【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 5 影響。 （ 2）定位精度高： 單機(jī)定位精度優(yōu)于 10 米，采用差分定位，精度可達(dá)厘米級(jí)和毫米級(jí)。 （ 3）功能多，應(yīng)用廣： 目前已廣泛的應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量、航空攝影測(cè)量、運(yùn)載工具導(dǎo)航和管制、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、工程變形監(jiān)測(cè)、資源勘察、地球動(dòng)力學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。 GPS 由三個(gè)獨(dú)立的部分組成： 空間部分： 21 顆工作衛(wèi)星， 3顆備用衛(wèi)星。 地面支撐系統(tǒng)： 1 個(gè)主控站， 3個(gè)注入站， 5個(gè)監(jiān)測(cè)站。 用戶設(shè)備部分：接收 GPS 衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息，經(jīng)數(shù)據(jù)處 理，完成導(dǎo)航和定位工作。 GPS 接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。 GPS 定位原理： GPS 定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)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(huì)的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè) t 時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置 GPS 接收機(jī)，可以測(cè)定 GPS 信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間 △t ，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式，如圖 所示： 圖 GPS定位原理及其定位方程 上述四個(gè)方程式中待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo) x、 y、 z 和 Vto 為未知參數(shù)，其中 di=c△ti (i= 4)。 di (i= 4) 分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4到接收機(jī)之間的距離。 △ti (i=1 、 4) 分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4的信號(hào)到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時(shí)間。 c為 GPS信號(hào)的傳播速度（即光速）。 四個(gè)方程式中各個(gè)參數(shù)意義如下： x、 y、 z 為待測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 6 xi 、 yi 、 zi (i= 4) 分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4在 t時(shí)刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。 Vt i (i= 4) 分別為衛(wèi)星衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 4 的衛(wèi)星鐘的 鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。 Vto 為接收機(jī)的鐘差。 由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo) x、 y、 z 和接收機(jī)的鐘差 Vto 。 目前 GPS 系統(tǒng)提供的定位精度是優(yōu)于 10米，而為得到更高的定位精度，通常采用差分 GPS 技術(shù)：將一臺(tái) GPS 接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實(shí)時(shí)將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行 GPS 觀測(cè)的同時(shí)，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對(duì)其定位結(jié)果進(jìn)行改正，從而提高定位精度。 