【正文】 徑算法(1)給定圖G，對(duì)G的每一條邊，賦以一個(gè)實(shí)數(shù)，稱(chēng)其為邊的權(quán)值。數(shù)據(jù)的截取就是當(dāng)接收到一幀完整的定位語(yǔ)句起始標(biāo)志為“$GPRMC的定位語(yǔ)句時(shí)，必須對(duì)定位語(yǔ)句進(jìn)行分段截取，以獲得確切的經(jīng)、緯度、行車(chē)速度以及時(shí)間等信息，由于接收到的數(shù)據(jù)以“，”的形式存儲(chǔ)，可通過(guò)查找“，”位置對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行按位分段截取。如此循環(huán)往復(fù)。(3)GPS信號(hào)與電子地圖匹配:由于車(chē)輛在行駛過(guò)程中一般不會(huì)脫離道路，可根據(jù)GPS得到的定位結(jié)果，利用地圖存儲(chǔ)的道路數(shù)據(jù)，按照一定算法將車(chē)輛位置強(qiáng)制性附合到道路上，從而實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)與電子地圖的匹配。本文僅對(duì)路徑尋優(yōu)功能做詳盡闡述。根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部接口，GPS25 OEM板與PC機(jī)間串行通訊的典型應(yīng)用方案如圖37所示。靈敏度:166Dbw。一個(gè)用戶自定義。加速度:6g。 (射頻信號(hào))消除噪聲轉(zhuǎn)換器局部振蕩器數(shù)字基頻轉(zhuǎn)換器CPUI/ORAMROM圖33 GPS25 OEM的內(nèi)部原理框圖(2)設(shè)備描述 GPS25LP接收機(jī)是一個(gè)可以應(yīng)用于大范圍頻譜的OEM板。②平方型接收機(jī)平方型接收機(jī)是利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào)，來(lái)恢復(fù)完整的載波信號(hào)，通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線的精密定位。這類(lèi)接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。 車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的構(gòu)成(1)GPS接收機(jī)(2)車(chē)載計(jì)算機(jī)(3)車(chē)載控制單元(4)彩色液晶觸摸屏。為了克服SA粗碼精度不夠的問(wèn)題，進(jìn)一步提高GPS有兩種辦法:一種是采用差分法，但這種方法系統(tǒng)硬件和軟件均應(yīng)投入。③接收機(jī)軟件和硬件造成的誤差：在進(jìn)行GPS定位時(shí)，定位結(jié)果還會(huì)受到諸如處理與控制軟件和硬件等的影響。④衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差：衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差是GPS衛(wèi)星上信號(hào)發(fā)射天線標(biāo)稱(chēng)相位中心與其真實(shí)相位中心之間的差異。(8)功能多、應(yīng)用廣目前，GPS系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大，不僅可用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可以用于測(cè)時(shí)、測(cè)速等，測(cè)時(shí)的精度可達(dá)幾十毫微秒。(4)抗干擾能力強(qiáng)由于采用了偽隨機(jī)噪聲碼技術(shù)，因而GPS的信號(hào)具有抗干擾能力強(qiáng)，保密性好等特點(diǎn)。但是由于δdpi的隨機(jī)性，為更準(zhǔn)確的解算出P點(diǎn)的坐標(biāo)，最好能夠觀測(cè)到4顆以上的GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的參數(shù)算得的。GIS系統(tǒng)不在本文研究范圍，請(qǐng)參照參考文獻(xiàn)。目前，GPS的應(yīng)用也將進(jìn)入人們的日常生活。同時(shí)，我國(guó)已著手建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(雙星定位系統(tǒng))，生產(chǎn)導(dǎo)航型GPS接收機(jī)。全球定位系統(tǒng)以其全天候、全球連續(xù)覆蓋、導(dǎo)航定位精度高和速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，使導(dǎo)航技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。(2)具有接收GPS信號(hào)的定位功能(包括完成差分定位)，全天候?yàn)檐?chē)輛提供位置信息，必要時(shí)還將使用慣性導(dǎo)航或采集車(chē)輛的速度和方向進(jìn)行航位推算。