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正文內(nèi)容

基于移動通信網(wǎng)的汽車定位與防盜系統(tǒng)的研究(軟件)畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)

2024-08-14 11:35 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 的傳輸。 1. 3 課題完成的工作及各章節(jié)組織結(jié)構(gòu) 本 文 是 基于 Javascript 開發(fā) 的 Google Map 應(yīng) 用程 序的 編 寫, 用javascript,和 frontpage 軟件,加載 google 地圖, 根據(jù) 已知 的 時間,汽車運行的經(jīng)緯度, 1 秒鐘讀一次汽車位置,顯示在網(wǎng)頁上。 并 實現(xiàn)一段時間內(nèi)汽車運行軌跡的回放。 本文結(jié)構(gòu)安排如下 : 第一章:緒論。簡要介紹了論文選題的背景及意義;汽車監(jiān)控的國內(nèi)外現(xiàn)狀;各章節(jié)的組織結(jié)構(gòu)。 第二章:相關(guān)技術(shù)及原理。主要介紹了 GPS導(dǎo)航技術(shù)包括 GPS系統(tǒng)組成、GPS 信號、 GPS定位的常用觀察值、 GPS定位方法、 GPS導(dǎo)航定位的特點; GPRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括 GPRS 系統(tǒng)組成和 GPRS 的優(yōu)缺點。 第三章:車輛導(dǎo)航及監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計。主要包括系統(tǒng)構(gòu)成、車載終端模塊組成及原理、車載終端的硬件設(shè)計。 第四章:監(jiān)控中心的軟件設(shè)計。主要包括 Javascript 簡介、 google map API 概述、程序分析、完整程序及功能截圖。 第五章:總結(jié)與展望。首先對本課題完成的工作進行了總結(jié),然后結(jié)合本課題涉及領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀進行了展望。 第六章:致謝。 第七章:參考文獻。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 10 第二章 相關(guān)技術(shù)及原理 GPS 導(dǎo)航技術(shù) 系統(tǒng)組成 GPS 系 統(tǒng)是由 24 顆高度為兩萬公里的衛(wèi)星組成,它們以 6 個不同的運行軌道運行,可提供全球范圍從地面到 9000 公里高空之間任一載體的高精度的三維位置、三維速度和精確的時間信息。安裝在車輛上的車載單元只要能收到來自三顆衛(wèi)星的定位信號,就可定出該輛車的經(jīng)、緯度位置和時間信息。 GPS 計劃始于 1973 年 ,已于 1994年進入完全運行狀態(tài)。 GPS的整個系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。 空間部分 GPS 的空間部分是由 24顆 GPS 工作衛(wèi)星所組成 .這些 GPS 工作衛(wèi)星共同組成了 GPS 衛(wèi)星星座,其中 21 顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星, 3 顆為活動的備用衛(wèi)星。這 24 顆衛(wèi)星分布在 6個相互夾角為 60176。的軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為 12恒星時 ,即一天繞地球兩周。每顆 GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號。 GPS 用戶正是利用這些信號來進行工作的。 控制部分 GPS 的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成,根據(jù)其作用的不同,這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。其工作流程:監(jiān)測站→主控站→注入站→每顆衛(wèi)星。主控站有一個,位于美國克羅拉多( Colorado)的法爾孔( Falcon)空軍 基地,它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對 GPS 的觀測數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等,并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去;同時,它還對衛(wèi)星進行控制,向衛(wèi)星發(fā)布指令,當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時,調(diào)度備用衛(wèi)星,替代失效的工作衛(wèi)星工作;另外,主控站也具有監(jiān)控站的功能。 監(jiān)控站有五個,除了主控站外,其它四個分別位于夏威夷( Hawaii)、阿松森群島( Ascencion)、迭哥伽西亞( Diego Garcia)、卡瓦加蘭( Kwajalein),監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號,監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài);注入站有三個,它們分別位于阿松 森群島( Ascencion)、迭哥伽西亞( Diego 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 11 Garcia)、卡瓦加蘭( Kwajalein),注入站的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。 