【正文】 利用這些數(shù)據(jù)，人們可以進行多種精密定位和定時。 GPS數(shù)據(jù)丟失原因 車輛在運行過程中，不可避免地會產(chǎn)生 GPS數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，導(dǎo)致這種數(shù)據(jù)丟失主 要有以下幾個原因。 。 （ 2）中期丟失 :GPS數(shù)據(jù)丟失時間大于 1分鐘而小于公交車的一個單程時間 (通常為 40分鐘 90分鐘 )。本論文分別研究出了硬件與軟件補償?shù)姆桨浮? 硬 件 補 償發(fā) 生 丟 失敏 感 區(qū) 域預(yù) 測 內(nèi) 插中 期 丟 失繼 續(xù) 內(nèi) 插 ， 等待 補 傳長 期 丟 失轉(zhuǎn) 入 正 常 運 行獲 得 補 傳停 止 內(nèi) 插 ， 報故 障 ， 等 待 補傳否否否否否否否否否 圖 22 軟件補償方案選擇的一般流程 畢業(yè)論文 14 預(yù)測內(nèi)插的算法是基于數(shù)據(jù)丟失點的位置和歷史數(shù)據(jù) (車輛在 1天中相同時段在相同路段的經(jīng)驗速度等 )進行的，算法的描述如下： 經(jīng)驗速度 為在丟失定位數(shù)據(jù)的情況下預(yù)測車輛的位置，先分析車輛在該路段的速度，而這一速度通常在路段上是連續(xù)變化的。如圖 24所示。當預(yù)測點與計算的基點在時間上間隔越長時，預(yù)測結(jié)果就變得越不可信。目前市場上單片機的生產(chǎn)廠商很多，其中 51系列單片 機的應(yīng)用比較廣泛，并且其開發(fā)手段也比較簡單，是工業(yè)檢測、控制領(lǐng)域中的最理想的 8位單片機。由于采用全靜態(tài) CMOS設(shè)計， W77E58能夠在低時鐘頻率下運行。第一種為時間畫面圖 32。顯示車輛在進出站信息，有時也顯示一些廣告、旅游等信息。 ISD4004系列工作電 壓 3V，單片錄放語音時間為 16分鐘，音質(zhì)好，適用于移動電話機及其它便攜式電子產(chǎn)品中。 就是負責定位功能的實現(xiàn)，采用臺灣鼎天的 REB21R。信息發(fā)送是將車載終端定位功能模塊獲得的各種數(shù)據(jù)，通過它傳送到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心又分發(fā)給電子站牌等各相關(guān)職能單位。 (2)支持中、高速率數(shù)據(jù)傳輸，可提供 。 SIM100集成了完整的射頻電路和 GSM的基帶處理器，適合于開發(fā) GSM/GPRS的無線應(yīng)用產(chǎn)品，如無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，無線公用電話、無線商務(wù)電話、監(jiān)控、調(diào)度、車載、遙控、遠程測量、定位和導(dǎo)航等系統(tǒng)和產(chǎn)品，應(yīng)用范圍十分廣泛。另預(yù)留 2個 EIARS232/485串行口，用于需要串口連接的設(shè)備。 自適應(yīng)選擇開關(guān) 12V 開關(guān)降壓處理 24V 開關(guān)降壓處理 線性穩(wěn)壓 畢業(yè)論文 23 第四章車載終端軟件的研究與設(shè)計 軟件設(shè)計概述 車載終端用 C語言進行編程寫入控制芯片 CPU:單片機 C51，以 KEL為 C語言的編譯器進行開發(fā)。支持音量調(diào)節(jié)等功能而且單片機具有機器學(xué)習(xí)的功能。 車載終端的 CPU讀取配置于 EPROM中的站臺信息，同時接收 GPS接收機傳過來的位置、時間、速度等即時信息，由 CPU將其與站臺觸發(fā)點位置進行比較，吻合時發(fā)出觸發(fā)信號進行報站，通過語音和顯示向車內(nèi)乘客報站。而且這些觸發(fā)點被做上標記，賦予更高的優(yōu)先級，駕駛員在操控機器學(xué)習(xí)或修改觸發(fā)點時，不允許對這類觸發(fā)點進行修改。