【導(dǎo)讀】于嵌入式系統(tǒng)的多功能車載導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)。術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)全天候衛(wèi)星定位、電子地圖顯示、車輛導(dǎo)航和車輛實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。信息系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)做出概述。文章分析了GPS衛(wèi)星信號(hào)特征與定位原理，描述了嵌入式GIS. 體系結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)原則。隨后給出了系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)，詳細(xì)描述了車載終端的設(shè)計(jì)，包括。文章著重討論了Linux下USB攝像頭圖像采集的原理以及攝像頭視頻捕獲程序的編。寫(xiě)并對(duì)圖像壓縮的實(shí)現(xiàn)做出簡(jiǎn)要分析。價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

　　

【正文】 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的處理后與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的 GIS電子地圖進(jìn)行匹配，并在地圖上動(dòng)態(tài)顯示坐標(biāo)的正確位置。同時(shí)，系統(tǒng)可以通過(guò)連接在終端上的視頻采集設(shè)備 (USB攝像頭 )對(duì)當(dāng)前的圖像以一定的速率采集并保存成視頻信息以供日后事故鑒定之用， 也可選擇視頻實(shí)時(shí)顯示模式，作為輔助倒車之用。此外，截取的關(guān)鍵視頻圖片還可以通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送到監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線圖像監(jiān)控。用戶還可以通過(guò)連接在終 端上的麥克風(fēng)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音留言的功能。 系 統(tǒng)在車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用 監(jiān)控中心部分的主要功能有 : (1)數(shù)據(jù)跟蹤 :將車輛的各種實(shí)時(shí)行駛信息以列表的方式顯示出來(lái)，以供查詢。 (2)圖上跟蹤 :將移動(dòng)車輛的定位信息在相應(yīng)的電子地圖背景上顯示出來(lái)。電子地圖可任意放大、縮小、還原、移動(dòng)，還可提供車輛的運(yùn)行軌跡。 (3)信息查詢功能 :為用戶提供主要物標(biāo)，如旅游景點(diǎn)、賓館、醫(yī)院等信息、用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。 (4)遠(yuǎn)程無(wú)線圖像監(jiān)控 :通過(guò)接收由 CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送來(lái)的車載終端發(fā)送的圖像信息、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無(wú)線圖像 監(jiān)控功能。 整個(gè)車載終端的硬件設(shè)計(jì)是在 XHyper Xscale PXA255B 開(kāi)發(fā)板上完成的，擴(kuò)展了一塊 USB 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 13 子板用于連接 USB攝像頭，并用串口連接 GPS接收板，用于接收 GPS衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)車載終端硬件部分主要包括 X HyperXscalePXA255B開(kāi)發(fā)板，液晶屏， GPS接收板。軟件模塊主要包括 GPS接收模塊、語(yǔ)音留言模塊、視頻取證與輔助倒車模塊、無(wú)線監(jiān)控模塊，并設(shè)計(jì)有統(tǒng)一的圖形用戶界面。 GPS 接收機(jī)采用 uBloxRCBLC，接收數(shù)據(jù)采用 NMEA0183格式，波特率設(shè)為 。接收機(jī)實(shí)物如圖 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 14 無(wú)線傳輸模塊系統(tǒng)構(gòu)成如圖 ，通過(guò)具有無(wú)線上網(wǎng)功能的 CDMAIX無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)無(wú)線上網(wǎng)，數(shù)據(jù)收發(fā)。短信收發(fā)流程圖如圖 ，程序使用 AT命令進(jìn)行相關(guān)操作 (l)手機(jī)向終端發(fā)送帶有“ Position” 字串的短信，終端收到短信后，結(jié)合 GPS模 塊 然后以短信的方式返回給手機(jī)。 (2)手機(jī)向終端發(fā)送帶有“ st”字串的短信，終端收到短信后，主動(dòng)的 給手機(jī)回電話。 (3)手機(jī)向終端發(fā)送帶有“ st”字串的短信，終端收到短信后，自動(dòng)掛斷當(dāng)前的電話。 (4)手機(jī)向終端發(fā)送帶有“ ”字串的短信，終端收到短信后，提取 ，并主動(dòng)撥號(hào)上網(wǎng)，上網(wǎng)后，和服務(wù)器進(jìn)行綁定嘗試。如果綁定成功，則結(jié)合 GPS和攝像頭進(jìn)行 GPS 和攝像頭數(shù)據(jù)的傳送 。