【文章內容簡介】 數(shù)據傳輸速率2Mbit/s ，自動速率選擇功能覆蓋距離室外為300米室內為100米接收靈感度90dBm 93dBm 擴展延遲400ns 500ns輸出功率15dBm 操作溫度0oC—40oC最高濕度95%標準C) GPS擴展模塊技術背景在全球定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠程導航與定位主要用無線導航系統(tǒng)。但是，無線導航系統(tǒng)覆蓋的工作區(qū)域小，電波傳播受大氣影響，定位精度不高。本世紀70年代，美國開始研制全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System GPS），歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GPS衛(wèi)星信號是一種十分重要的全世界可共享的信息源，GPS信息可以提供精確的定位、定時和校頻，GPS時間同步技術在國際時間頻率的協(xié)調、新型時頻計量傳遞系統(tǒng)建立、數(shù)字通信系統(tǒng)、電力和供電系統(tǒng)、鐵路運輸系統(tǒng)以及許多其他領域都有廣闊的應用前景。而且，隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，軟硬件的不斷完善，應用領域也正在不斷地開拓。目前，GPS已遍及國家機構的各個部門，并開始逐步深入人們的日常生活。GPS由三個獨立的部分組成：● 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個主控站，3個注入站，5個監(jiān)測站?！?用戶設備部分：接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數(shù)據處理，完成導航和定位工作。技術方案GPS的基本定位原理是衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經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，我們采用差分GPS技術：將一臺GPS接收機安置在基準站上進行觀測。根據基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準站實時將這一數(shù)據發(fā)送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結果進行改正，從而提高定位精度。我們開發(fā)的GPS模塊是基于摩托羅拉的M12模塊的基礎上研發(fā)出適合在無線平板型隨身電腦上應用的GPS通訊產品。同樣，利用“模塊式應用擴展”的技術在“隨身平板電腦”實現(xiàn)GPS終端設備。在模塊上集成GPS硬件模塊，驅動程序。工作原理如下圖所示，我們需要進行以下工作：l 研發(fā)硬件GPS模塊；l 開發(fā)模塊式擴展驅動程序；l 開發(fā)應用軟件；l DSP及MCU軟件編程。l 平板電腦嵌入式系統(tǒng)上的GPS應用編程。具體電路實現(xiàn)框圖如下：摩托羅拉M12模塊MCURAMFLASH數(shù)據輸出接平板電腦天線M12接收器并行通道擴展為12個，擁有更低的成本和更小的尺寸，新型M12接收器外形尺寸小到406010mm它提高了在城市中抗樹陰和樓群遮擋的性能。M12擁有全GPS行業(yè)內最快的初次定位時間TTFF和重捕獲衛(wèi)星的時間。 M12接收器最大限度的建立在MOTOROLA公司善長的完整的無線電頻電路基礎上，MRFTC1504，基于MMC2003的32位RTSC控制器MCORE，有極低的功耗。，包括支持逆向差分的能力。為了獲得更高的精度，通過設置中心基站的方法來改良定位效果。此外，還包括RTCM差分GPS支持，NAEA 0183輸出，雙通訊串口，可控速度濾波器和一個天線檢測回路。我們通過MCU對M12的控制來實現(xiàn)M12與平板電腦的通訊。此外，GPS的驅動程序集成在MCU所控制的FLASH中，方便了操作系統(tǒng)的模塊驅動的安裝與調用。性能特點l 預測衛(wèi)星軌道，靈敏接收GPS信號，快速定位。l 提供全球通用坐標系數(shù)值（經度/緯度），單位精確到秒，用戶也可選用其他坐標系。