用戶部分 GPS的用戶部分由 GPS 接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收 GPS 衛(wèi)星所發(fā)出的信號,利用這些信號進行導(dǎo)航定位等工作。 以上這三個部分共同組成了一個完整的 GPS 系統(tǒng)。 GPS 信號 GPS 衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號,即頻率為 的 L1 載波和 頻率為 的 L2 載波,它們的頻率分別是基本頻率 的 154倍和 120 倍,它們的波長分別為 和 。在 L1 和 L2上又分別調(diào)制著多種信號,這些信號主要有: C/A 碼 C/A碼又被稱為粗捕獲碼,它被調(diào)制在 L1載波上,是 1MHz 的偽隨機噪聲碼( PRN碼),其碼長為 1023 位(周期為 1ms)。由于每顆衛(wèi)星的 C/A碼都不一樣,因此,我們經(jīng)常用它們的 PRN號來區(qū)分它們。 C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號。 P 碼 P 碼又被稱為精碼,它被調(diào)制在 L1 和 L2 載波上,是 10MHz 的偽隨機噪聲碼,其周期為七天。在實施 AS( AntiSpoofing)時, P 碼與 W 碼進行模二相加生成保密的 Y 碼,此時,一般用戶無法利用 P 碼來進行導(dǎo)航定位。 導(dǎo)航信息 導(dǎo)航信息被調(diào)制在 L1載波上,其信號頻率為 50Hz,包含有 GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來計算某一時刻 GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置,導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。 SPS 和 PPS GPS系統(tǒng)針對不同用戶提供兩 種不同類型的服務(wù)。一種是標準定位服務(wù) (SPS– Standard Positioning Service),另一種是精密定位服務(wù) (PPS–Precision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務(wù)分別由兩種不同的 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 12 子系統(tǒng)提供,標準定位服務(wù)由標準定位子系統(tǒng) (SPS– Standard Positioning System) 提供,精密定位服務(wù)則由精密定位子系統(tǒng) (PPS – Precision Positioning System)提供。 SPS 主要面向全世界的民用用戶。 PPS主要面向美國及其盟國的軍 事部門以及民用的特許用戶。 GPS 定位的常用觀測值 在 GPS 定位中,經(jīng)常采用下列觀測值中的一種或幾種進行數(shù)據(jù)處理,以確定出待定點的坐標或待定點之間的基線向量 : L1 載波相位觀測值 L2 載波相位觀測值(半波或全波) 調(diào)制在 L1 上的 C/A 碼偽距 調(diào)制在 L1 上的 P 碼偽距 調(diào)制在 L2 上的 P 碼偽距 L1 上的多普勒頻移 L2 上的多普勒頻移 GPS 定位方法 GPS有很多定位的方法,其中最主要的定位方法有:根據(jù)定位所采用的觀測值 、根據(jù)定位的模式、 根據(jù)獲 取定位結(jié)果的時間 、根據(jù)定位時接收機的運動狀態(tài) ( 1)偽距定位 偽距定位所采用的觀測值為 GPS 偽距觀測值,所采用的偽距觀測值既可以是 C/A 碼偽距,也可以是 P 碼偽距。偽距定位的優(yōu)點是數(shù)據(jù)處理簡單,對定位條件的要求低,不存在整周模糊度的問題,可以非常容易地實現(xiàn)實時定位;其缺點是觀測值精度低, C/A 碼偽距觀測值的精度一般為 3米,而 P碼偽距觀測值的精度一般也在 30 個厘米左右,從而導(dǎo)致定位成果精度低,另外,若采用精度較高的 P 碼偽距觀測值,還存在 AS的問題。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 13 ( 2)載波相位定位 載波相位定位所 采用的觀測值為 GPS的載波相位觀測值,即 L L2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優(yōu)點是觀測值的精度高,一般優(yōu)于 2 個毫米;其缺點是數(shù)據(jù)處理過程復(fù)雜,存在整周模糊度的問題。 ( 3)絕對定位 絕對定位又稱為單點定位,這是一種采用一臺接收機進行定位的模式,它所確定的是接收機天線的絕對坐標。這種定位模式的特點是作業(yè)方式簡單,可以單機作業(yè)。絕對定位一般用于導(dǎo)航和精度要求不高的應(yīng)用中。 ( 4)相對定位 相對定位又稱為差分定位,這種定位模式采用兩臺以上的接收機,同時對一組相同的衛(wèi)星進行觀測,以 確定接收機天線間的相互位置關(guān)系。 ( 5)實時定位 實時定位是根據(jù)接收機觀測到的數(shù)據(jù),實時地解算出接收機天線所在的位置。 ( 6)非實時定位 非實時定位又稱后處理定位,它是通過對接收機接收到的數(shù)據(jù)進行后處理以進行定位得方法。 ( 7)動態(tài)定位 所謂動態(tài)定位,就是在進行 GPS 定位時,認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是變化的。也就是說,在數(shù)據(jù)處理時,將接收機天線的位置作為一個隨時間的改變而改變的量。動態(tài)定位又分為 Kinematic 和 Dynamic 兩類。 ( 8)靜態(tài)定位 所謂 靜態(tài)定位,就是在進行 GPS定位時,認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說,在數(shù)據(jù)處理時,將接收機天線的位置作為一個不隨時間的改變而改變的量。