【正文】 般采用下列兩種方法：即在一個(gè)已知位置測(cè)站上，用一臺(tái)GPS信號(hào)接收機(jī)觀測(cè)一顆GPS衛(wèi)星，從而測(cè)定用戶(hù)時(shí)鐘的偏差。GPS系統(tǒng)得地面主控站能夠以?xún)?yōu)于5ns的精度，使GPS時(shí)間和世界協(xié)調(diào)時(shí)UTC之差保持在1s以?xún)?nèi)。則在進(jìn)行測(cè)速之前，先使動(dòng)態(tài)接收機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)有： ===0 27可按式（34）解算出衛(wèi)星的三維速度，隨即進(jìn)行動(dòng)態(tài)用戶(hù)的速度測(cè)量。 GPS衛(wèi)星測(cè)速原理 盡管載體的運(yùn)行速度各不一樣，且不是勻速運(yùn)動(dòng)，但是，只要在這些運(yùn)動(dòng)物體上安設(shè)GPS信號(hào)接收機(jī)，就可以在進(jìn)行動(dòng)態(tài)定位的同時(shí)，實(shí)時(shí)地測(cè)得它們的運(yùn)行速度。由式（31）可知基準(zhǔn)站測(cè)得至GPS衛(wèi)星j的偽距為： 22式中，為基準(zhǔn)站和第j 顆GPS衛(wèi)星之間的真實(shí)距離；是GPS衛(wèi)星星歷誤差所引起的距離偏差；為接收機(jī)時(shí)鐘相對(duì)于GPS時(shí)間系統(tǒng)的偏差；是第J顆GPS衛(wèi)星時(shí)鐘相對(duì)GPS時(shí)間系統(tǒng)的偏差；為電離層時(shí)延所引去的距離偏差；是對(duì)對(duì)流層時(shí)延所引去的距離偏差；為電磁波的傳播速度。利用（31）式解算各個(gè)坐標(biāo)分量的修正值，即給定用戶(hù)三維坐標(biāo)的初始值（，），求解三維坐標(biāo)的改正值（，）和距離偏差d。第2章 GPS導(dǎo)航定位原理概述導(dǎo)航是一個(gè)技術(shù)門(mén)類(lèi)的總稱(chēng)，它是引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車(chē)輛以及個(gè)人（總稱(chēng)作運(yùn)載體）安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地的一種手段。對(duì)于計(jì)算機(jī)相對(duì)有限的存儲(chǔ)能力和有限的屏幕顯示的矛盾解決，要充分利用系統(tǒng)中多種方式的地圖檢索、開(kāi)窗放大、多向漫游、導(dǎo)航視圖以及多窗口設(shè)置等手段來(lái)解決地圖閱讀。電子地圖創(chuàng)作，在數(shù)據(jù)和軟硬件技術(shù)資源支撐下，決定其質(zhì)量的關(guān)鍵是電子地圖設(shè)計(jì)。圖層創(chuàng)作“模板”是對(duì)不同地圖圖型設(shè)計(jì)的規(guī)格，其中最重要的是將空間和屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地圖圖形的可視化方法和符號(hào)化參數(shù)的設(shè)置。還有該領(lǐng)域的后起之秀：。在二維電子地圖方面：。近年來(lái)，新計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷運(yùn)用到Web中，其中，傳統(tǒng)地圖與Web結(jié)合造就的網(wǎng)絡(luò)型電子地圖就是一種建設(shè)性的結(jié)合。現(xiàn)今，大部分車(chē)載導(dǎo)航電子地圖、個(gè)人電子地圖、地區(qū)電子地圖等都是交互型的電子地圖產(chǎn)品。交互型的電子地圖是具有多種功能高級(jí)型的電子地圖，交互型電子地圖是在地圖矢量數(shù)據(jù)庫(kù)和軟硬件資源支持下，能實(shí)現(xiàn)對(duì)電子地圖各種操作，例如顯示閱讀、屬性查詢(xún)、空間檢索分析，輸出硬拷貝等。閱讀型電子地圖一般屬于早期的產(chǎn)品，主要由于沒(méi)有建立空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，或者沒(méi)有數(shù)字地圖可利用，但又急于提供使用，該類(lèi)型電子地圖不能用于查詢(xún)分析，但可在計(jì)算機(jī)屏幕上閱讀。比如，用戶(hù)可以自己感興趣的地點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)注，甚至可以進(jìn)行編輯，來(lái)滿(mǎn)足用戶(hù)的不同要求。查詢(xún)檢索和分析功能能夠支持從地圖圖形到屬性數(shù)據(jù)和從屬性數(shù)據(jù)到圖形數(shù)據(jù)的雙向檢索；圖形動(dòng)態(tài)變化功能從開(kāi)窗縮放、瀏覽閱讀等基本功能到底圖動(dòng)畫(huà)功能、多維動(dòng)畫(huà)圖形模擬等；多級(jí)比例尺之間互相轉(zhuǎn)換，可以將屏幕顯示地圖內(nèi)容與當(dāng)前比例完美的匹配，自動(dòng)的對(duì)地圖內(nèi)容進(jìn)行與比例尺相適應(yīng)的取舍或綜合。