l 四種定位模式可選：分次定位，快速定位，自動定位，持續(xù)定位l 可事先定義目的地及航點，或從數(shù)據庫中選擇，l 提供實時位置和速度信息，提供到達終點和各航點的方向和距離，預測到達所需時間。l 簡單顯示運動軌跡，顯示所需各點的方位圖。性能指標基本特征 接收器結構12個并行通道L11575,42MHZC/A碼（） 載碼+載波跟蹤（輔助跟蹤）跟蹤能力同時跟蹤12顆衛(wèi)星性能特點動態(tài)性能速度：515米/秒（1000knots），高度低于18000米時，大于515米/秒加速度：4g顛簸：5米/秒振動：捕獲時間TTFF典型值＜15秒（當擁有當前的天歷、位置、時間和星歷數(shù)據時）首次定位時間，TTFFTTFF典型值＜40秒（當擁有當前的天歷，位置和時間數(shù)據時）數(shù)據更新率＜定位精度＜15米RMS定時精度（1PPS）＜500ns串行通訊輸出信息緯度，經度，高度，速度，航向，時間傳輸率9600波特率功耗模塊式應用擴展目的：目前的筆記本電腦和臺式電腦，如果要增加硬件，或者與硬件配合應用，必須首先要安裝硬件設備，然后安裝相應操作系統(tǒng)的驅動程序，接著安裝相應的應用軟件。安裝的過程可能還需要重新啟動計算機。最后才能使用。這一過程不僅緩慢，而且復雜，稍有不慎，就有可能造成系統(tǒng)破壞，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對于專業(yè)人員來說是如此，那么對于普通的用戶來說，這一個安裝過程就更加復雜，更加困難。同時，在安裝完軟件之后，如果不再使用，還需要卸載程序，如果不卸載，不僅浪費了空間，而且也會造成系統(tǒng)過于龐大，難以維護，速度降低等惡劣后果，并沒有達到真正的“即插即用”。對于我們的“隨身平板電腦”來說，由于要做到應用的多樣性，以滿足不同人群的使用。同時，因為受限于它的體積和成本考慮，不能將多種硬件和應用程序在出廠時都集成在一起，所以在用戶購買之后，必然會有軟硬件的安裝過程。如何才能使用戶能夠方便安全地滿足自己的應用？我們根據對目前操作系統(tǒng)的分析，決定開發(fā)“模塊式應用擴展”技術方案。技術描述：“模塊式應用擴展”技術的原理可以由下圖來描述。 這個系統(tǒng)的核心是操作系統(tǒng)部分。這個部分只包括基本的操作系統(tǒng)內核功能，如進程管理，內存管理、文件管理等等，還包括一些最基本的接口支持，如USB、串口、PCMCIA，以及對應用擴展接口的支持。而對于其他設備的支持則不包括在內。由于操作系統(tǒng)所需要支持的硬件和應用減少了，任務也減少了，所以操作系統(tǒng)可以變得很小，這樣可以減少操作系統(tǒng)出錯的機會，大大增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；同時，小系統(tǒng)還便于使用高可靠性但價格較貴的部件來裝載，如Disk On Chip，F(xiàn)lash Memory，由于這些設備與硬盤不同，可以設置為只讀，所以可以避免病毒及其他人為的破壞，同樣增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。應用擴展模塊是一個應用的整體。它包括應用所需要的硬件、驅動程序、應用軟件。應用擴展模塊是一個類似于PCMCIA卡或USB外設的形式，它通過應用擴展接口與系統(tǒng)連接。當模塊插到系統(tǒng)中時，操作系統(tǒng)檢測到系統(tǒng)增加了硬件，然后根據事先定義的規(guī)范自動進行操作。操作包括從應用擴展模塊讀入模塊的驅動程序，加載驅動程序；從應用擴展模塊定位應用程序并顯示在系統(tǒng)應用程序中，以便用戶調用。這樣，省掉了安裝過程，加載過程由系統(tǒng)自動完成。對于用戶，需要做的僅僅是將應用擴展模塊卡插入系統(tǒng)，然后運行相應的應用程序即可。當用戶不再需要此應用時，只需要把應用擴展模塊卡從系統(tǒng)中拔出，系統(tǒng)自動會關閉應用軟件，從系統(tǒng)應用程序中刪除，然后卸載驅動程序。技術實現(xiàn)：目前的嵌入式操作系統(tǒng)包括Windows（Windows CE、Windows XP Embedded）和Linux（Embedded）都沒有完成支持這種應用模式，需要我們進行修改和開發(fā)。1) 硬件增加應用擴展模塊接口；。