在測量中,靜態(tài)定位一般用于高精度的測量定位,其具體觀測模式多臺接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測,時間由幾分鐘、幾小時甚至數(shù)十小時不等。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 14 GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)的特點 GPS 與其它導(dǎo)航系統(tǒng)相比,具有的優(yōu)點概括起來主要有以下幾個方面: (1) 定位精度高:通過很多應(yīng)用實踐已經(jīng)證明, GPS 相對定位精度在 50km以內(nèi)可達 10. 6, 100~ 500km 可達 10. 7, 1000km 以上可達 10. 9,在 300~1500m 工程精密定位中, 1 小時以上觀測的解算,其平面位置誤差小于 lmm?;€邊長越長越能突顯其定位精度高的優(yōu)勢。 (2)觀測時間短:采用 GPS 布設(shè)控制網(wǎng)時每個測站上的觀測時間一般在30一 40min 左右,采用快速靜態(tài)定位方法,觀測時間更短。目前 20km 以內(nèi)相對靜態(tài)定位,僅需 15~ 20 分鐘;快速靜態(tài)相對定位測量時,當每個流動站與基準站相距在 15km 以內(nèi)時,流動站只需觀測 12 分鐘;動態(tài)相對定位測量時,流動站出發(fā)時觀測 12 分鐘,然后可隨時定位,每 站觀測僅需幾秒鐘。 (3)測站間無需通視: GPS 測量不要求站點間相互通視,只需測站上空開闊即可。 (4)可提供三維坐標:經(jīng)典大地測量將平面與高程采用不同方法分別施測,而 GPS可同時精確測定測站點的三維坐標,目前 GPS水準可達到四等水準測量的精度。 (5)操作簡單:隨著 GPS 的不斷改進,自動化程度越來越高,體積也越來越小,重量越來越輕。 (6)全天候作業(yè):目前 GPS觀測可在一天 24小時內(nèi)的任何時間進行,不受陰天黑夜、起霧刮風、下雨下雪等天氣狀況的影響。 (7)功能多、應(yīng)用廣: GPS 系統(tǒng)不僅可以用于定位測量,還 可用于測速、測時。測速精度可達 O. 1ms,測時精度可達幾十毫秒,精度都比較高。隨著GPS 技術(shù)的不斷提高,其應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷的擴大。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù) GPRS 概述 GPRS(General Packet Radio Service,通用分組無線業(yè)務(wù) )是一種采用分 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書(論文) 15 組交換技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)及信令的高效率數(shù)據(jù)傳輸方式。 GPRS 是區(qū)別于原有 GSM電路交換方式的另一種數(shù)據(jù)傳輸方式,它利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理,把不同終端的數(shù)據(jù)分割成等長標準數(shù)據(jù)格式,通過非專用的邏輯子信道進行數(shù)據(jù)快速交換,即將信息分成數(shù)據(jù)分組或信 息包,再加上目的地址、分組編號、控制比特等的分組頭,沿不同路由進行傳送,接收端按照分組編號重新組裝成原始信息。分組通信的實質(zhì)是依靠高處理能力的計算機來充分利用寶貴的通信信道資源?;诜纸M交換的 GPRS 業(yè)務(wù)理論上的速率可達 171. 2kbps。 GPRS允許用戶在分組交換模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù),從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。分組交換的基本過程是把數(shù)據(jù)先分成若干個小的數(shù)據(jù)包,可通過不同的路由,以存儲轉(zhuǎn)發(fā)的接力方式傳送到目的端,而組裝成完整的數(shù)據(jù)。分組交換基本上不是實時系統(tǒng),延時也不固定,但可以使不同的 數(shù)據(jù)傳輸“共用”傳輸帶寬:有數(shù)據(jù)時占用帶寬,無數(shù)據(jù)時不占用,從而分享資源。在 GSM無線系統(tǒng)中,無線信道資源非常寶貴。如采用電路交換,通信需要建立端到端的連接,信道只能被一個用戶獨占,在成本效率上顯然缺乏可行性。而采用分組交換的 GPRS則可靈活運用無線信道,每一個用戶可以有多個無線信道,而同一信道又可以由幾個用戶共享,從而極大的提高了無線資源的利用率。在理論上, GPRS 可以將最多 8 個時隙組合在一起,給用戶提供高達 171. 2kb/ s 的帶寬。由于GPRS 用戶的數(shù)據(jù)通信費是以數(shù)據(jù)流量為基礎(chǔ),而不考慮通信時長,所以 GPRS用于 IP 業(yè)務(wù)的接入將更為用戶所接受。 GPRS 系統(tǒng)構(gòu)成 GPRS 網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有的 GSM 網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn),同時引入了一些新的功能模塊和改進: 1.網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點 (Gateway Supporting Node GSN). 2.點對多點服務(wù)中心 ,(PointToMultipoint Service Center, PTM— SC)。 3.邊界網(wǎng)關(guān) (Boarder Gateway, BG) 4. 改 進 基 站 子 系統(tǒng) BSS: 在基 站 控
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