【正文】 20 年 5 月 1 日宣布中止了 SA 政策后， GPS 以其技術(shù)優(yōu)勢和廉價(jià)的使用成本，在全球得到廣泛應(yīng)用，涉及野外 勘探、陸路運(yùn)輸、海上作業(yè)及航空航天等諸多行業(yè)，其相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)市場的年產(chǎn)值達(dá) 80 億美元，成為當(dāng)今國際公認(rèn)的八大無線產(chǎn)品之一。歐盟籌建的 Galileo全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正在計(jì)劃實(shí)施之中 [13]。隨后，為滿足日益增長的軍事需要， 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初，美國和前蘇聯(lián)分 別開始研制全天候、全天時(shí)、連續(xù)實(shí)時(shí)提供精確定位服務(wù)的新一代全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，到 90 年代中期全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) GPS 和GLONASS 均已建成并投入運(yùn)行。 導(dǎo)航定位技術(shù)現(xiàn)狀 自 1957 年世界上第一顆人造地球衛(wèi)星發(fā)射成功以來，人造地球衛(wèi)星技術(shù)在通信、氣象、資源勘察、導(dǎo)航、遙感、大地測量、地球動力學(xué)、天文學(xué)和軍事科學(xué)等眾多領(lǐng)域，得到了極廣泛的應(yīng)用 [12]。 GPS 技術(shù) 衛(wèi)星導(dǎo)航定位是指利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)提供的位置、速度及時(shí)間等信息來完成對各種目標(biāo)的定位、導(dǎo)航、監(jiān)測和管理。目前 GPRS 網(wǎng)絡(luò)引入 GSN（ GPRS Surporting Node）節(jié)點(diǎn)。當(dāng)然在信道充足的條件下，可以把一些信道定義為 GPRS 專用信道。如果把空中接口上的 TDMA 幀中的 8 個(gè)時(shí)隙都用來傳送數(shù)據(jù)，那么 數(shù)據(jù)速率最高可達(dá) 164kb/s。 GPRS 主要是在移動用戶和遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（如支持 TCP／ IP、 等網(wǎng)絡(luò)）之間提供一種連接，從而給移動用戶提供高速無線 IP 和無線 業(yè)務(wù)。這意味著數(shù)年內(nèi)，通過便 攜式電腦 GPRS 用戶能和 ISDN 用戶一樣快速地上網(wǎng)瀏覽，同時(shí)也使一些對傳輸速率敏感的移動多媒體應(yīng)用成為可能。 GPRS 用戶的計(jì)費(fèi)以通信的數(shù)據(jù)量為主要依據(jù)，體現(xiàn)了 “ 得到多少、支付多少 ”的原則。 (4) 相對低廉的連接費(fèi)用 資源利用 率高在 GSM 網(wǎng)絡(luò)中， GPRS 首先引入了分組交換的傳輸模式，使得原來采用電路交換模式的 GSM 傳輸數(shù)據(jù)方式發(fā)生了根本性的變化，這在無線資源稀缺的情況下顯得尤為重要。 (3) 僅按數(shù)據(jù)流量計(jì)費(fèi) 即根據(jù)您傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量 (如：網(wǎng)上下載信息時(shí) )來計(jì)費(fèi)，而不是按上網(wǎng)時(shí)燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 間計(jì)費(fèi)也就是說，只要不進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，哪怕您一直 “ 在線 ”，也無需付費(fèi)。 (1) 高速數(shù)據(jù)傳輸 速度 10 倍于 GSM，更可滿足您的理想需求，還可以穩(wěn)定地傳送大容量的高質(zhì)量音頻與視頻文件，可謂不一般的巨大進(jìn)步。因此，全面的解決方法 GPRS也就這樣應(yīng)運(yùn)而生了，這項(xiàng)全新技術(shù)可以令您在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能快速方便地實(shí)現(xiàn)連接，同時(shí)費(fèi)用又很合理。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)框圖如圖 22 所示。 GPRS 共用現(xiàn)有的GSM 網(wǎng)絡(luò)的 BSS 系統(tǒng)，但要對軟硬件進(jìn)行相應(yīng)的更新；同時(shí) GPRS 和 GSM網(wǎng)絡(luò)各實(shí)體的接口必須作相應(yīng)的界定；另外，移動臺則要求提供對 GPRS 業(yè)務(wù) 的支持。圖 2 和圖 3 從不同的角度上給出了 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的組成示意圖。 由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在絕大多數(shù)情況下都表現(xiàn)出一種突發(fā)性的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，對信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送將能夠更好地利用信道資源。而是在每一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)時(shí)，根據(jù)數(shù)據(jù)包頭中的信息（如目的地址），臨時(shí)尋找一個(gè)可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去。 GPRS 分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長度的包（分組），每個(gè)包的前面有一個(gè)分組頭（其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何處）。 GPRS 突破了 GSM 網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實(shí)體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實(shí)現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。 GPRS 經(jīng)常被描述成 “ ”， 也就是說這項(xiàng)技術(shù)位于第二代（ 2G）和第三代（ 3G）移動通訊 技術(shù)之間。 