【正文】 4 5 結(jié)論 時(shí)至今日，車載衛(wèi)星定位系統(tǒng)集合全球衛(wèi)星定位技術(shù)，現(xiàn)代移動(dòng)通信一技術(shù)，地理信息系統(tǒng)技術(shù)于一身，不僅在智能交通系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)主要作用，同時(shí)還可以提供防盜防搶劫報(bào)警，緊急醫(yī)療求助等多種服務(wù)。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 Abstract： Global Positioning System of vehicles， also known as auto vehicles locating system is researched starting of in propose of study is to find a solution for the heavy trafic issues in big cities that cause by the civilization of ， auto vehicles locating is pose of Global Positioning System， wireless munication and Global geographical System. It is not only the essential part of intelligent transportation system， but also providing grand against theft， grand against highjack， medical emergence and so ， the munication part of auto vehicles locating is based on GSMSMS which can not offer realtime bearing of GPS of automobile39。 4 GPS 概述 5 全球衛(wèi)星定位的基本原理 23 總體功能分 析 造成乘客在車內(nèi)坐車擔(dān)擾，在車外等車沒(méi)底。 ，提高國(guó) 際競(jìng)爭(zhēng)力 。這樣，對(duì)于地球任何位置，均能同時(shí)觀測(cè)到 4顆衛(wèi)星。 地面 GPS接收設(shè)備類型豐富，有各種類型的功能各異的 GPS接收機(jī)產(chǎn)品，用于測(cè)量的，用于導(dǎo)航的等等。每個(gè)軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差 90度，一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前 30度。 2 地面監(jiān)控系統(tǒng) 對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)， GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)己知點(diǎn)。 GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào)，是一種可供無(wú)數(shù)用戶共享的信息資源。一般在比較開闊的地區(qū)，需接收到三顆以上的 GPS衛(wèi)星信號(hào)才能進(jìn)行準(zhǔn)確定位。同時(shí)采用機(jī)內(nèi)機(jī)外兩種直流電源。公交定位系統(tǒng)精度只需要達(dá)到 l0m即可。 參考坐標(biāo)系統(tǒng)建立后的定位問(wèn)題，而參考坐標(biāo)系的建立和維持一方面有一套獨(dú)立的理論和技術(shù)，另一方面也可以看成是定位技術(shù)的一個(gè)應(yīng)用。 絕 對(duì)定位的優(yōu)點(diǎn)是，只需一臺(tái)接收機(jī)便可獨(dú)立定位，觀測(cè)的組織與實(shí)施簡(jiǎn)便，數(shù)據(jù)處理簡(jiǎn)單。 GPS定 位的基本幾何原理為三球交會(huì)原理 :如果用戶到衛(wèi)星 S1的真實(shí)距離為 R1,那么用戶的位置必定在以 S1為球心， R1為半徑的球面 C1上 。其 R,xl,yl,z1是己知量， x,y,z是未知量 .三個(gè)方程三個(gè)未知量就可以定出接收機(jī)的位置，即要求的 x,y,z。如果用戶本身也在運(yùn)動(dòng)，則這個(gè)多普勒頻移便要發(fā)生變化，其大小和正負(fù)取決于用 戶的速度與方向。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)車輛定位精度為 l0m。 人們想了很多辦法來(lái)削弱和消除上述各種誤差的影響，比如，針對(duì)實(shí)時(shí)廣播星歷提供的衛(wèi)星坐標(biāo)精度不高的問(wèn)題，國(guó)際上的 GPS服務(wù)機(jī)構(gòu) IGS提供了事后的 GPS衛(wèi)星的精密星歷，其軌道坐標(biāo)精度達(dá) 35cm。 