服務(wù)器收到終端的數(shù)據(jù)后，分別將圖片數(shù)據(jù) 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 15 存為文件并顯示，將 GPS數(shù)據(jù)發(fā)送給電子地圖，這樣就可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。如果綁定失敗，則終端會(huì)自動(dòng)下線。 (5)在 數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，無(wú)論服務(wù)器關(guān)閉或服務(wù)器向終端發(fā)送停止命令終端都會(huì)自動(dòng)下線。 (6)CDMA 的短信電話功能和上網(wǎng)傳數(shù)據(jù)功能不能同時(shí)占用信道，所以在進(jìn)行短信或電話功能時(shí)不能進(jìn)行上網(wǎng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，反之亦然。 當(dāng)接收到的短信中含有上網(wǎng)的有效信息時(shí)，終端便開(kāi)始上網(wǎng)，使用 PPP撥號(hào)協(xié)議。終端成功上網(wǎng)后，便可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。為了保證數(shù)據(jù)傳送的穩(wěn)定性 (相對(duì) UDP協(xié)議不亂序，不丟包等 )，程序采用了 TCP協(xié)議傳送。數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖如圖 。 ppp撥號(hào)上網(wǎng)用到重要組件 :/usr/sbi可 pppd ppp撥號(hào)上網(wǎng)最重要的部分，負(fù)責(zé)打開(kāi)串口并設(shè)置，引導(dǎo)客戶端 與服務(wù)器進(jìn)行會(huì)話，引導(dǎo)進(jìn)行身份密碼驗(yàn)證，引導(dǎo)把 ttySx(串口 )和 PPPO(ppp 撥號(hào)上網(wǎng)用來(lái)處理網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的一系列操作 )綁定，進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)等。 /usr/sbin/chat 用來(lái)和服務(wù)器進(jìn)行會(huì)話，對(duì)超時(shí)、無(wú)應(yīng)答等進(jìn)行設(shè)置，和服務(wù)器進(jìn)行身份密碼驗(yàn)證。為保證無(wú)線 modem的正常工作，使用的方法有 : (l)收到一條短信處理完就刪除掉，如收到的短信中沒(méi)有相關(guān)內(nèi)容，則會(huì)自動(dòng)刪除。這樣模塊收到的短信總數(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò) 20條的上限，可以 保證短信的正常收發(fā) (如果短信己滿，則收不到新的短信 )。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 16 (2)由于無(wú)線上網(wǎng)和手機(jī)業(yè)務(wù) (短信和打電話 )各自對(duì)無(wú)線信道的獨(dú)占性，即打電話時(shí)不能上網(wǎng)，但可以收發(fā)短信，上網(wǎng)時(shí)收不到短信和接不了電話。程序采取的措施是電話結(jié)束后發(fā)送stop短信保證不再占有信道，上網(wǎng)過(guò)程中遇到一些情況，比如 :服務(wù)器關(guān)閉，未打開(kāi)，綁定失敗，服務(wù)器要求停止傳送等，都會(huì)自動(dòng)下線，并恢復(fù)到上網(wǎng)前的狀態(tài)。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 17 嵌入式 GIS系統(tǒng)是目前 GPS定位系統(tǒng)應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)，發(fā)展十分迅速。盡管 它的發(fā)展歷史不長(zhǎng)，但己引起各方面的廣泛關(guān)注，有著巨大的市場(chǎng)潛力。以嵌入 式 GIS系統(tǒng)為核心的智能交通系統(tǒng) (ITS)可以廣泛應(yīng)用于交通調(diào)度管理，車輛 防盜，物流運(yùn)輸?shù)确矫妫梢源蟠筇岣呓煌ㄊ褂寐?，緩解道路交通擁擠的難題， 為國(guó)家節(jié)約資源，為企業(yè)降低成本。 本文結(jié)合 GPS全球衛(wèi)星定位技術(shù)、 GIS地理信息處理技術(shù)、 CDMA數(shù)據(jù)通信 技術(shù)以及嵌入式系統(tǒng)等新技術(shù)進(jìn)行了車輛監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究，初步實(shí)現(xiàn)了全天 候定位、電子地圖顯示、視頻圖像采集與無(wú)線傳輸?shù)裙δ艿?GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)。 本文重點(diǎn)對(duì)車載 GPS終端的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 進(jìn)行了論述，主要討論了 GPS模塊、 語(yǔ)音留言模塊、視頻圖像采集與輔助倒車模塊、無(wú)線傳輸模塊的具體實(shí)現(xiàn)。介紹 了如何在嵌入式 Linux平臺(tái)下開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。本文還對(duì)監(jiān)控中心的設(shè)計(jì)和實(shí) 現(xiàn)進(jìn)行了討論。 本課題在設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)采用集成化的思想，充分利用開(kāi)發(fā)板的資 源 。軟件設(shè)計(jì)采用模塊化思想，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可維護(hù)性，增長(zhǎng)軟件的生 命周期。