GPRS 和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封包?Packet）式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 道，理論上較為便宜。 此系統(tǒng)將包含 GPRS 通信模塊、 GPS 定位模塊、 STM32 處理器等模塊，本章將主要介紹將要用到的各模塊的主要工作原理 GPRS 技術(shù) GPRS 是 通用分組無線服務(wù)技術(shù)（ General Packet Radio Service)的簡稱，它是 GSM 移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。 S T M 3 2 控 制 器G P S 模 塊鍵 盤 輸 入G P R S 模 塊屏 幕 顯 示c 圖 21 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 整個(gè)系統(tǒng)如 圖 21 所示，采用 STM32 為控制器，使用 GPRS 和 GPS 為功能模塊，外加鍵盤和屏幕顯示為輔助輸入輸出模塊，提供一個(gè)人性化的交互平臺。首先對本課題完成的工作進(jìn)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(jìn)行了展望。主要介紹了 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想，然后詳細(xì)介紹了與此相關(guān)的 GPRS 無線通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸原理及其優(yōu)缺點(diǎn)，全球定位系統(tǒng) GPS 系統(tǒng)的產(chǎn)生、發(fā)展、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式，和 STM32 處理器等關(guān)鍵技術(shù)，為后面的應(yīng)用做準(zhǔn)備； 第 3 章， 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與開發(fā)，詳細(xì) 介紹了 定位 系統(tǒng)的 GPRS 模塊的硬件結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)； GPS 模塊的電氣特性和接口設(shè)計(jì)； STM32 處理 器的總線結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)時(shí)鐘、電源等必備硬件結(jié)構(gòu)； LCD 液晶顯示等人機(jī)接口的電路設(shè)計(jì)；電源模塊等輔助電路的設(shè)計(jì)； 第 4 章， 操作系統(tǒng)的移植和軟件的設(shè)計(jì)開發(fā) 。簡要介紹了論文選題的背景及意義、課題的來源及各章節(jié)結(jié)構(gòu)。 實(shí)時(shí)連續(xù)地對車輛的準(zhǔn)確位置，速度，方向以及周圍的詳細(xì)地理環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控和查詢，對最優(yōu)路徑進(jìn)行計(jì)算和規(guī)劃，幫助駕駛員及時(shí)了解車輛目前的位置和第 1 章 緒論 3 狀況，從而快速，安全，準(zhǔn)確地到達(dá)目的地。 本系統(tǒng)采用 STM32 為控制器，用 GPS 模塊來實(shí)現(xiàn)空間的定位，用 GPRS 模塊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的通信控制， 具有數(shù)據(jù)管理、精確定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控和直觀顯示等功能 ，十分適合車輛定位系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。隨著嵌入式微處理器的不斷發(fā)展和我國自主研發(fā)衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)和衛(wèi)星導(dǎo)航接收芯片的不斷完善，相信我國的車載監(jiān)控終端會朝著功能越來越完善、性能越來越穩(wěn)定、設(shè)計(jì)越來越人性化的方向快速發(fā)展。另外，國內(nèi) GPS 應(yīng)用尚未實(shí)現(xiàn)普及，并非是技術(shù)和硬件問題，而主要在于滿足用戶需求的服務(wù)比較少。首先從衛(wèi)星導(dǎo)航的整個(gè) 應(yīng)用而言，我國在衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域基本上都是依靠進(jìn)口的 GPS 芯片，國內(nèi)廠商在這些芯片產(chǎn)品上進(jìn)行二次開發(fā)，生產(chǎn)車載終端、自導(dǎo)航和手持定位儀等產(chǎn)品。車輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)可以很方便的使駕駛員得到車輛的具體位置、速度和方向等信息；還可以提供路線查詢、路徑查詢，以使駕駛員可以更快的到達(dá)目的地；以及遭遇人身安全問題時(shí)，獲得緊急求助 [4]。 2020 年日本汽車車載導(dǎo)航設(shè)備安裝率高達(dá) 59％，歐美約在 25％左右。在日本的一些豪華汽車上，電子導(dǎo)航設(shè)備已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)配置。近十年來車輛導(dǎo)航與監(jiān)控系統(tǒng)的研究已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，開發(fā)了各種智能化車載導(dǎo)航與監(jiān)控電子裝置，并被廣泛應(yīng)用于汽車上。通過準(zhǔn)確的定位，配合無線通信技術(shù)以及數(shù)字地圖，車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)車輛狀態(tài)監(jiān)控、規(guī)劃出行路線、引導(dǎo)車輛避開擁擠路段，提高道路通行能力，緩解道路擁擠和堵塞 [3]。 車載導(dǎo)航和監(jiān)控系統(tǒng)是 ITS 的重要組成部分，它們在很大的程度上依靠GPS 定位技術(shù)、 GIS 地圖服務(wù)技術(shù)和無線通信技術(shù)來實(shí)現(xiàn)其功能。衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)是全球發(fā)展最快的三大信息產(chǎn)業(yè)之一，涉及集成電路技術(shù)、軟件技術(shù)、通訊技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等多領(lǐng)域的戰(zhàn)略性高新科技，在信息、交通、安全防衛(wèi)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、防災(zāi)、救災(zāi)、環(huán)境監(jiān)測等方面發(fā)展前景十分廣闊 [1]。 