地圖數(shù)據(jù)更新快速電子地圖顯示的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)的更新越來(lái)越快，相應(yīng)的電子地圖就可以以最新的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，它的數(shù)據(jù)更新周期要比紙質(zhì)地圖短的多。而兩張不同要素的紙張地圖則不能簡(jiǎn)單的疊加，使用起來(lái)也比較不方便。使用非常靈活、方便電子地圖一般以圖層為單位組織數(shù)據(jù)，圖層則一般按地圖要素分別顯示，這樣每層顯示一個(gè)要素（比如，一層顯示街區(qū)，一層顯示水系，一層顯示綠地，一層顯示道路等等），各圖層可單獨(dú)顯示，也可多層組合疊層顯示，從而達(dá)到一些紙質(zhì)地圖無(wú)法達(dá)到的效果。這些優(yōu)點(diǎn)包括：信息豐富、信息量大電子地圖可包括圖形、圖像、文檔、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等多種形式，不僅可以存儲(chǔ)二維平面圖形，還可以保存三維影像，也可以與視頻、音頻信息相連，數(shù)據(jù)類(lèi)型與數(shù)據(jù)量的可擴(kuò)展性比較強(qiáng) , 電子地圖使用數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)，該介質(zhì)容量可以很大，例如一張光盤(pán)很容易存放幾百?gòu)埖貓D。它具有顯示、傳輸和分析的功能，可以提供比傳統(tǒng)地圖更佳的呈現(xiàn)方式，如放大、縮小、漫游、搜索以及路徑規(guī)劃。本次設(shè)計(jì)的總體框架是：首先概述電子地圖的特點(diǎn)、分類(lèi)以及發(fā)展過(guò)程，接下來(lái)敘述GPS導(dǎo)航定位、測(cè)時(shí)、測(cè)速的基本原理，然后則結(jié)合程序代碼詳細(xì)闡述GPS導(dǎo)航定位程序的設(shè)計(jì)總體思路，并闡述了在程序設(shè)計(jì)總體思路下對(duì)GPS導(dǎo)航定位程序功能的實(shí)現(xiàn)，最后總結(jié)了程序設(shè)計(jì)過(guò)程體會(huì)和經(jīng)驗(yàn)，并分析程序存在的不足與缺陷。與此同時(shí)，一些車(chē)載導(dǎo)航電子地圖開(kāi)發(fā)也開(kāi)始慢慢進(jìn)入正軌，如北京靈圖的天行者地圖其精度較高，地圖范圍覆蓋面較廣，受到用戶(hù)喜愛(ài)；凱利德地圖軟件也受到國(guó)內(nèi)認(rèn)可和歡迎。在地圖數(shù)據(jù)方面，經(jīng)過(guò)了20年的努力，國(guó)家測(cè)繪局與其他相關(guān)部門(mén)協(xié)作完成了全國(guó)l：100萬(wàn)、 1：25萬(wàn)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)以及全國(guó)七大江河數(shù)字地形模型的建設(shè)，并啟動(dòng)了全國(guó)l：5萬(wàn)，部分省份1：1萬(wàn)基礎(chǔ)地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)。從1986年到現(xiàn)在，我國(guó)GIS的研究和應(yīng)用進(jìn)入有組織、有計(jì)劃、有目標(biāo)的階段，逐步建立了不同層次、不同規(guī)模的組織機(jī)構(gòu)、研究中心和實(shí)驗(yàn)室。同時(shí)這幾年，所有的自主導(dǎo)航儀的硬件幾乎是清一色的日本貨，全是豐田、索尼、日立和先鋒等名牌產(chǎn)品。這些軟件極大方便了Mobile GIS個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。ESRI 研制了 ArcGIS 軟件產(chǎn)品—ArcPad。在軟件開(kāi)發(fā)方面，作為GIS 市場(chǎng)的領(lǐng)頭雁 Autodesk、ESRI 和 Intergraph 三大公司為 Mobile GIS 技術(shù)做出了極大的貢獻(xiàn)。在應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，美國(guó)麻省理工學(xué)院、哥倫比亞大學(xué)和歐洲的瑞士聯(lián)邦技術(shù)學(xué)院、荷蘭 Delft 技術(shù)大學(xué)等都在醫(yī)學(xué)、工業(yè)等各個(gè)移動(dòng)計(jì)算領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作?