GPS數(shù)據(jù)丟失的補(bǔ)償方案 以上分析了 GPS的基本原理，縮小誤差的方法，可是 GPS依賴于地理環(huán)境，當(dāng) 在高樓大廈遮擋， GPS信號(hào)會(huì)發(fā)生丟失的現(xiàn)象，在它的盲區(qū)需要及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償，首先分析盲區(qū)產(chǎn)生的原因和對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，根據(jù)不同種類的 GPS信號(hào)丟失對(duì)系統(tǒng)影響的不同采取不同的補(bǔ)償措施。 。 （ 1）短期丟失 :GPS數(shù)據(jù)丟失的時(shí)間在 1分鐘以內(nèi)，通常由于 IP包丟失或被高樓短時(shí)間遮 擋 。 GPS數(shù)據(jù)丟失補(bǔ)償方案 當(dāng) GPS數(shù)據(jù)發(fā)生丟失時(shí)，為了保證公交系統(tǒng)還能正常的進(jìn)行全方面服務(wù)，可以采用一些措施來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。 當(dāng) GPS數(shù)據(jù)發(fā)生丟失時(shí)，系統(tǒng)能獲得關(guān)于丟失的兩個(gè)基本信息 : 系統(tǒng)根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)判斷數(shù)據(jù)丟失對(duì)系統(tǒng)影響的嚴(yán)重程度，從而分級(jí)別地采取響應(yīng)的措施進(jìn)行補(bǔ)償，其處理的一般流程如圖 22所示。下面建立一張三維的圖，其 X軸為時(shí)間， Y軸為沿線路連續(xù)排列的不同的采樣段， Z軸為各采樣段的經(jīng)驗(yàn)速度。對(duì)于系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理而言，影響誤差大小的最直接因素是采用預(yù)測(cè)算法的持續(xù)時(shí)間。根據(jù)單片機(jī)電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，面向控制的功能強(qiáng)等特點(diǎn)，綜合了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和上述情況，考慮到系統(tǒng)的最終維護(hù)，應(yīng)該選擇主流產(chǎn)品。在相同的吞吐量及低頻時(shí)鐘情況下，電源消耗也降低。數(shù)據(jù)按其性質(zhì)和用途分為不同的組。 LED顯示屏是車輛前方面向乘客顯示相關(guān)信息。100000次錄音周期 (典型值 )片內(nèi)免調(diào)整時(shí)鐘，也可選用外部時(shí)鐘。 鍵盤和顯示控制芯片 實(shí)現(xiàn)手動(dòng)報(bào)站，語(yǔ)音報(bào)站模塊中的報(bào)站 、停止、幾條公益提示語(yǔ)的播報(bào)，以及系統(tǒng)出現(xiàn)異常 (如站臺(tái)不匹配或不能連接站臺(tái)等 )而需要駕駛員手動(dòng)控制，需要在終端上提供 816個(gè)按健，使駕駛員在駕駛和手動(dòng)控制的時(shí)候能直觀的知道當(dāng)前車輛的位置。 GPRS通信模塊 車載終端與監(jiān)控中心進(jìn)行交互，用由 GPRS模塊實(shí)現(xiàn)信息傳輸及信息處理功能，信息傳輸功能包括信息的發(fā)送和接收。 淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文 23 無(wú)線通信有 CDMA和 GPRS等方式，在此選用了 GPRS方式，系統(tǒng)之所以選用 GPRS來(lái)進(jìn)行無(wú)線通信，其主要特點(diǎn)如下 : (1)GPRS采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信息，優(yōu)化了對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源和無(wú)線資源的利用。 本系統(tǒng)采用 SIMCOM公司的 SIM100是 SIMCOM推出 GSM/GPRS雙頻模塊，主要為語(yǔ)音傳輸、短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無(wú)線接口。 4組常形閉繼電器輸出端子，用于控制外部設(shè)備，如語(yǔ)音報(bào)站時(shí)降低車內(nèi)媒體播放音量，或在遇劫時(shí)受監(jiān)控中心控制切斷汽車電腳油路等。 