以后一定繼續(xù)完善車輛定位系統(tǒng)的功能以滿足未來發(fā)展的需要。 最后對所做工作做了總結(jié)，對系統(tǒng)今后研究方向做了展望。硬件平臺設(shè)計(jì)包括：在研究 STM32 處理器的特性、外圍接口的基礎(chǔ)上核心系統(tǒng)的構(gòu)建；針對 GPRS 模塊的實(shí)現(xiàn)公能、數(shù)據(jù)接口、引腳功能，完成了其與 STM32 的接口設(shè)計(jì)；依據(jù) GPS 模塊的特性、基本結(jié)構(gòu)和外部引腳定義，完成了 GPS 模塊與 STM32 處理器接口設(shè)計(jì)；以及 LCD接口、 USART 接口等外圍接口的詳細(xì)設(shè)計(jì)。 文中分別從軟件和硬件兩個(gè)方面進(jìn)行了原理分析，并給出了詳細(xì)的設(shè)計(jì)方案。無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的快速發(fā)展給相關(guān)產(chǎn)業(yè)和領(lǐng)域的發(fā)展帶來了極大的機(jī)遇，尤其是對數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)方面的應(yīng)用。隨著嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化趨勢和半導(dǎo)體王藝的進(jìn)步，嵌入式處理器的性能大幅提高，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。 撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。 學(xué)習(xí) STM32 的開發(fā)環(huán)境與編程語言及 GPS和 GPRS模塊的工作原理，接口； 設(shè) 計(jì) 基 于STM32與 GPS和GPRS 模塊的定位系統(tǒng)； 完成軟 件 程 序 設(shè)計(jì)。 北京航空航天大學(xué)出版社 。 3． 李寧編著 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 GPS 和 GPRS 的車輛定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 馬 志 興 燕 山 大 學(xué) 2020 年 6 月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 GPS 和 GPRS 的車輛定位系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 自動化 學(xué)生 姓名： 馬志興 學(xué) 號： 060103010006 指導(dǎo) 教師： 唐英干 答辯 日期： 2020 年 6 月 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級教學(xué)單位：自動化系 學(xué) 號 060103010006 學(xué)生 姓名 馬志興 專 業(yè) 班 級 工業(yè)自 動化 1班 題 目 題目名稱 基于 GPS和 GPRS的車 輛定位系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 題目性質(zhì) ： 工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 （ ）； 理論研究型 （ ）；計(jì)算機(jī)軟件型 （ ）；綜合型 （ ） （ ）； （ ）； （ ） 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研 課題 （ √ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ ） 主 要 內(nèi) 容 學(xué)習(xí) GPS 模塊和 GPRS 模塊的工作原理，接口 ； 學(xué)習(xí) STM32 控制器的工作原理，接口及開發(fā)平臺 ； 設(shè)計(jì)基于 STM32 與 GPS 和 GPRS 模塊的遠(yuǎn)程定位系統(tǒng) ； 學(xué)習(xí) PCB 設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì) PCB； 調(diào)試硬件電路 ； 基 本 要 求 1. 設(shè)計(jì)說明書一份（不少于 60頁）； 2. 說明書要求條理清晰，文筆通暢，字跡工整，圖文符合國家標(biāo)準(zhǔn)； 3. 說明書需經(jīng)指導(dǎo)教師審核通過，并經(jīng)專業(yè)教學(xué)主任簽字； 4. 獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)基本的科研能力； 參 考 資 料 1． 李艷晴等 ,《基于 GPRS/GPS 的車輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》，微計(jì)算機(jī)信息，2020年第 4期 。 2． 鐘章隊(duì) . GPRS通用分組無線業(yè)務(wù) . 人民郵電出版社 , 2020。《 基于 MDK的 STM32處理器開發(fā)應(yīng)用 》。 周 次 第 1～ 4周 第 5～ 8周 第 9～ 12周 第 13～ 16周 第 17周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 了解工業(yè) GPS模塊和 GPRS模塊 的 相 關(guān) 知識，及 STM32的相關(guān)知識。 設(shè)計(jì) PCB板，制版，調(diào)試。 指導(dǎo)教師：唐英干 職稱：副教授 2020年 12月 22日 系級教學(xué)單位審批： 2020年 3月 2日 摘 要 I 摘要 幾年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)的飛速發(fā)展，汽車的智能化逐漸成為汽車工業(yè)發(fā)展的必然要求。嵌入式技術(shù)為汽車電子提供了極佳的解決方案，使開發(fā)出高性能、低成本的智能車載終端成為可能。無線傳輸技術(shù) 極大的擴(kuò)展了數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，降低了制造和維護(hù)成本，提高了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行效率。包括硬件平臺的設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)定制移植、軟件開發(fā)平臺的