它由多個模塊組成方可實現(xiàn)報站的功能。 檢查上傳當前位置信息是否收到，收到時則依據(jù)當前有效的 GPS定位信息，生成一條上報位置信息，并設(shè)置發(fā)送標記。在這些格式中，能表示速度的有 GPGSA和 GPRMC兩種格式，能表達時間、經(jīng)緯度、方向的有 RMC, GGA, GLL。 應(yīng)答消息 :車載終端和控制中心收到對方發(fā)來的需要應(yīng)答的消息時，都要盡快發(fā)送應(yīng)答消息，應(yīng)答消息不使用重發(fā)機制。 （ 4）線路配置消息 :更新其線路配置消息，比如判斷進出站的最小距離之類，放于配置文件中 ，生成一條回應(yīng)信息。并且在判斷到達站臺或離開站臺的情況時，向控制中心發(fā)送到站或出站消息。以單片機 CPU為核心，針對本系統(tǒng)所選用的器件，研究并 設(shè)計了一套電路，并對系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題進行了研究，包括車載終端主要控制電路的連接，完成了系統(tǒng)車載終端硬件的設(shè)計。 ，消除自動服務(wù)的差錯，如 GPS丟失時的補償 最佳方案， 從而提升其服務(wù)質(zhì)量。 [8]嚴蔚敏，吳偉民 :數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) (C語言版 )，清華大學(xué)出版社 ,2020。 感謝學(xué)校的各位領(lǐng)導(dǎo)老師，他們在我的求學(xué)期間給了我?guī)椭椭С帧? 感謝我的朋友們 ，他們在論文的修改過程中給了我熱情的幫助。 [6]盧爾瑞，孫孺石，丁懷元編著 .移動通信工程 .人民郵電出版社出版， 1993。 有待研究的問題 由于智能公交服務(wù)系統(tǒng)涉及的知識面廣，工作量大，而本人做論文時間有限，只完成上述的部分工作。了解誤差及 GPS丟失的原因，根據(jù)不同的情況研究出了 GPS丟失時補償?shù)姆桨浮? 報站具有按順序預(yù)報、報站、顯示站號、復(fù)位 (即停止報站以及其他一切操作，并恢復(fù)畢業(yè)論文 30 報站前的位置 )8條提示服務(wù)用語，線路多條，支持多語種。 （ 2）雜項配置消息 :更新汽車 ID、服務(wù)器 IP地址和端口及其它 雜項信息。 匯報信息 :由車載終端不定時發(fā)送給控制中心 (包括到 /出站、緊急按鍵、客流數(shù)據(jù)、固定短語回傳等 )，中心需應(yīng)答確認，匯報消息采用超時重發(fā)機制。 四 、 GPRMC格式 :這里的正確 GPS格式為 GPRMC格式， GPS模塊 REB21R軟件接口是 RS232。 檢查是否是正確的 GPS包， GPS包是帶校驗的 ASCII字符串，計算字符串的校驗和，與信息包中自帶的校驗和比較，判斷信息傳輸和接收是否出錯。單片機也具有在線編程的功能，可實現(xiàn)軟件實時、在線更新，其途徑也有兩條。今后的使用過程中，駕駛員則不再需要按鍵，而根據(jù)機器學(xué)習(xí)產(chǎn)生的觸發(fā)點來觸發(fā)語音播放。其功能概括如圖 41所示 : 畢業(yè)論文 24 圖 41 車載終 端功能概括圖 自動報站功能分析 公交車自動報系統(tǒng)是車載終端最關(guān)鍵的部份，它與駕駛員的工作及乘客的出行生活息息相關(guān)，是整個系統(tǒng)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)來源和執(zhí)行手段之一，其工作狀況和功能、性能直接影響到最終的服務(wù)。并且利用中斷來處理相 關(guān)功能模塊。車載終端另外還包括話筒，功放電路、串口通信、等電路。 外部接口 外部接口備有 8路電平接口用于外部設(shè)備數(shù)據(jù)的輸入輸出。 (5)按量計費，是以流量計費。其中需要駕駛員主動響應(yīng)的信息如調(diào)度指令等，車載終端在接收到后用聲音提示駕駛員有新信息到來。 