小結(jié) 本章完成了車載終端硬件系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，分析了車載終端的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)，介紹了本系統(tǒng)所選用的芯片及其芯片實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)了其電路連接。 軟件設(shè)計(jì)時(shí)采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)用戶需要選擇是否使用定位模塊、通信模塊，高度集成可進(jìn)行定位、監(jiān)控、調(diào)度、廣告、自動(dòng)報(bào)站等功能，容量大，可存儲(chǔ) 8條線路語(yǔ)音及提示音，支持在車載終端上直接錄音。公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的主要功能是通過(guò) GPS接收機(jī)接收 GPS工作衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，從而解算出車輛目前的經(jīng)度、緯度、方向等信息，在離站，到站、拐彎點(diǎn)、景點(diǎn)等范圍內(nèi)進(jìn)行語(yǔ)音提示，提示乘客上下車，并在顯示屏上提示各類信息，另外根據(jù)需要實(shí)時(shí)的在公交車經(jīng)緯度 行駛方向 行駛速度 有效性數(shù)據(jù) 定位數(shù)據(jù) 報(bào)警信息 營(yíng)運(yùn)狀態(tài) 固定短話 報(bào)警接聽 其他數(shù)據(jù) 自動(dòng)報(bào)站 本車交通信息 新聞和廣告 車外交通信息 估計(jì)下站到達(dá)時(shí)間 下站站臺(tái) 當(dāng)前速度 塞車路段 下 站周圍地圖 換成指南 文明用語(yǔ) 公益廣告 其他廣告業(yè)務(wù) 采集數(shù)據(jù) 執(zhí)行指令 設(shè)備管理 存儲(chǔ)器 車內(nèi)顯示器 電子車牌 遠(yuǎn)程、現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)置 遠(yuǎn)程，現(xiàn)場(chǎng)軟件更新 遠(yuǎn)程設(shè)備監(jiān)控 定位及相關(guān)數(shù)據(jù) 調(diào)度指令 乘客計(jì)數(shù)器 定位 通信 淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文 27 顯示公益信息、廣告信息和景點(diǎn)信息等，給乘客一種全方位的提示與服務(wù)，也給公交公司帶來(lái)廣告效益。在此過(guò)程中，駕駛員還可以通過(guò)鍵盤對(duì)個(gè)別觸發(fā)點(diǎn)的位置進(jìn)行修改 . （ 2）遠(yuǎn)程修改 :監(jiān)控調(diào)度中心可以根據(jù)需要 (例如在特定路段播放該路段周邊城市設(shè)施的介紹 )，將觸發(fā)點(diǎn)的位置通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給單片機(jī)，更新單片機(jī)中觸發(fā)點(diǎn)位置信息。遠(yuǎn)程更新和現(xiàn)場(chǎng)修改在自動(dòng)報(bào)站軟件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮多種語(yǔ)種報(bào)站，很多參數(shù)用戶可 以自己調(diào)整。 檢查是否為有效的定位數(shù)據(jù)，并依據(jù)是否有效設(shè)定定位指示燈點(diǎn)的狀態(tài)，如果定位信息有效，則進(jìn)入定位處理階段，計(jì)算與站臺(tái)的距離，判斷到、出站等，如果有到、出站，則開始到、出站處理，并記錄最新到、出站情況。模塊支持 NMEA0183協(xié)議，輸出的數(shù)據(jù)格式主要有 :GPGGA， GPGLL,GPGSA,GPGSV,GPRMC,GPVTG六種。 調(diào)度消息 :由控制中心不定時(shí)發(fā)送給車載終端，車 載終端需應(yīng)答確認(rèn)，調(diào)度消息采用超時(shí)重發(fā)機(jī)制。 （ 3）站臺(tái)配置消息 :更新車載終端上的指定線路的站臺(tái)配置信息。固定短語(yǔ)可預(yù)先寫入存儲(chǔ)器，也可由中心下載。 ，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)、功能等進(jìn)行了詳細(xì)分析。進(jìn) 一步的研究工作主要將會(huì)有以下幾個(gè)方面 : ，比如區(qū)域監(jiān)控報(bào)警功能，比如終端能夠感知車淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文 35 輛發(fā)生碰撞，如定位并測(cè)試兩輛車的距離，根據(jù)這個(gè)距離自動(dòng)減速或剎車，以防交通事故的發(fā)生。 