在嵌入式操作系統(tǒng)的選取上采用嵌入式 Linux系統(tǒng)，因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu) 點(diǎn) :廣泛的硬件支持 :內(nèi)核高效穩(wěn)定 。開(kāi)放源碼，軟件豐富 。完善的網(wǎng)絡(luò)通信和 文件管理機(jī)制。 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 18 6． 心得體會(huì) 這次的課程設(shè)計(jì) 讓 我 受益匪淺 ，使我對(duì) 嵌入式 的基本知識(shí)有了進(jìn)一步的提高，開(kāi)始 拿到題目時(shí)相當(dāng)茫然 ， 毫無(wú)頭緒，根本不知道從何下手，經(jīng)過(guò)好久的查閱資料，終于對(duì) 嵌入式技術(shù)在電力串口設(shè)備網(wǎng) 絡(luò) 化中應(yīng)用 的設(shè)計(jì)有所了解，此時(shí)心中難免有種欣慰的快感，獲得新知識(shí)的心情是無(wú)言以表的。 在課程設(shè)計(jì)的前期，我花了大量的時(shí)間收集資料，在圖書(shū)館和電氣工程學(xué)院書(shū)庫(kù)查閱大量資料，結(jié)合老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助，課程設(shè)計(jì)開(kāi)始有了眉目，有了很大的進(jìn)展，后面的工作也能很好的開(kāi)展下去。在這次設(shè)計(jì)中，令我感受最深 的就是對(duì)所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用與理解，同時(shí)也讓我明白了過(guò)程的艱辛和困難。在課程設(shè)計(jì)中，我其實(shí)遇到了好多的困難，但我始終記得黃智偉教授的那句話：“你努力了可能做不好，但你不努力是絕對(duì)做不好的?！闭沁@句話一直鼓勵(lì)我不斷前進(jìn)，謝謝給我指點(diǎn)迷津的老師。 本次 設(shè)計(jì)所涉及到的主要知識(shí)是有關(guān)嵌入式方面的。我把我本次課程設(shè)計(jì)的心得和體會(huì)簡(jiǎn)述如下： (1) 類型尋優(yōu) 確定好要設(shè)計(jì)的方案后，首先對(duì)其進(jìn)行性能需求分析，明確該系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的各種性能指標(biāo)，其次，擬定多種設(shè)計(jì)方案，對(duì)這些方案進(jìn)行仿真，進(jìn)行綜合分析和比較，選擇出最佳的設(shè)計(jì)方案。 (2) 系統(tǒng)思維 必須有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思維，把每一個(gè)細(xì)節(jié)都放到整個(gè)系統(tǒng)中考慮，考慮整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性、完整性、穩(wěn)定性和功能的實(shí)現(xiàn)，這樣才不會(huì)局限在細(xì)節(jié)上，才能快速的完成性能優(yōu)越的硬件設(shè)計(jì)。 (3) 把握細(xì)節(jié) 系統(tǒng)也是由細(xì)節(jié)構(gòu)成的，在把握整個(gè)系統(tǒng)思維的基礎(chǔ)上把握每一個(gè)細(xì)節(jié)，因?yàn)槊恳粋€(gè)細(xì)節(jié)都有可能決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。在寫(xiě)代碼時(shí)，把每一個(gè)變量與過(guò)程考慮清楚才可能完成整個(gè)程序。 (4) 勇于嘗試 系統(tǒng)即使經(jīng)過(guò)了非常嚴(yán)格的論證也仍然可能存在問(wèn)題，或許面對(duì)問(wèn)題一時(shí)沒(méi)有很好的解決方案，但是有一個(gè)或許可行的大膽的想法，不要猶豫，試一試吧。勇 于嘗試往往能夠找到更好的解決方法。 （ 5） 保持自信 無(wú)論遇到什么困難，我都相信自己一定能夠找到解決的方法，有的時(shí)候只要稍微再用一點(diǎn)力、使一點(diǎn)勁，結(jié)果就會(huì)不一樣。 歷時(shí)兩周的課程設(shè)計(jì)就要結(jié)束了，我的課程設(shè)計(jì)報(bào)告也即將完成， 南華大學(xué)電氣工程學(xué)院課 程設(shè)計(jì) 19 黃智偉 . ARM9嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程 .北京 航空航天大學(xué)出版社 ,2020. 2胡順增楊偉國(guó)， Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，中國(guó)電力出版社， 3陳章龍，嵌入式技術(shù)與系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，北京航空航天大 學(xué)出版社 4周建鄭， GPS測(cè)量定位技術(shù)，化學(xué)工業(yè)出版社， 5王田苗，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，清華大學(xué)出版社， 2020 6王建群 徐勇南 金瑞 韓臣，基于 Linux平臺(tái)的電動(dòng)客車駕駛信息終端研究， 北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，第 24卷第 2期， 7汪洋 旦 胡大可 鄭音飛，基于嵌入式 Linux和 GPRS的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系 統(tǒng)，《電子技術(shù)》 2020年第 8期 8 周立功 .ARM嵌入式 Linux系統(tǒng)構(gòu)建與驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)范例 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2020年 .