GIS 技術(shù) GoogleMaps GIS(Geographic Information Systems,地理信息系統(tǒng) )是多種學(xué)科交叉的產(chǎn)物，它以地理空間為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，實(shí)施提供多種空間和動(dòng)態(tài)的地理信息，是一種為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。其基本功能是將表格型數(shù)據(jù)（無論它來自數(shù)據(jù)庫 ,電子表格文件或直接在程序中輸入）轉(zhuǎn)換為地理圖形顯示，然后對(duì)顯示結(jié)果瀏覽，操作和分析。其顯示范圍可以從洲際地圖到非常詳細(xì)的街區(qū)地圖，現(xiàn)實(shí)對(duì)象包括人口，銷售情況，運(yùn)輸線路以及其他內(nèi)容。 作為 GIS 的顛覆者， Google 公司 有其優(yōu)秀的 GIS 產(chǎn)品。 GoogleMapsAPI是 Google 為開發(fā)者提供的 Maps 編程 API。它允許開發(fā)者在不必建立自己的地圖服務(wù)器的情況下，將 GoogleMaps 地圖數(shù)據(jù)嵌入到網(wǎng)站之中，從而實(shí)現(xiàn)嵌入 GoogleMaps 的地圖服務(wù)應(yīng)用，并借助 GoogleMaps 的地圖數(shù)據(jù)為用戶提供位置服務(wù)。 GoogleMapsAPI 除了幫助開發(fā)者將地圖嵌入到 Web 應(yīng)用中之外，還允許開發(fā)者利用 JavaScript 腳本進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)拓展，給地圖添加標(biāo)注和折線及其他地圖圖層覆蓋物和地圖地圖，或者響應(yīng)用戶的點(diǎn)擊動(dòng)作，并顯示包含內(nèi)容信息在內(nèi)的氣泡提示窗口。 通過 GoogleMaps 為開發(fā)者提供的地圖 API，可以開發(fā)出各種各樣有趣的地圖 Mashup 應(yīng)用，還可以將不同地圖圖層加載到應(yīng)用中，如衛(wèi)星影像、根據(jù)海拔高度繪制的高山和植被地形圖、街道視圖等，從而幫助開發(fā)者打造個(gè)性化的地圖應(yīng)用站點(diǎn)。 多媒體播放器 MPlayer MPlayer 是 Linux 下最優(yōu)秀的多媒體播放器之一，播放速度是最快的，支持 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 7 的文件格式也是最多的 ，如圖 所示 。 圖 MPlayer MPlayer 以 GNU 通用公共許可證發(fā)布 ， 能跑在許多其它 Unix 上，甚至非x86CPU 上 。它能使用眾多的本地的， XAnim， RealPlayer，和 Win32DLL 編解碼器，播放大多數(shù) MPEG， VOB， AVI， OGG， VIVO， ASF/WMV， QT/MOV， FLI， RM，NuppelVideo， yuv4mpeg， FILM， RoQ 文件。 MPlayer 的另一個(gè)大的特色是廣泛的輸出 設(shè)備支持。它可以在 X11， Xv， DGA， OpenGL， SVGAlib， fbdev， AAlib， DirectFB下工作，而且你也能使用 GGI 和 SDL(由此可以使用他們支持的各種驅(qū)動(dòng)模式 )和一些低級(jí)的硬件相關(guān)的驅(qū)動(dòng)模式 (比如 Matrox， 3Dfx 和 Radeon， Mach64，Permedia3)。 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 8 第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 方案 系統(tǒng)功能及配置 系統(tǒng)功能描述 本方案 由 車載 子系統(tǒng) 采集數(shù)據(jù) ， 服務(wù)器端 存儲(chǔ) 、分發(fā)數(shù)據(jù)，主體部分 站臺(tái)數(shù)字終端 為提供用戶數(shù)據(jù)查詢界面 。 因此本章節(jié) 會(huì)同時(shí)介紹 車載 子系統(tǒng) 功能和服務(wù)器端功能； 站臺(tái)數(shù)字終端 為面向用戶使用， 為 本方案主要部分。 