。發(fā)現(xiàn)終端的報(bào)站和車輛的實(shí)際位置不統(tǒng)一的時(shí)候，可以通過(guò)按到站和出站兩個(gè)按鈕手工加以修正。 三、應(yīng)答消息 以下圖 44是接收 GPRS信息包流程圖 淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文 31 開 始是 否 接 受 到G P R S 過(guò) 來(lái) 的 消息消 息 效 驗(yàn) ， 存儲(chǔ) 和 響 應(yīng)消 息 是 否 正 確設(shè) 置 G P R S 狀 態(tài)為 沒(méi) 有 失 效 狀態(tài) ， 設(shè) 置 其 為有 效 狀 態(tài)是 否 是 調(diào) 度 消息存 儲(chǔ) 該 消 息顯 示 消 息 或 讀取 消 息是 否 是 確 認(rèn) 回應(yīng) 消 息刪 除 消 息 發(fā) 送 列 表中 對(duì) 應(yīng) 的 上 報(bào) 消 息該 上 報(bào) 消 息 是否 按 鍵 上 報(bào) 消息是 否 是 配 置 請(qǐng)求 消 息其 他 配 置 消 息在 L C D 上 顯 示該 上 報(bào) 消 息 發(fā)送 成 功讀 取 車 載 終 端 上 汽車 I P ， 服 務(wù) 器 I P 地址 和 端 口 及 其 他 雜項(xiàng) 配 置 ， 生 成 一 條回 應(yīng) 消 息更 新 配 置 消 息是 否 是 車 載 終端 配 置 消 息結(jié) 束是否是是否否是是否是否是否否否 圖 44 接收 GPRS 包信息流程圖 到站出站處理 公交車報(bào)站分為到站和出站兩種情況，判斷車輛行駛狀態(tài)，車輛每到一站都會(huì)判斷是否為首末站。 車載配置消息 二 、接收消息處理在這里指出處理后面三種消息，如下 : 調(diào)度消息 :通常消息發(fā)給車載終端，主要是通知指示作用，車載終端收到后采取相應(yīng)的動(dòng)作。所以適合車載終端的格式是 GPGGA和 GPRMC格式。 二、程序說(shuō)明 GPS計(jì)數(shù)器它是處理 GPS信息有效和無(wú)效轉(zhuǎn)變時(shí)一個(gè)輔助變量，當(dāng)觸發(fā)點(diǎn)在某個(gè)事情達(dá)到預(yù)先設(shè)定值的時(shí)候，設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，讓處理程序知道這個(gè)變化，然后作出相應(yīng)的反應(yīng)。這里只列出重要部分的流程圖，綜合以下各個(gè)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)報(bào)站。 （ 3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 :在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，可采用現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的方法， 通過(guò)單片機(jī)的外程序存儲(chǔ)器 MCU 語(yǔ)音文件存儲(chǔ)器 功放 鍵盤 /顯示 觸發(fā)器位置信息 外部接口 淮陰師范學(xué)院畢業(yè)論文 28 部接口直接輸入觸發(fā)點(diǎn)位置信息。 圖 42 智能公交服務(wù)系統(tǒng)報(bào)站工作原理圖 定位信息包括當(dāng)前經(jīng)度，緯度，方向，速度，時(shí)間，定位模式，幾何因子。 總體功能分析 車載系統(tǒng)的主要功能是接收 GPS接收機(jī)模塊接收到的定位數(shù)據(jù)。車載終端主要的功能都要由 CPU控制，寫入單片機(jī) CPU可供選擇的語(yǔ)言一般有宏匯編語(yǔ)言，C語(yǔ)言。在無(wú)線通信失效的情況下也可以作為軟件更新或成批下載定位數(shù)據(jù)的備用手段。 存儲(chǔ)模塊 存儲(chǔ)設(shè)備是實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)功能信息，存儲(chǔ)一些常用信息，存儲(chǔ)功能包括幾種類型信息的存儲(chǔ)： （ 1）定位數(shù)據(jù) （ 2）接收到的信息 （ 3）參數(shù)設(shè)置 （ 4）程序代碼 信息存儲(chǔ)要求在 GPRS短時(shí)阻塞的情況下，能夠保存 20xx多個(gè)車位信息，至少一條線路的語(yǔ)音存儲(chǔ)空間 ，操作系統(tǒng)與應(yīng)用程序?yàn)?3M。系統(tǒng)接入速度快，一般只需 23秒，適合間歇的突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸。這