21世紀(jì)，汽車(chē)是現(xiàn)代文明社會(huì)中與每個(gè)人關(guān)系最密切的一種交通工具。在我國(guó)，僅特種車(chē)輛就有幾十萬(wàn)輛，可以說(shuō)，GPS導(dǎo)航定位在公路交通系統(tǒng)中的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。(5)適合于任何道路、任何天氣下，從大型貨車(chē)到高級(jí)轎車(chē)。不僅使人們知道自己所處的地理位置，還可以對(duì)自己所處的環(huán)境及各種所需的專(zhuān)項(xiàng)信息有進(jìn)一步的了解，從而大大提高了導(dǎo)航的性能。目前，陸海空的導(dǎo)航核導(dǎo)彈的制導(dǎo)、大地測(cè)量和工程測(cè)量的精密定位、時(shí)間的傳遞和速度的測(cè)量等，都應(yīng)用了GPS技術(shù)。今后，所有運(yùn)載器，都將依賴于GPS。目前，全球定位系統(tǒng)己成為迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，隨著GPS的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善，其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷地開(kāi)拓。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。同時(shí)采用機(jī)內(nèi)機(jī)外兩種直流電源。在3001500m工程精密定位中，1小時(shí)以上觀測(cè)的解析平面位置誤差小于1 mm，與ME5000電磁波測(cè)距儀測(cè)定的邊長(zhǎng)比較。目前GPS水準(zhǔn)可滿足四等水準(zhǔn)測(cè)量的精度。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類(lèi): (1)與GPS衛(wèi)星有關(guān)的因素① SA：美國(guó)政府在GPS基準(zhǔn)信號(hào)中加入高頻抖動(dòng)等方法，人為降低普通用戶利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)的精度。②對(duì)流層延遲：由于地球周?chē)膶?duì)流層對(duì)電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號(hào)的傳播速度發(fā)生變化，這種變化稱(chēng)為對(duì)流層延遲。上述的各項(xiàng)誤差對(duì)測(cè)距的影響可達(dá)數(shù)十米，有時(shí)甚至可超過(guò)百米，比觀測(cè)噪聲大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。但對(duì)精度要求高的系統(tǒng)，軟件修正法便不能勝任，只能采用差分法了。 GPS衛(wèi)星 通訊衛(wèi)星 GPS衛(wèi)星 31 圖車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)硬件的整體構(gòu)成圖GPS接收機(jī)與車(chē)載計(jì)算機(jī)通過(guò)通訊傳輸轉(zhuǎn)換接口相連接，其硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖32所示GPS接收機(jī)通訊傳輸轉(zhuǎn)換接口車(chē)載計(jì)算機(jī)車(chē)載顯示單元圖32 車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)示圖 GPS接收機(jī)的選用 GPS接收機(jī)的分類(lèi)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。航空型—用于飛機(jī)導(dǎo)航定位。單雙頻接收機(jī)的性能比較如表31所示表 31 單雙頻接收機(jī)的性能比較表單頻機(jī)雙頻機(jī)技術(shù) 成熟不很成熟產(chǎn)量大（≈100倍）小所需電子元件少多對(duì)微處理器的要求低高昂貴的相關(guān)器和Z碼發(fā)生器不要要P碼影響無(wú)有功耗小大（1≈5倍）體積小大（2≈5倍）重量小大（1≈5倍）故障率（MTBF）低高（好幾倍）信息量小多（1倍）解模糊率速度慢快（幾倍）最大量程（Km）20（有CCD技術(shù)者400）500精度5≈10mm+1≈2ppm5mm+1ppm價(jià)格便宜貴（2≈4）倍(3)按接收機(jī)通道數(shù)分類(lèi) GPS接收機(jī)能同時(shí)接收多顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤、處理和量測(cè)，具有這樣功能的器件稱(chēng)其為天線信號(hào)通道。本文設(shè)計(jì)的車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)需要車(chē)載型的導(dǎo)航定位接收機(jī)，而且定位精度要求不是很高，因此采用偽距單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位原理實(shí)現(xiàn)車(chē)載的定位要求。