整體框架如圖 所示 圖 整體框架 車載 子系統(tǒng) 功能描述 GPRS 模塊與服務(wù)器通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信； GPS 模塊自動(dòng)獲取當(dāng)前經(jīng)緯度，同時(shí)會(huì)將當(dāng)前經(jīng)緯度與存放在 車載 子系統(tǒng) 內(nèi)的的站點(diǎn)列表經(jīng)緯度相比較，得出到站情況，然后 將經(jīng)緯度 和到站情況 通過 GPRS 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給服務(wù)器； 司機(jī)手動(dòng)點(diǎn)擊塞車通信按鈕 ，將會(huì)發(fā)送一個(gè)塞車 信息給服務(wù)器，以供服務(wù)器端進(jìn)行決策 處理 。 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 9 服務(wù)器端功能描述 監(jiān)聽 車載 子系統(tǒng) 的 TCP 請(qǐng)求，一旦 接 收 到 來自車載 子系統(tǒng) 通過 GPRS網(wǎng)絡(luò) 發(fā)來 TCP 請(qǐng)求（ 含 坐標(biāo)信息 、 塞車信息 或到站信息 ），就 將坐標(biāo)信息保存到數(shù)據(jù)庫中 （如有車到站則自動(dòng)通知遠(yuǎn)程 站臺(tái)數(shù)字終端 報(bào)站 [2]） 。 接受來自 站臺(tái)數(shù)字終端 的 TCP 請(qǐng)求， 并根據(jù)不同請(qǐng)求 將請(qǐng)求的內(nèi)容 發(fā)送 給 站臺(tái)數(shù)字終端 。 通過 udp 對(duì) 站臺(tái)數(shù)字終端 進(jìn)行遠(yuǎn)程 更新 、通信 。 ，自動(dòng)將公車到站情況返回給發(fā)信人。 站臺(tái)數(shù)字終端 功能描述 (面向市民 用戶 ) ： 通過 選擇要查看的線 路，連接服務(wù)器獲取目的線路所有車的坐標(biāo)，并在屏幕上顯示谷歌地圖和對(duì)應(yīng)公車位置 ，方便 用戶 了解公交實(shí)時(shí)走向。 ： 通過 選擇要查看的線路， 會(huì)自動(dòng)生成一個(gè) 站點(diǎn)列表，當(dāng)前站點(diǎn)為紅色，公車所到的站點(diǎn)為紅色，其余站點(diǎn)為黑色， 方便 用戶 了解公交到站情況，并實(shí)現(xiàn)電子站牌功能。 功能 ： 通過界面軟鍵盤輸入起始站點(diǎn)名稱和結(jié)束站點(diǎn)名稱，提交查詢 后 獲得 兩 站 間的公交線路班次、是否需要換乘等信息 ； 通過界面軟鍵盤輸入目標(biāo)站點(diǎn)名稱，提交 點(diǎn)擊查詢獲得目標(biāo)站點(diǎn)所 經(jīng)過 的 公交車 線路 。 查詢功能 ： 可以 查詢天氣預(yù)報(bào)、周邊商家信息、旅游景點(diǎn)和播放視頻廣告。 ： 通過點(diǎn)擊不同按鈕實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程 120 急救中心報(bào)警、 110報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)修， 服務(wù)器端接收到報(bào)警信息后會(huì)進(jìn)行人工處理。 ： 站臺(tái)數(shù)字終端 接收到服務(wù)器發(fā)來的報(bào)站指令后，將 通過音頻 播放實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)報(bào)站。 ： 站臺(tái)數(shù)字終端 狀態(tài)欄有滾動(dòng)字幕進(jìn)行新聞播報(bào)。 系統(tǒng)配置 根據(jù)系統(tǒng)功能以及設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)的要求，開發(fā)此系統(tǒng)需要以下主要配置：（ 1）開發(fā)環(huán)境： Debian5， ARM Linux， Windows 系統(tǒng) （ 2）開發(fā)語 言： C /C++ （ 3） 開發(fā)工具： [3]、 （ 4）硬件：北京博創(chuàng)公司 UPNETARM2410 開發(fā)板上大部分硬件，包括 三星S3C2410 核心板， 64M NAND FLASH， TFT 液晶 LCD， 觸摸屏 ， GPRS 模塊 SIM300 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 10 和 GPS 模塊 GPS15L/H。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)是北京博創(chuàng)公司的 UPNETARM2410S實(shí)驗(yàn)開發(fā)板。 該 ARM9嵌入式 開發(fā)平臺(tái)功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 、 系統(tǒng)穩(wěn)定 ， 所以 車載 子系統(tǒng) 和 站臺(tái)數(shù)字終端 的 開發(fā)和 實(shí)現(xiàn) 是 此開發(fā) 板上進(jìn)行。 