【文章內(nèi)容簡介】 PS 接收機(jī)觀測 4 顆衛(wèi)星的位置后便可進(jìn)行三維定位，智能算出基準(zhǔn)站的位置坐標(biāo)。由于存在著時鐘誤差、軌道誤差、大氣影響、SA 影響、多徑效應(yīng)等其它誤差，解算出的坐標(biāo)與基準(zhǔn)站的已知坐標(biāo)是有偏差的?；鶞?zhǔn)站利用數(shù)據(jù)鏈將改正值發(fā)送出去，用戶站接收并對用戶站坐標(biāo)值進(jìn)行修正。 △X=X 0Xl； △Y=Y 0Y1； △Z=Z 0Zl其中: X0，Y 0，Z 0：實測的坐標(biāo)； X1，Y l，Z 1：其它方法求得的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)； △X，△Y，△Z：基準(zhǔn)站點的經(jīng)緯度坐標(biāo)修正值。 由該修正值，可用下式表示推算出車輛所在的實際坐標(biāo)。 X=X2+△X；Y=Y 2+△Y：Z=Z 2+△Z ；其中 X，Y，Z：修正之后車輛所在位置的經(jīng)緯度坐標(biāo)。 X2，Y 2，Z 2：車載 GPS 接收機(jī)得到的實際測量坐標(biāo)。 經(jīng)計算得到的坐標(biāo)已消去了用戶站和基準(zhǔn)站之間的誤差，這些誤差是由 SA影響、衛(wèi)星軌道誤差、大氣影響等造成的，從而提高了定位的精確度。差分技術(shù)實現(xiàn)定位精確的前提條件是用戶站和基準(zhǔn)站觀測同一組衛(wèi)星。位置差分定位技術(shù)適用范圍是用戶與基準(zhǔn)站間的距離在 100km 以內(nèi)。 應(yīng)用最廣的一種差分。在基準(zhǔn)站上，觀測所有衛(wèi)星，根據(jù)基準(zhǔn)站已知坐標(biāo)和各衛(wèi)星的坐標(biāo)，求出每顆衛(wèi)星每一時刻到基準(zhǔn)站的真實距離。再由測得的偽距，算出偽距改正數(shù)，將其傳輸?shù)杰囕v接收機(jī)，以提高定位精度。這種差分，能得到米級定位精度，如沿海廣泛使用的“信標(biāo)差分” [6] 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）6 載波相位差分技術(shù)又稱 RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。即是將基準(zhǔn)站采集的載波相位發(fā)給用戶接收機(jī)，進(jìn)行求差解算坐標(biāo)。載波相位差分可使定位精度達(dá)到厘米級。大量應(yīng)用于動態(tài)需要高精度位置的領(lǐng)域。 [7] 3G 技術(shù) 3G 概述第三代移動通信技術(shù)（3rdgeneration ，3G） ，指支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊苿油ㄐ偶夹g(shù)。3G 服務(wù)能同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百 kbps 以上。3G 是指將無線通訊與互聯(lián)網(wǎng)等多媒體技術(shù)結(jié)合的新一代移動通信系統(tǒng)，目前3G 存在四種標(biāo)準(zhǔn)：CDMA2022，WCDMA，TDSCDMA，WIMAX。3G 與 2G 的主要區(qū)別是在傳輸聲音質(zhì)量和數(shù)據(jù)的速度上的提升，它能在全球范圍內(nèi)更好地實現(xiàn)無線漫游，并處理音樂、圖像、視頻流等多種媒體形式，提供包括電話會議、網(wǎng)頁瀏覽、電子商務(wù)等多種信息服務(wù)，同時也要考慮與 2G的良好兼容性。為了提供這種服務(wù)，無線網(wǎng)絡(luò)必須能夠支持不同的數(shù)據(jù)傳輸速度，也就是說在室內(nèi)、室外和行車的環(huán)境中能夠分別支持至少 2Mbps（兆比特/每秒） 、384kbps（千比特/每秒）以及 144kbps 的傳輸速度（此數(shù)值根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境會發(fā)生變化） 。 3G 發(fā)展歷程 3G 網(wǎng)絡(luò)是由 GSM/3G 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展演變形成的，GSM/3G 核心網(wǎng)演進(jìn)的方向是：GSM 核心網(wǎng)演進(jìn)為 3G CS 域，3G 核心網(wǎng)演進(jìn)為 3G PS 域。在演進(jìn)的過程中，既要考慮充分利用現(xiàn)網(wǎng)資源，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)平滑演進(jìn)，又不能影響業(yè)務(wù)運(yùn)行和業(yè)務(wù)質(zhì)量。GSM/3G 向 3G 的演進(jìn)可以分為三個階段：第一階段：3G 建設(shè)初期，新建 3G 網(wǎng)絡(luò)，即電路域新建 MSC Server、MGW，分組域新建 SGSN，此外共用 2G 的 GMSC、GGSN 和其他分組域設(shè)備。第二階段：3G 發(fā)展中期，2G、3G 共用核心網(wǎng)，升級 2G 的部分 MSC 為 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）7MSC Server，GPRS SGSN 為 3G SGSN，支持 3G 用戶的接入；同時可以通過3G 設(shè)備的 A 接口和 Gb 接口將部分 2G BSS 接入 3G 核心網(wǎng)。這個階段，隨著3G 用戶數(shù)量的增加，2G 網(wǎng)絡(luò)會出現(xiàn)余量，可以將具備升級條件的 2G 設(shè)備升級，降低資源消耗，提高網(wǎng)絡(luò)效率。