報站器，由其與報站器中預(yù)先存儲的線路信息 (如車站位置 )進行比較、判斷，進行自動報站等 服務(wù)。頻率越低，錄放時間越長，而音質(zhì)有所下降，片內(nèi)信息存于閃爍存貯器中，可在斷電情況下保存 100年 (典型值 )反復(fù)錄音 10萬次。多段信息處理不耗電保存信息 100年 (典型值 )。當文字信息超過當前顯示器的顯示范圍時可以通過翻頁來繼續(xù)查看。 畢業(yè)論文 18 LCD顯示屏 車載 LCD電子顯示屏主要是以最優(yōu)的方式顯示給駕駛員看的，車載終端所獲取的實時數(shù)據(jù)以文字或圖形的方式顯示在車載機的顯示屏幕上。整體來看， W77E58的速度比標準的 8051快 。 如下圖 31為車載終端總體框圖 : 圖 31車載終端總體框圖 系統(tǒng)設(shè)備的選擇與功能 單片機 CPU是整個車載終端的核心部分，通過各種接口與其它設(shè)備連接，寫入一定的程序，負責處理各種事件，比如調(diào)度中心發(fā)來的調(diào)度信息， GPS接收機得來的定位信息處理等等，使整個系統(tǒng)得到正常的運行。 經(jīng)驗速度的計算和分布由長期歷史數(shù)據(jù)獲得，存在一個機器學(xué)習(xí)的過程。 經(jīng)驗速度分布 既然經(jīng)驗速度是大量車輛在每日同一時刻經(jīng)過同一采樣段的最大似然速度，其必然在 1天的時間內(nèi)在不同的采樣段具有某種分布。當通信中斷時，數(shù)據(jù)自動存儲，一旦通信恢復(fù)，可將存儲的數(shù)據(jù)以壓縮的方式成批上傳至監(jiān)控調(diào)度中心。 不敏感區(qū)域 : GPS數(shù)據(jù)在其他位置的非長期丟失對系統(tǒng)影響較輕，僅影響車輛的實時監(jiān)控，但中長期丟失可能會對調(diào)度策略產(chǎn)生影響。 GPS數(shù)據(jù)丟失的持續(xù)時間，可以大致分為短時間、中等時間和長時間三種。根據(jù)實際情況，可能存在以下三種原因的通信鏈路故障 : IP包 。這些優(yōu)良的特性，使得它有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域。 由于含水汽和干燥空氣的大氣介質(zhì)中傳播引起的信號傳播延時，其影響隨衛(wèi)星高度角、時間季節(jié)和地理位置的變化而變化，與信號頻率無關(guān)，不能用雙頻載波予以消除，但可用模型削弱。在導(dǎo)航型 GPS接收機中，多采用偽距定位法。這個頻移的大小和正負是可以根據(jù)衛(wèi)星的星歷和時間，以及用戶本身的位置算出來的。x,y,z表示用戶 (接收機 )位置的三維坐標 。 基本定 位原理方程 GPS定位的基本原理是通過不間斷的接收衛(wèi)星發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，把高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。 目前，無論是動態(tài)絕對定位還是靜態(tài)絕對定位，所依據(jù)的觀測量都是所測衛(wèi)星至觀測站的偽距，所以，相應(yīng)的定位方法通常也稱為偽距法。 GPS定位方式可以分為絕對定位與相對定位方式兩種。目前，各種類型的 GPS接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。 GPS接收機一般用蓄電池做電源。 GPS接收機需要配備專門的 GPS天線接收 GPS衛(wèi)星信號。 3 GPS信號接收機 GPS信號接收機的任務(wù)是 :能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的 GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出 GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出 GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。