服務(wù)器端設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)在 PC機(jī)上 進(jìn)行 。 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 車載 子系統(tǒng) 硬件 結(jié)構(gòu) （ 1）硬件結(jié)構(gòu) 硬件組成主要包含兩部分，一是開發(fā)平臺(tái)的硬件系統(tǒng)，二是擴(kuò)展硬件系統(tǒng)。 結(jié)構(gòu)如圖 所示，開發(fā)板平臺(tái)上使用的是核心板、觸摸屏 、 LCD、音頻、電源 和各種接口；擴(kuò)展硬件系統(tǒng)包含了主要功能模塊， 有 GPRS 模塊和 GPS 模塊。 （ 2）主要硬件介紹 ① GPRS 模塊 ，使用 SIM300 自行開發(fā)完成， 可以 實(shí)現(xiàn)電話、短信、上網(wǎng) 與服務(wù)器端通信 的功能，通過 UART 接口與 ARM9 通信。 ② GPS 模塊，使用 GPS15L/H 開發(fā)完成，可以實(shí)現(xiàn)獲取當(dāng)前位置的經(jīng)緯度、速度等地理信息功能，通過 UART 接口與 ARM9 通信。 圖 車載 子系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu) 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 11 （ 3）模塊硬件設(shè)計(jì) ① GPRS 模塊硬件設(shè)計(jì) 車載子系統(tǒng) 與服務(wù)器端通信 使用 GPRS模塊，選用的是 SIM300模塊。 SIM300可以工作于 EGSM900/DCS1800/PCD1900 三個(gè)頻段，支持電話 、短 信、數(shù)據(jù)和其他通信功能，提供了豐富的外接接口，方便設(shè)計(jì)。本系統(tǒng) 設(shè)計(jì)的 GPRS 模塊60PIN 接口的原理圖如圖 所示。設(shè)計(jì)時(shí)使用了 SIM 卡端口、串口通信端口、 電源和地端口。 ② GPS 模塊硬件設(shè)計(jì) 車載子系統(tǒng) 獲取當(dāng)前經(jīng)緯度信息是使用 GPS 模塊，選用的是 GPS15L/H 模塊。接口特性： RS232 輸出，可輸入 RS232 或者具有 RS232 極性的 TTL電平?？蛇x波特率為： 300、 600、 1200、 2400、 4800、 9600、 19200。 模塊采用 Lassen iQ芯片， 芯片連接結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 圖 SIM300插座原理圖 圖 Lassen iQ芯片連接 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 12 服務(wù)器 端 硬件 結(jié)構(gòu) （ 1）硬件結(jié)構(gòu) 硬件組成主要包含兩部分，一是 Server 服務(wù)器 硬件系統(tǒng) ，二是擴(kuò)展硬件系統(tǒng)。結(jié)構(gòu)如圖 所示， 服務(wù)器端使用的是高性能 PC機(jī)硬件配置 ,如高速 處理器、 大容量 硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線 ；擴(kuò)展 硬件 為 GPRS 模塊 SIM300。 （ 2）主要硬件介紹 GPRS 模塊 ，使用 SIM300 自行開發(fā)完成， 可以實(shí)現(xiàn)電話、短信、上網(wǎng) 與服務(wù)器端通 信 的功能，通過 UART 接口與 ARM9 通信。 圖 服務(wù)器端硬件結(jié)構(gòu) （ 3）模塊硬件設(shè)計(jì) GPRS 模塊硬件設(shè)計(jì) 見 GPRS 硬件模塊設(shè)計(jì)部分 站臺(tái)數(shù)字終端 硬件 結(jié)構(gòu) （ 1）硬件結(jié)構(gòu) 硬件組成主要 由 開發(fā)平臺(tái)的硬件系統(tǒng) 組成， 結(jié)構(gòu)如圖 所示，開發(fā)板平臺(tái)上使用的是核心板、觸摸屏 、 LCD、音頻、電源和各種接口。 圖 站臺(tái)數(shù)字終端 硬件結(jié)構(gòu) 《公交站點(diǎn)智能服務(wù)系統(tǒng)》設(shè)計(jì)報(bào)告 13 （ 2）主要硬件介紹 UPNETARM2410 是博創(chuàng)科技推出的國內(nèi)最強(qiáng)配置的嵌入式 開發(fā)平臺(tái)，可以滿足 不同情況下的 ARM9 嵌入式 設(shè)計(jì) 要求。 本系統(tǒng)設(shè)