第三階段：3G 發(fā)展后期，無法升級的 2G 移動交換中心、 GPRS 接口服務(wù)器逐步退網(wǎng)，形成統(tǒng)一的 3G 核心網(wǎng)。這個階段， 3G 無線覆蓋趨于完善，2G用戶數(shù)逐漸變少，核心網(wǎng)不需要提供對 2G 無線接入網(wǎng)的支持，可以逐步淘汰無法升級的設(shè)備，雙接入設(shè)備也無須再支持 2G 無線網(wǎng)的接入。 [8] 基于 3G 的通信結(jié)構(gòu)、協(xié)議及數(shù)據(jù)流程 根據(jù)無線接口技術(shù)的不同，現(xiàn)有 3G 技術(shù)可以分為聯(lián)通的 WCDMA 技術(shù)，電信的 CDMA2022 技術(shù)和移動的 TDSCDMA 技術(shù)?？紤]到傳輸帶寬、網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性、實用性等因素，本系統(tǒng)采用電信 CDMA2022 作為無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。 CDMA2022 簡介CDMA2022 是由窄帶 CDMA(CDMA IS95）技術(shù)研發(fā)發(fā)展而來的，是一種寬帶 CDMA 技術(shù)，也稱為 CDMA MultiCarrier，是由美國高通北美公司為主導(dǎo)提出，摩托羅拉、三星和 Lucent 都有參與，韓國成為該標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者。這套系統(tǒng)可以從原來的 CDMAONE 結(jié)構(gòu)直接升級到 3G 結(jié)構(gòu)，建設(shè)成本低廉。 CDMA2022 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成cdma20221X 網(wǎng)絡(luò)主要有 BTS、BSC 和 PCF、PDSN 等節(jié)點組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 所示: 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）8圖 基于 ANSI41 核心網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其中：BTS 基站收發(fā)機(jī)PCF 分組控制BSC 基站控制器PDSN 分組數(shù)據(jù)服務(wù)器 SDU 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元 MSC/VLR 移動交換中心/訪問寄存器BSCC 基站控制器由圖可見，與 IS95 相比，核心網(wǎng)中的 PCF 和 PDSN 是兩個新增模塊，通過支持移動 IP 協(xié)議的 AA11 接口互聯(lián)，可以支持分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)傳輸。而以MSC/VLR 為核心的網(wǎng)絡(luò)部份，支持話音和增強(qiáng)的電路交換型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，與 IS95 一樣，MSC/VLR 與 HLR/AC 之間的接口基于 ANSI41 協(xié)議。 [9]圖中， BTS 在小區(qū)建立無線覆蓋區(qū)用于移動臺通信，移動臺可以是 IS95 或cdma20221X 制式手機(jī)。 BSC 可對對個 BTS 進(jìn)行控制； Abis 接口用于 BTS 和 BSC 之間連接； A1 接口用于傳輸 MSC 與 BSC 之間的信令信息； A2 接口用于傳輸 MSB 與 BSC 之間的話音信息； A3 接口用于傳輸 BSC 與 SDU(交換數(shù)據(jù)單元模塊)之間的用戶話務(wù)( 包括語音和數(shù)據(jù))和信令； A7 接口用于傳輸 BSC 之間的信令，支持 BSC 之間的軟切換。 濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）9以上節(jié)點與接口與 IS95 系統(tǒng)需求相同。cdma20221X 新增接口為： A8 接口：傳輸 BS 和 PCF 之間的用戶業(yè)務(wù)； A9 接口：傳輸 BS 和 PCF 之間的信令信息； A10 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的用戶業(yè)務(wù)； A11 接口：傳輸 PCF 和 PDSN 之間的信令信息；A10/A11 接口是無線接入網(wǎng)和分組核心網(wǎng)之間的開放接口。 新增節(jié)點 PCF(分組控制單元)是新增功能實體，用于轉(zhuǎn)發(fā)無線子系統(tǒng)和PDSN 分組控制單元之間的消息。 PDSN 節(jié)點為 cdma20221X 接入 Inter 的接口模塊。 [10]濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）10 總體通信結(jié)構(gòu) 在 ITS 系統(tǒng)中，利用 3G 網(wǎng)在車內(nèi)系統(tǒng)、路邊系統(tǒng)和監(jiān)控中心之間進(jìn)行通信。下面對原理進(jìn)行說明，終端設(shè)備將數(shù)據(jù)送入 3G 無線模塊，無線模塊將數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，通過 3G 網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)送到監(jiān)控中心的服務(wù)器。