但這種時間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)性與實時性。 24顆衛(wèi)星均勻分布在 6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為 55度，各個軌道平面之間相距 60度，即軌道的升交點赤道各相差 60度。這樣避免人工的里程修正，使系統(tǒng)的操作更加簡便 。這些星分布在互成 60度的 6個軌道平面上，每個軌道平面平均分布 3顆衛(wèi)星。 、靈活的應(yīng)變能力 。站牌沒有顯示，乘客等候車輛心理沒有底。 關(guān) 鍵 詞 :GPS衛(wèi)星定位， GPRS無 線通信。最初的應(yīng)用是為了解決汽車文明帶來的日益嚴重的城市交通問題。 它的服務(wù)主要面對乘客與駕駛員來進 行考慮，在人們的出行生活中起著尤為明顯的作用。 ，實用，經(jīng)濟性 。它應(yīng)用于智能公交系統(tǒng)是用來準確定位公交車輛的位置，車輛根據(jù) GPS定位數(shù)據(jù)來進行自動服務(wù)。缺點 :定位精度依賴于定位衛(wèi)星的數(shù)目，這個數(shù)目依賴于地理環(huán)境 。對于地面觀測者來說，每天將提前 4分鐘見到同一顆 GPS衛(wèi)星。每顆 GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。 GPS接收機主要由 GPS接收機天線， GPS接收機主機及電源組成。 車載型接收機屬于導(dǎo)航型接收機，這種接收機主要用于運動物體的導(dǎo)航，它既可以實時給出物體的位置和運行速度。在用機外電池的過程中，機內(nèi)電池自動充電。 畢業(yè)論文 7 全球衛(wèi)星定位的基本原理 GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為己知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。應(yīng)用 GPS進行絕對定位，根據(jù)用戶接收機天線所處的狀態(tài)不同，又可分為動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位。例如，利用望遠鏡和測角設(shè)備的經(jīng)緯儀測量北極星的高度 角可以確定某一點在地球上的緯度，測量同一個恒星過格林尼治天文臺和當?shù)氐臅r間差可以確定經(jīng)度，是一種絕對定位。類似地，如果再有一個以衛(wèi)星 S3為球心， R3為半徑的球 C3，那用戶的位置也必定在 C2和 C3這兩個球面的交線 L2上。 實際上，用戶接收機一般不可能有十分準確的時鐘，它們也不與衛(wèi)星鐘準確同步，因此用戶接收機測量得出的衛(wèi)星信號在空間的傳播時間是不準確的，計算得到的距離也不是用戶接收機和衛(wèi)星之間的真實距離，這種距離叫做偽距離。另一種求解用戶速度的方法是 :知道用戶在不同時間的三維位置，用三維位置的差除以所經(jīng)過的時間，求解用戶的三維運動速度。 接收機時鐘差 :接收機時鐘與標準的 GPS系統(tǒng)時間之差，一般可達 65 1010 ?? ? 秒 。 GPS能夠以不同的定位定時精度提供服務(wù)，從亞毫米、毫米到厘米、分米、亞米及米和十幾米的定位精度都有可供選擇的定位方法。 GPS定位技術(shù)要求 GPS接收機所在的位置具備一些基本的定位條件 :至少接收到 4顆 GPS衛(wèi)星的信號， GPS衛(wèi)星的分布 (星座 )具有一定的幾何形狀限制，彼此之間應(yīng)具有一定的夾角。 其中第一種通信故障在時間上和地理位置上都不具備相關(guān)性 。 （ 3）長期丟失 :GPS數(shù)據(jù)丟失時間大于公交車的一個單程時間。 硬件補償主要針對硬件來實現(xiàn)補償，使公交車輛還能正常的進行運營，硬件補償方法有如下幾種 : （ 1）車載終端設(shè)置若干運行狀態(tài)按鍵，由駕駛員