2) 操作系統(tǒng)增加對應用擴展模塊接口的支持；，同時增加以下功能；l 操作系統(tǒng)自動加載和卸載驅動程序；l 操作系統(tǒng)自動定位應用程序并提醒用戶（顯示）；產品特性和技術指標根據不同的客戶和需求，我們計劃開發(fā)高、中兩檔平板電腦產品：高檔產品技術方案及指標如下：操作系統(tǒng)Microsoft174。 Windows174。 XP Tablet PC Edition微處理器Ultra low voltage Mobile Intel174。 Pentium174。 III Processor – M顯 示 屏（）顏 色65536（16位）分 辨 率600800內 存256M SDRAM可擴展硬 盤20G可擴展輸入方式觸摸屏和觸控筆、鼠標盤；外接USB鍵盤、鼠標麥 克 風內置一個麥克風,一個麥克風插孔揚 聲 器內置一個立體聲揚聲器,一個普通耳機插孔網絡設備10/100自適應以太網卡MODEM高性能的56Kbps內置式調制解調器其它 IO一個CRT接口（連投影機和顯示器）一個PCMCIA接口RS232端口（ bps）一個IRDA紅外接口電 源220V AC / 12V DC Adapter電　　池大容量鋰離子電池 1500mAH X 6 可連續(xù)工作3小時無線接入模塊無線網卡；GPRS網卡尺 寸288 x 198 x 30(mm)重 量使用溫度040℃中檔產品技術方案及指標如下：操作系統(tǒng)嵌入式Linux；WindowsCE微處理器高性能、低功耗VIAEdenCPUIntel174。 StrongARM 32位RISC處理器顯 示 屏顏 色256分 辨 率600800內 存2MB CODE ROM, 64MB SDRAM硬 盤32M flash輸入方式觸摸屏和觸控筆、兩個USB口（可接鍵盤、鼠標）麥 克 風內置一個麥克風,一個麥克風插孔揚 聲 器內置一個立體聲揚聲器,一個普通耳機插孔其它 IO一個PCMCIA接口RS232端口（ bps）一個IRDA紅外接口電 源220V AC / 12V DC Adapter電　 　池大容量鋰離子電池1500mAH X 6 可連續(xù)工作3小時 尺 寸228 x 154 x 17(mm)重 量使用溫度040℃隨身平板電腦可以采用多種操作系統(tǒng)方案，考慮到設備互連、應用開發(fā)、功能擴充等因素，計劃前期采用微軟公司出品的Tablet PC版Windows XP操作系統(tǒng)，使用微軟提供的專用開發(fā)工具，可以加快開發(fā)進度。在后期產品的開發(fā)中計劃采用嵌入式LINUX系統(tǒng)。 某無線平板電腦具有以下特性易操作性：1) 快速開關機由于系統(tǒng)采用了flash電子硬盤與嵌入式操作系統(tǒng)，現(xiàn)場數(shù)據保存和重載速度得到很大提高，系統(tǒng)開關機基本沒有停頓。2) 簡單的控制與操作a、該系統(tǒng)使軟硬件得到很好的整合，通過使用先進的高分辨率觸摸屏技術，擺脫了鍵盤和鼠標的牽絆，寫字、上網及所有操作只需手指或觸摸筆在屏幕上點點劃劃，就可以輕松的實現(xiàn)，用戶再也感受不到電腦操作的復雜和困難。b、語音控制操作，只要對著電腦說出控制命令，語音識別系統(tǒng)就會迅速而準確地通過系統(tǒng)執(zhí)行相應的操作。主要包括應用程序的啟動和關閉等。c、提供功能快捷鍵，用戶可自行定義每個鍵的功能（例如打開瀏覽器、進行系統(tǒng)設置、調出屏幕鍵盤等）。d、通過外置的USB鍵盤和鼠標進行控制與操作。3) 多種快捷的輸入方式a、 觸摸筆錄入它將高分辨率觸摸屏技術、手寫識別技術溶于一體，采用最新中英文手寫識別技術，實現(xiàn)全屏連筆手寫輸入。并且，采用人工自學習和智能學習功能，可以適應個人書寫習慣，連筆識別速度快，識別率相對比較高。此外，它還可以進行“原筆跡”輸入，大大方便了用戶。b、 語音錄入 在語音錄入方面，采用先進的語音編碼與識別技術，實現(xiàn)高速連續(xù)語音輸入功能，用最自然的朗讀方式輸入語句，可以達到較高的輸入速度和準確率，完全可以滿足用戶的實際需求。而經過一段時間的快速訓練和語音適應后，輸入速度和準確率還會大幅度提升。c、 鍵盤錄入　通過快捷鍵或觸摸屏控制調出屏幕鍵盤，然后就可以用觸摸筆進行鍵盤輸入了。此外，還可以通過外置USB鍵盤進行錄入。4) 人性化外觀結構平板電腦體積小，重量輕，手持、膝上放置