，F(xiàn)階段，隨著電子產(chǎn)和汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外汽車(chē)生產(chǎn)商、GPS專(zhuān)業(yè)廠商加快了對(duì)汽車(chē)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)研制，而我國(guó)汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)本身起步比國(guó)外要晚了許多，在各個(gè)方面存在著較大差距，下面簡(jiǎn)述國(guó)內(nèi)外在該行業(yè)上的研究進(jìn)展?fàn)顩r。車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是一種先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠探測(cè)到汽車(chē)在行駛途中的當(dāng)時(shí)位置，協(xié)助駕駛者在陌生的道路環(huán)境中，通過(guò)電子地圖與話(huà)音指南，準(zhǔn)確地掌握前往目的地的路線。本文選題意義在于利用GIS矢量數(shù)據(jù)（shapefile非拓?fù)潢P(guān)系數(shù)據(jù)）作為電子地圖格式，結(jié)合GPS，在電子地圖上實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)定位，對(duì)基于電子地圖GPS定位技術(shù)的研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。隨著GPS車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備和PDA設(shè)備的快速發(fā)展，GPS、電子地圖與掌上電腦技術(shù)相融合，逐步形成一個(gè)嵌入式的掌上導(dǎo)航系統(tǒng)，是當(dāng)前GIS、GPS研究領(lǐng)域的主要趨勢(shì)。電子地圖是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種嶄新的地理信息載體，具備地圖的內(nèi)涵, 是數(shù)字地圖在計(jì)算機(jī)屏幕上的符號(hào)化顯示, 具有信息豐富、直觀易懂、更新方便、實(shí)用靈活等特點(diǎn), 因而受到用戶(hù)的普遍歡迎。西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文研究電子地圖導(dǎo)航系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄前言 11選題背景以及意義 12國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 13本文的研究?jī)?nèi)容以及總體框架 3第1章 電子地圖概述 4 4 5 5 5 5 6 6 6 6第2章 GPS導(dǎo)航定位原理概述 7 7 7 7 8 GPS衛(wèi)星測(cè)速原理 8 GPS衛(wèi)星測(cè)時(shí)原理 8 9 9第3章 基于電子地圖的GPS導(dǎo)航定位程序的設(shè)計(jì) 10 程序設(shè)計(jì)概述 10 11 11 12 17 18 GPS導(dǎo)航數(shù)據(jù)管理的設(shè)計(jì) 19 19 22 23第4章 基于電子地圖的GPS定位程序的實(shí)現(xiàn) 25 25 25 27 29 29 29 30 31 33 34總結(jié) 35致 謝 36參考文獻(xiàn) 37畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) 3839前言1選題背景以及意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展, 全球定位系統(tǒng)(GPS) 和地理信息系統(tǒng) (GIS) 在各行各業(yè)中得到廣泛的重視和應(yīng)用, 兩者的集成化程度也日益加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了GPS 導(dǎo)航信息在GIS上的可視化、一體化和集成化，能夠在地圖上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地跟蹤目標(biāo)和顯示地理位置。GPS定位為GIS提供了采集數(shù)據(jù)信息的新方法，GIS為GPS提供了可視化的原始地圖背景，兩者關(guān)系愈加緊密。所以電子地圖與GPS定位系統(tǒng)相結(jié)合成為兩者未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。如今，作為GPS與GIS 很好的結(jié)合體，GPS車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)已經(jīng)逐步普及，成為汽車(chē)行業(yè)的寵兒。