【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)據(jù)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(nèi)為100米接收靈感度90dBm 93dBm 擴(kuò)展延遲400ns 500ns輸出功率15dBm 操作溫度0oC—40oC最高濕度95%標(biāo)準(zhǔn)C) GPS擴(kuò)展模塊技術(shù)背景在全球定位系統(tǒng)出現(xiàn)之前，遠(yuǎn)程導(dǎo)航與定位主要用無線導(dǎo)航系統(tǒng)。但是，無線導(dǎo)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(jì)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(jìn)行全方位實時三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)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(shù)在國際時間頻率的協(xié)調(diào)、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(yùn)輸系統(tǒng)以及許多其他領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。而且，隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，軟硬件的不斷完善，應(yīng)用領(lǐng)域也正在不斷地開拓。目前，GPS已遍及國家機(jī)構(gòu)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(shè)備部分：接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號，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。技術(shù)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(jīng)過計算求出接收機(jī)的三維位置，三維方向以及運(yùn)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(shù)：將一臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)站上進(jìn)行觀測。根據(jù)基準(zhǔn)站已知精密坐標(biāo)，計算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，并由基準(zhǔn)站實時將這一數(shù)據(jù)發(fā)送出去。用戶接收機(jī)在進(jìn)行GPS觀測的同時，也接收到基準(zhǔn)站發(fā)出的改正數(shù)，并對其定位結(jié)果進(jìn)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(chǔ)上研發(fā)出適合在無線平板型隨身電腦上應(yīng)用的GPS通訊產(chǎn)品。同樣，利用“模塊式應(yīng)用擴(kuò)展”的技術(shù)在“隨身平板電腦”實現(xiàn)GPS終端設(shè)備。在模塊上集成GPS硬件模塊，驅(qū)動程序。工作原理如下圖所示，我們需要進(jìn)行以下工作：l 研發(fā)硬件GPS模塊；l 開發(fā)模塊式擴(kuò)展驅(qū)動程序；l 開發(fā)應(yīng)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(yīng)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(jù)輸出接平板電腦天線M12接收器并行通道擴(kuò)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(nèi)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(chǔ)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(shè)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(qū)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(qū)動的安裝與調(diào)用。性能特點l 預(yù)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(biāo)系數(shù)值（經(jīng)度/緯度），單位精確到秒，用戶也可選用其他坐標(biāo)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(jù)庫中選擇，l 提供實時位置和速度信息，提供到達(dá)終點和各航點的方向和距離，預(yù)測到達(dá)所需時間。l 簡單顯示運(yùn)動軌跡，顯示所需各點的方位圖。性能指標(biāo)基本特征 接收器結(jié)構(gòu)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(dāng)擁有當(dāng)前的天歷、位置、時間和星歷數(shù)據(jù)時）首次定位時間，TTFFTTFF典型值＜40秒（當(dāng)擁有當(dāng)前的天歷，位置和時間數(shù)據(jù)時）數(shù)據(jù)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(jīng)度，高度，速度，航向，時間傳輸率9600波特率功耗模塊式應(yīng)用擴(kuò)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(yīng)用，必須首先要安裝硬件設(shè)備，然后安裝相應(yīng)操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序，接著安裝相應(yīng)的應(yīng)用軟件。安裝的過程可能還需要重新啟動計算機(jī)。最后才能使用。這一過程不僅緩慢，而且復(fù)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(fù)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(fèi)了空間，而且也會造成系統(tǒng)過于龐大，難以維護(hù)，速度降低等惡劣后果，并沒有達(dá)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用？我們根據(jù)對目前操作系統(tǒng)的分析，決定開發(fā)“模塊式應(yīng)用擴(kuò)展”技術(shù)方案。技術(shù)描述：“模塊式應(yīng)用擴(kuò)展”技術(shù)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(nèi)核功能，如進(jìn)程管理，內(nèi)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(yīng)用擴(kuò)展接口的支持。