監(jiān)控中心接收數(shù)據(jù)后，可以通過互聯(lián)網(wǎng)和 3G 網(wǎng)絡(luò)向車輛發(fā)出各種指令。監(jiān)控中心須接入互聯(lián)網(wǎng)且具有固定和真實的 IP。 在對無線模塊進(jìn)行 3G 附著過程和 PDP(Packet Data Protocol，分組數(shù)據(jù)協(xié)議)上下文激活過程后，就可以利用 3G 來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了。激活過程用于激活口協(xié)議，使數(shù)據(jù)能以 IP 數(shù)據(jù)報的形式傳送，通過激活過程， 3G 無線模塊與 GGSN 建立一條邏輯通路，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。附著過程用于接入 SGSN，SGSN 就可以對用戶進(jìn)行移動性管理。監(jiān)控中心和終端設(shè)備的各種數(shù)據(jù)和類型都要經(jīng)過 3G 模塊、SGSN、GGSN 和 Inter。在傳送的每個階段利用的介質(zhì)、協(xié)議也各不相同，所以需要涉及到不同協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換，在通信系統(tǒng)的設(shè)計中，將數(shù)據(jù)封裝為適宜的形式，以適合不同的協(xié)議。 本章小結(jié) 本章主要對美國的全球定位系統(tǒng) GPS 和 3G 通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、協(xié)議、特點及工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述。對 3G 數(shù)據(jù)流工作的流程分析，可以明晰應(yīng)用層數(shù)據(jù)封裝的概念。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）11第三章 智能公交監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計方案經(jīng)過調(diào)查問卷，了解到人們?nèi)粘３鲂袑卉嚨男枨?，結(jié)合實際無線通信技術(shù)的水平，本章對智能公交系統(tǒng)設(shè)計的總體目標(biāo)進(jìn)行了概括，提出了硬件和軟件的具體解決方案。 系統(tǒng)需求分析及其總體設(shè)計目標(biāo) 乘客們在乘坐公交時，往往希望公交車能精確的站點報站，以免坐過站，或是對什么時候下車很茫然，實時站點報站對乘客們提前做好下車準(zhǔn)備也有益處，避免下車時驚慌失措；公交管理系統(tǒng)也希望對車上情況實行監(jiān)控，可以避免司機(jī)不規(guī)范駕駛，保證乘客們的乘車安全，可以及時發(fā)現(xiàn)逃票乘客，也可以對車上扒手等不法分子造成一定心里威脅。該系統(tǒng)須滿足公交車運(yùn)行過程中經(jīng)緯度信息和車上視頻的實時傳輸，利用 3G模塊把由 GPS 模塊定位得到的經(jīng)緯度信息和攝像頭所錄視頻及時的傳送到控制中心的服務(wù)器，傳送之前需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分離、封裝處理，然后通過 3G 數(shù)據(jù)鏈路聯(lián)接到 Inter，進(jìn)而訪問監(jiān)控中心服務(wù)器的目的。為了擴(kuò)展車載系統(tǒng)的功能，還可以提供面板操作、短消息語音播報和圖形顯示等功能，以增加系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和司機(jī)的操作方便性?？梢酝ㄟ^ GPS 模塊來采集衛(wèi)星數(shù)據(jù)，進(jìn)而傳輸經(jīng)緯度、到站時刻等數(shù)據(jù)，但是需要一個具有很強(qiáng)數(shù)據(jù)處理能力和可以控制的接口的微處理器。無線通信數(shù)據(jù)鏈路的物理層可以由 3G 模塊承載，但是需要有支持?jǐn)?shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議棧的軟硬件平臺。對于擴(kuò)展數(shù)據(jù)傳輸，如車輛緊急故障警報，短消息語音播放等功能可以通過控制 3G 模塊實現(xiàn)，也可以通過專用模塊實現(xiàn)。通過分析系統(tǒng)需求可以得出，該車載系統(tǒng)需要一個具有較強(qiáng)運(yùn)算和控制能力的主控芯片，并且可以同時支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧和鏈路層的硬件平臺。硬件系統(tǒng)為了解決運(yùn)算和 I/O 控制問題，可以采用嵌入式系統(tǒng)，通過在嵌入式平臺上構(gòu)建支持網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧的嵌入式系統(tǒng)，可以很好的解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的很多內(nèi)容。因此硬件平臺選用 SANGSUNG 公司的 S3C24490 處理器做主控單元，再加上 3G 模塊和 GPS 定位模塊就構(gòu)成了主要硬件平臺。車載端軟件系統(tǒng)選用嵌入式 linux 作為軟件開發(fā)平臺。濱州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）12監(jiān)控中心通過 windows 操作系統(tǒng)自己就能通過套接字編程的方式構(gòu)建。這樣就可以實現(xiàn)對公交車位置和車上情況進(jìn)行監(jiān)控，及時了解車輛位置和車上狀況，并在需要