其外形如圖34所示。熱啟動(dòng):15sec。數(shù)據(jù)格式:NMEA0183 ， ASCII。④外部接口天線接口:50ohm MCX接頭有源天線(5V)。本課題所采用的GPS接收機(jī)與車(chē)載計(jì)算機(jī)之間串行通訊的接口電路圖如圖38所示。(2)地理信息及多媒體技術(shù)有機(jī)結(jié)合車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)將GPS, GIS和多媒體計(jì)算機(jī)三種技術(shù)有機(jī)的組合起來(lái)，使得地理信息的顯示更加逼真化、形象化。程序設(shè)計(jì)中，對(duì)串行口的操作包括:串行口的初始化: 設(shè)置串行口的端口，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，波特率設(shè)為4800bps。(2)定位語(yǔ)句起始標(biāo)志為“$GPRMC39。本章就這一問(wèn)題，針對(duì)特定的道路網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)出合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用Dijkstra算法設(shè)計(jì)出一種最短路徑的尋優(yōu)方法。(2)Dijkstra算法描述如果道路網(wǎng)中的各頂點(diǎn)分別為v, v,K , v, Dijkstra算法不僅可求出從v到v的最短道路，而且可求出從v到各頂點(diǎn)的最短道路。(3)新計(jì)算具有T標(biāo)號(hào)的其他各點(diǎn)的T標(biāo)號(hào)。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是GIS的靈魂和關(guān)鍵，為了使開(kāi)發(fā)出的GIS盡可能準(zhǔn)確地反映地理空間，能夠較好地滿足GIS用戶各方面的需要，必須建立合適的拓?fù)淠Ｐ汀? 2, 3, 4等。PathbyID為兩交叉點(diǎn)之間最短路徑，可用最短路徑經(jīng)過(guò)的各交叉點(diǎn)的編號(hào)組成的字符序列表示，如“_1_ 2 _ 3_ 4等a routine是由最短路徑所經(jīng)過(guò)的各路名組成的字符序列，如中山路解放南路正東路運(yùn)河路。圖54 v的T標(biāo)號(hào)改為P標(biāo)號(hào)可見(jiàn)，頂點(diǎn)v的T標(biāo)號(hào)是所有T標(biāo)號(hào)中最小的，所以，把v的T標(biāo)號(hào)改為P標(biāo)號(hào)，把與頂點(diǎn)v鄰接的頂點(diǎn)v的T標(biāo)號(hào)改為10= min {∞,1 + 9}，其余不變，如圖55。打開(kāi)roadline表，計(jì)算每?jī)蓚€(gè)交叉點(diǎn)的實(shí)際距離，即求得任意兩個(gè)交叉點(diǎn)間的權(quán)值weight 。本課題是一個(gè)實(shí)際工程項(xiàng)目，結(jié)合工程的實(shí)際，對(duì)在系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中遇到的幾個(gè)問(wèn)題提出了切實(shí)可行的解決辦法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，收到了很好的效果。燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）參考文獻(xiàn)1 袁建平, 羅建軍, . 西北工業(yè)大學(xué)出版社. 1999(4)：36~372 (9)：45~463 . 國(guó)防工業(yè)出版社 2004(7)：15~164 章健， (9): 24~255 黃偉東，)6 陸鋒，盧冬梅， (10): 11~127 8 趙冬青，呂志平， 9 付建明，盧益民， (6)：56~5710 鮑遠(yuǎn)律，、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖，國(guó)防工業(yè)出版社20068111 鄭金吾，朱興昌， (9): 12 易玉丹，季善標(biāo)， (5): 46~5013 王廣運(yùn)，郭秉義，: 1~3014 Fawcett， Routing for Road Traffic integrated system uses road congestion information to guide routing. 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Internation conference，2000 589595 18 張小國(guó)，王慶， (9): 63~6416 趙亦林，:電子工業(yè)出版社，1999:15~16附錄1燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)：基于GPS的汽車(chē)導(dǎo)航接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課題性質(zhì)：模擬 課題來(lái)源：自擬 學(xué)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：電子信息工程年　　級(jí)：03電信4班 學(xué)生姓名：李曉玲 指導(dǎo)教師：陳書(shū)貞 2007年04月27日一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 80年代中期，我國(guó)開(kāi)始引進(jìn)GPS接收機(jī)，并應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。