而對于其他設(shè)備的支持則不包括在內(nèi)。由于操作系統(tǒng)所需要支持的硬件和應(yīng)用減少了，任務(wù)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(jī)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(shè)備與硬盤不同，可以設(shè)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(yīng)用擴(kuò)展模塊是一個應(yīng)用的整體。它包括應(yīng)用所需要的硬件、驅(qū)動程序、應(yīng)用軟件。應(yīng)用擴(kuò)展模塊是一個類似于PCMCIA卡或USB外設(shè)的形式，它通過應(yīng)用擴(kuò)展接口與系統(tǒng)連接。當(dāng)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(jù)事先定義的規(guī)范自動進(jìn)行操作。操作包括從應(yīng)用擴(kuò)展模塊讀入模塊的驅(qū)動程序，加載驅(qū)動程序；從應(yīng)用擴(kuò)展模塊定位應(yīng)用程序并顯示在系統(tǒng)應(yīng)用程序中，以便用戶調(diào)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(yīng)用擴(kuò)展模塊卡插入系統(tǒng)，然后運(yùn)行相應(yīng)的應(yīng)用程序即可。當(dāng)用戶不再需要此應(yīng)用時，只需要把應(yīng)用擴(kuò)展模塊卡從系統(tǒng)中拔出，系統(tǒng)自動會關(guān)閉應(yīng)用軟件，從系統(tǒng)應(yīng)用程序中刪除，然后卸載驅(qū)動程序。技術(shù)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(yīng)用模式，需要我們進(jìn)行修改和開發(fā)。1) 硬件增加應(yīng)用擴(kuò)展模塊接口；。2) 操作系統(tǒng)增加對應(yīng)用擴(kuò)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(qū)動程序；l 操作系統(tǒng)自動定位應(yīng)用程序并提醒用戶（顯示）；產(chǎn)品特性和技術(shù)指標(biāo)根據(jù)不同的客戶和需求，我們計劃開發(fā)高、中兩檔平板電腦產(chǎn)品：高檔產(chǎn)品技術(shù)方案及指標(biāo)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(nèi) 存256M SDRAM可擴(kuò)展硬 盤20G可擴(kuò)展輸入方式觸摸屏和觸控筆、鼠標(biāo)盤；外接USB鍵盤、鼠標(biāo)麥 克 風(fēng)內(nèi)置一個麥克風(fēng),一個麥克風(fēng)插孔揚(yáng) 聲 器內(nèi)置一個立體聲揚(yáng)聲器,一個普通耳機(jī)插孔網(wǎng)絡(luò)設(shè)備10/100自適應(yīng)以太網(wǎng)卡MODEM高性能的56Kbps內(nèi)置式調(diào)制解調(diào)器其它 IO一個CRT接口（連投影機(jī)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(wǎng)卡；GPRS網(wǎng)卡尺 寸288 x 198 x 30(mm)重 量使用溫度040℃中檔產(chǎn)品技術(shù)方案及指標(biāo)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(nèi) 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(biāo)）麥 克 風(fēng)內(nèi)置一個麥克風(fēng),一個麥克風(fēng)插孔揚(yáng) 聲 器內(nèi)置一個立體聲揚(yáng)聲器,一個普通耳機(jī)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(shè)備互連、應(yīng)用開發(fā)、功能擴(kuò)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(jìn)度。在后期產(chǎn)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(guān)機(jī)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(jù)保存和重載速度得到很大提高，系統(tǒng)開關(guān)機(jī)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(jìn)的高分辨率觸摸屏技術(shù)，擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)的牽絆，寫字、上網(wǎng)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(fù)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(zhǔn)確地通過系統(tǒng)執(zhí)行相應(yīng)的操作。主要包括應(yīng)用程序的啟動和關(guān)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(jìn)行系統(tǒng)設(shè)置、調(diào)出屏幕鍵盤等）。d、通過外置的USB鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)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(shù)、手寫識別技術(shù)溶于一體，采用最新中英文手寫識別技術(shù)，實現(xiàn)全屏連筆手寫輸入。并且，采用人工自學(xué)習(xí)和智能學(xué)習(xí)功能，可以適應(yīng)個人書寫習(xí)慣，連筆識別速度快，識別率相對比較高。此外，它還可以進(jìn)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(jìn)的語音編碼與識別技術(shù)，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(dá)到較高的輸入速度和準(zhǔn)確率，完全可以滿足用戶的實際需求。而經(jīng)過一段時間的快速訓(xùn)練和語音適應(yīng)后，輸入速度和準(zhǔn)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(diào)出屏幕鍵盤，然后就可以用觸摸筆進(jìn)行鍵盤輸入了。此外，還可以通過外置USB鍵盤進(jìn)行錄入。4) 人性化外觀結(jié)構(gòu)平板電腦體積小，重量輕，手持、膝上放置