2國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展作為GPS導(dǎo)航與GIS的結(jié)合體，嵌入式掌上導(dǎo)航系統(tǒng)成為了國(guó)內(nèi)外GPS廠商發(fā)展的重點(diǎn)，尤其是汽車(chē)行業(yè)的寵兒——車(chē)載GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。它是GPS導(dǎo)航定位技術(shù)與電子地圖技術(shù)結(jié)合的焦點(diǎn)。國(guó)外研究進(jìn)展在硬件方面，全世界已經(jīng)有包括 IBM、MicroOptical、Xybernaut 在內(nèi)的超過(guò) 100 家公司生產(chǎn)與移動(dòng)計(jì)算相關(guān)的產(chǎn)品，如帶 LCD 顯示器的眼鏡、手執(zhí)微型鍵盤(pán)、手執(zhí)鼠標(biāo)、聲控輸入設(shè)備、GPS天線等。在地圖數(shù)據(jù)方面，美國(guó)愛(ài)荷華州立大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)美國(guó)地理信息與分析中心（NCGIA）正在合作為 NASA 和聯(lián)邦統(tǒng)計(jì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行一項(xiàng)名為 Batutta 的計(jì)劃，旨在研制一套專(zhuān)為地學(xué)野外采樣使用的移動(dòng)作業(yè)系統(tǒng)，包括地理環(huán)境與地理信息系統(tǒng)在無(wú)線移動(dòng)環(huán)境中的集成以及穿戴式計(jì)算機(jī)、便攜計(jì)算機(jī)、PDA 和臺(tái)式服務(wù)器的聯(lián)合使用。Autodesk 公司開(kāi)發(fā) Autodesk OnSite 的 “移動(dòng)訪問(wèn)”模塊。而Intergraph 建立自己的移動(dòng) GIS 解決方案—IntelliWhere。國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展在硬件方面，國(guó)內(nèi)的硬件技術(shù)很不成熟，相關(guān)導(dǎo)航產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)已接近國(guó)際水平，硬件差距較大，絕大多數(shù)產(chǎn)品尚未達(dá)到工業(yè)級(jí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，從1981年到1985年，完成了技術(shù)引進(jìn)、數(shù)據(jù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究、空間數(shù)據(jù)庫(kù)的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)等環(huán)節(jié)，對(duì)GIS進(jìn)行了理論探索和區(qū)域性的實(shí)驗(yàn)研究。在軟件開(kāi)發(fā)方面，在科技部等國(guó)家有關(guān)部門(mén)的大力組織和支持下，國(guó)產(chǎn)GIS基礎(chǔ)軟件開(kāi)發(fā)工作取得了重要進(jìn)展，出現(xiàn)了一批GIS高技術(shù)企業(yè)，開(kāi)發(fā)出了較為成熟的國(guó)產(chǎn)GIS軟件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，同時(shí)一些導(dǎo)航系統(tǒng)軟件也逐步出現(xiàn)，例如靈圖的天行者，MAPKING、LEADSTAR、領(lǐng)路人等，打破了國(guó)外GIS軟件對(duì)我國(guó)市場(chǎng)的壟斷，有力促進(jìn)了我國(guó)地理信息系統(tǒng)技術(shù)和自主導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展。這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)有力促進(jìn)了GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用。3本文的研究?jī)?nèi)容以及總體框架本文主要研究?jī)?nèi)容是以shapefile地圖數(shù)據(jù)格式作為電子地圖數(shù)據(jù)，在多線程條件下實(shí)現(xiàn)串口接收GPS信息，在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前地理位置，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位功能，僅為以后在該方面上的開(kāi)發(fā)提供初步基礎(chǔ)。 第1章 電子地圖概述電子地圖