GPS技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展。今天，隨著人類(lèi)活動(dòng)的發(fā)展，對(duì)導(dǎo)航的要求越來(lái)越高，導(dǎo)航的技術(shù)也越來(lái)越先進(jìn)。最短路徑尋優(yōu)車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的一個(gè)重要功能就是利用地理信息系統(tǒng)的空間優(yōu)勢(shì)快速生成通往目的地的最短行車(chē)路線，在集成后的車(chē)載定位導(dǎo)航系統(tǒng)道路網(wǎng)中，采用Diikstra算法設(shè)計(jì)求出最短的行車(chē)路線，為司機(jī)行車(chē)提供了幫助。五、主要參考文獻(xiàn)：1 數(shù)字信號(hào)處理基礎(chǔ)及MATLAB實(shí)現(xiàn) 周輝 董正宏編著2全球定位系統(tǒng)（GPS）原理與應(yīng)用 楊萬(wàn)海編著3衛(wèi)星定位、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖 鮑遠(yuǎn)律 劉振安編著4 GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用 王惠南編著5 黃偉東，6 陸鋒，盧冬梅， (10): 11~127 8 趙冬青，呂志平， 9 付建明，盧益民， (6)：56~5710 鮑遠(yuǎn)律，、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖，國(guó)防工業(yè)出版社20068111 鄭金吾，朱興昌， (9): 12 易玉丹，季善標(biāo)， (5): 46~50六、導(dǎo)師意見(jiàn)：據(jù)有關(guān)人士估計(jì)，目前我國(guó)的GPS接收機(jī)擁有量約在4萬(wàn)臺(tái)左右，其中測(cè)量類(lèi)約500700臺(tái)，航空類(lèi)約幾百臺(tái)，航海類(lèi)約3萬(wàn)多臺(tái)，車(chē)載類(lèi)數(shù)千臺(tái)，而且以每年兩萬(wàn)臺(tái)的速度增加。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。三、發(fā)展趨勢(shì)： 目前，GPS的應(yīng)用也將進(jìn)入人們的日常生活。全球定位系統(tǒng)(GPS)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，對(duì)軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)的影響日益擴(kuò)大。SA措施是人為的在c/n碼的星歷中引入e信號(hào)，以降低星歷精度:在基準(zhǔn)信號(hào)中人為的引進(jìn)高頻抖動(dòng)(即引入s信號(hào))，從而使所派生的信號(hào)都出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，載波抖動(dòng)造成的測(cè)速誤差，偽距時(shí)鐘抖動(dòng)造成測(cè)距誤差。在阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)就做到這一點(diǎn)。其特點(diǎn)是:在抑制干擾信號(hào)的同時(shí)，能融合各天線接收到的信號(hào)，形成指向GPS衛(wèi)星的波束。 美國(guó)還在開(kāi)發(fā)抗干擾的軍事偽系統(tǒng)，它可為地域發(fā)射GPS差分信號(hào)，以改進(jìn)信號(hào)捕獲并提高質(zhì)量。這種集成技術(shù)將提高GPS系統(tǒng)的安全性，使GPS接收機(jī)更易于維護(hù)，降低其費(fèi)用。為提高GPS抗干擾能力和定位精度，武漢大學(xué)在這一領(lǐng)域也展開(kāi)了研究，其中部分成果已應(yīng)用于民用領(lǐng)域。地基監(jiān)控站由一個(gè)主控站和四個(gè)監(jiān)控站組成。G碼最主要的優(yōu)點(diǎn)在于廣泛用于多址通信，這是GPS采用G碼作為C/A碼的主要原因。GPS 25LP將同時(shí)跟蹤提供快速時(shí)間對(duì)固定的十二枚衛(wèi)星, 一秒航海更新和低電力消費(fèi)。 PPS 輸出可能被運(yùn)用應(yīng)用要求精確時(shí)間測(cè)量。操作在大約4VDC 是多數(shù)力量高效率的運(yùn)作方式為GPS25LP 傳感器。 7) 二通訊電路