空間部分的 3 顆備用衛(wèi)星，可在必要時根據(jù)指令代替發(fā)生故障的衛(wèi)星，這對于保障GPS 空間部分正常而高效的工作是極其重要的。 GPS衛(wèi)星主要用于接收和存儲由地面監(jiān)控站發(fā)來的導(dǎo)航信息接收并執(zhí)行監(jiān)控站的控制指令，向用戶發(fā)送定位信 息。監(jiān)測站是在主控站直接控制下的數(shù)據(jù)自動采集中心。所有觀測資料由計算機(jī)進(jìn)行初步處理，并儲存和傳送到主控站，用以確定衛(wèi)星的軌道。各測站和 GPS 衛(wèi)星的原子鐘，均應(yīng)與主控站的原子鐘同步，或測出其間的鐘差，并把這些鐘差信息編入導(dǎo)航電文，送到注入站。其主要任務(wù)是在主控站的控制下將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并檢測注入信息的準(zhǔn)確性。用戶設(shè)備主要由GPS 接收機(jī)硬件和數(shù)據(jù)處理軟件，以及微處理機(jī)及其系統(tǒng)設(shè)備組成。 圖 GPS 系統(tǒng)的組成 GPS 定位原理 GPS 定位的基本原理是：將物 體的瞬間立體目標(biāo)的位置坐標(biāo) (X， Y， Z)用已確定的相距距離的已知參考點(diǎn)所發(fā)出的極其精確的無線電脈沖時鐘源來測定，然后利用地面接收器中己存入的由高等解析幾何所構(gòu)成的模型，建立三維位置量和一個時間量的算法方程。 衛(wèi)星載波信號以兩個 L 波段頻率 ( 和)發(fā)射，以便可以修正信號的時延，信號分別用 P 碼和 C/A 碼調(diào)制。 人們通常把利用 GPS 技術(shù)，用于車輛定位功能的硬件和軟件的融合體稱為 車載 GPS 定位終端。 GPRS 是區(qū)別于原有 GSM 電路交換方式的另一種數(shù)據(jù)傳輸方式， GPRS 是區(qū)別于原有 GSM 電路交換方式的另一種數(shù)據(jù)傳輸方式，它利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理，把不同終端的數(shù)據(jù)分割成等長標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式，通過非專用的邏輯子信道進(jìn)行數(shù)據(jù)快速交換，即將 信息分成數(shù)據(jù)分組或信息包，再加上目的地址、分組編號、控制比特等的分組頭，沿不同路由進(jìn)行傳送，接收端按照分組編號重新組裝成原始信息。 GPRS用戶的計費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)， GPRS 用戶的連接時間可能長達(dá)數(shù)小時，卻只需支付相對低廉的連接費(fèi)用?？沙浞掷矛F(xiàn)有的、覆蓋全國范圍的 GSM 網(wǎng)絡(luò)，方便、快速地為用戶數(shù)據(jù)終端提供遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)的部署。 7．應(yīng)用開發(fā)方便，直接支持 TCP/IP。 2．點(diǎn)對多點(diǎn)服務(wù)中心 (PointToMultipoint Service Center， PTMSC)。GSN 具有移動路由管理功能，它可以連接各種類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，并可以連到 GPRS 寄存器。 GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，提供 GPRS 與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的傳輸通路，進(jìn)行移動用戶與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳送。其他一些輔助單元雖然在 GPRS 系統(tǒng)中未給出定義，但在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中必不可少，如域名解析服務(wù)器 DNS，動態(tài)地址 分配服務(wù)器 DHCP，網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議服務(wù)器 NTP 等等。橫向應(yīng)用主要是面向消費(fèi)者的電子郵件， web 瀏覽等 。而且 GPRS 技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的成功應(yīng)用對系統(tǒng)的實時監(jiān)控管理和靈活部署提供了更好的方案 。 USB 簡介 USB 是為了解決日益增加的 PC 外設(shè)與有限的主板插槽和端口之間的矛盾而 制定的一種串行通信標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在臺式 PC 和便攜式 PC 中幾乎都配備了 USB 接口，而且流行的操作系統(tǒng)都支持 USB 功能。最新推出的 速度可以達(dá)到 480Mbps。通常用這種方式每個 PC 的 USB 端口最多可以擴(kuò)展 127 個外設(shè)。 5．供電方式靈活。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 12 頁 12 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計方案 系統(tǒng)工作原理及需求 目前，基于 GPS 的車載監(jiān)控系統(tǒng)主要由車載監(jiān)控終端、無線通信鏈路和遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)三部分 組成 [5]。 圖 車輛監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 本課題提出的車載監(jiān)控終端解決方案具備圖像捕獲功能，能為監(jiān)控中心的調(diào) 度管理提供可視化依據(jù)，提高車輛的運(yùn)營效率，并確保車輛 的安全。車門關(guān)閉時，圖像采集停止。 3．支持遠(yuǎn)程查詢功能 監(jiān)控中心可隨時向車載監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送命令，獲取車輛坐標(biāo)信息和車內(nèi)圖像信 息，可監(jiān)督司乘人員的工作態(tài)度和服務(wù)質(zhì)量，即時了解各線路的上座率情況，同 時對司乘人員起到有效的監(jiān)督制約作用。 考慮嵌入式系統(tǒng)具有的上述優(yōu)點(diǎn)，主控制器選用了嵌入式處理器。在第四章將對該處理器的結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)做詳細(xì)的介紹。選用兩片 SDRAM芯片 K4S561632C 構(gòu)成 64M 的內(nèi)部存儲空間。在人機(jī)交互方面，利用處理器的兩個 GPIO 引腳，外接按鍵。處理器負(fù)責(zé)指令的運(yùn)行和響應(yīng)其它硬件模塊請求。整個車載監(jiān)控終端硬件平臺構(gòu)成由圖 所示。 S3C2410X 的最高工作頻率可達(dá) 203MHZ，為手持設(shè)備和一般類型應(yīng)用提供了低價格、低功耗、高性能小型微控制器的解決方案。 ● 具備 16KB 的 ICache 和 16KB 的 DCache/MMU。 ● 3 通道 UART(， 16 字節(jié)發(fā)送 FIFO， 16 字節(jié)接收 FIFO)/2 通道 SPI。 ● 4 通道 PWM 定時器和 1 通道內(nèi)部定時器。 ● 8 通道 10 比特 ADC 和觸摸屏接口。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 17 頁 17 圖 S3C2410X 部結(jié)構(gòu)圖 USB 接口 S3C2410X 內(nèi)置 Host 控制器具有以下特性 [7]： ● 完全兼容 協(xié)議 ● 完全兼容 OHCI ● 支持低速（ ）和全速（ 12MB/S）的 USB 設(shè)備 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 18 頁 18 S3C2410X 開發(fā)板提供了兩個 USB HOST 接口，可支持 U 盤、 USB 攝像頭等多種USB 設(shè)備，但使用不同的設(shè)備 需要開發(fā)相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動。 圖 RS232C 串口接線 GPS 和 GPRS 模塊與 S3C2410X 開 發(fā)板按照 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)采用交叉串口線相連接，如圖 43 所示。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 19 頁 19 通用 I/O 口 S3C2410X 提供了 117 個通用 I/O 端口，用戶可根據(jù)設(shè)計需要，將每個端口配置為輸入模式、輸出模式或特殊功能模式，由片內(nèi)的特殊功能寄存器控制 [8]。 I2S 總線只處理聲音數(shù)據(jù)。本設(shè)計選用 Philips的 UDAl34l 型音頻 CODEC。這些接收機(jī)產(chǎn)品性能穩(wěn)定、體積小、耗電省、使用方便等優(yōu)良性能；單點(diǎn)定位精度 10~25m；無 SA時實時差分定位精度 35m；功耗小于 1w；工作環(huán)境溫度可達(dá) 30~+80。在設(shè)計上，這些 GPS 接收機(jī)使用了最新的科技 和高水平的電路集成技術(shù)， 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 20 頁 20 在達(dá)到高性能的同時減小了體積和功耗。與 GPS 系統(tǒng)的通訊可以通過 RS232或 CMOS 電平的串行口來實現(xiàn)。 100ns 1PPS 輸出精度（只適用于 15L/15H），脈沖寬度 20ms980ms可調(diào) ● 速度精度： 米 /秒 ● 動態(tài)性能：速度 515 米 /秒；加速度 6g；高度 18,000 米 ● 數(shù)據(jù)更新率： 1 次 /sec～ 1 次 /900sec 可調(diào) ● RS232 電平輸出速率： 300、 600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200bps 用戶可選 ● 物理尺寸： GPS15L： 34 45 7(毫米 ) ● 重量： GPS15L： 14 克 ● 工作電壓： － 5V (GPS 15L) ● 工作溫度： 30 C0 ～ 80 C0 ● 儲存溫度： 40 C0 ～ 80 C0 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè) 論文 (設(shè)計 ) 第 21 頁 21 表 GPS15L 接口說明 管腳 名稱 描述 1 備用電源 為內(nèi)部的靜態(tài)存儲器和時鐘供電。 4 串口 1（出） 異步串行數(shù)據(jù)輸出。 5 串口 1（入） 異步串行數(shù)據(jù)輸入。該口主要用于接收對 OEM 板的初始化信息和配置信息。高電平持續(xù)時間從 20ms~980ms 可調(diào)。 GPRS 通訊模塊 客戶端為了利用 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，必須選擇適當(dāng)?shù)囊苿咏K端 (即 MT， Mobile Terminal)來接入 GPRS 網(wǎng)絡(luò)。 MC35i集成了完整的射頻電路和 GPRS 的基帶處理器，可直接作為終端產(chǎn)品 進(jìn)行語音和數(shù)據(jù)的傳輸。并使用標(biāo)準(zhǔn)的 AT 指令 對它進(jìn)行控制，同時把它采集到的信息由 GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。此外 MC35i 主板還有另外兩個外部接口： 40 引腳的系統(tǒng)鏈接器和SMB 插座。數(shù)字基帶芯片處理器核及相關(guān)接口對外部設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動和管理。 電源和功率控制電路：模擬基帶芯片內(nèi)部包括多組低壓差輸出 (LDO)電壓調(diào)整模塊，為數(shù)字基帶芯