【正文】 ..........................................................................19 GPS 模塊 ....................................................................................................................................................19 GPRS 通訊模塊 .........................................................................................................................................21 OV511 攝像頭 ............................................................................................................................................23 基于 JPEG 庫(kù)的圖像壓縮 ...........................................................................................................................24結(jié)論 .........................................................................................................................................................................26致謝 .........................................................................................................................................................................27參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................................28 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 1 頁(yè)1 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 1 頁(yè)1第一章 緒論隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步，汽車(chē)已經(jīng)成為當(dāng)今最為普遍，最為實(shí)用的交通工具，是日常生活生產(chǎn)中的重要組成部分。其中長(zhǎng)途汽車(chē)的超載、超員問(wèn)題，出租車(chē)司機(jī)的人身安全問(wèn)題，私家車(chē)的防盜問(wèn)題受到了社會(huì)的廣泛關(guān)注。 課題研究的背景及意義進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)，全球汽車(chē)市場(chǎng)發(fā)展迅猛，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)安全性和舒適性要求的提高，汽車(chē)電子成為全球性的研究熱點(diǎn)，汽車(chē)電子市場(chǎng)成績(jī)斐然。其作用主要是為方便駕車(chē)出行或車(chē)輛調(diào)度，減少交通堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。隨著汽車(chē)安全需求的擴(kuò)大和電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)的需求也越來(lái)越高，其中圖像采集和傳輸是一個(gè)非常突出的新需求。具有遠(yuǎn)程監(jiān)控和圖像傳輸?shù)能?chē)載終端系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊?？梢?jiàn)，本課題的研究具有重大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)最早的解決方案是采用傳統(tǒng)的本地模擬監(jiān)控系統(tǒng)。隨著嵌入式計(jì)算機(jī)處理能力的提高，車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)向數(shù)字方式，主要用于監(jiān)測(cè)、記錄汽車(chē)在行駛中各種狀態(tài)和數(shù)據(jù)，在事故發(fā)生時(shí)能收集音視頻資料。它具有處理數(shù)字化、計(jì)算機(jī)化，抗震效果大大加強(qiáng)，圖像的存儲(chǔ)時(shí)間也大大延長(zhǎng)等顯著特點(diǎn)。隨著 GSM 業(yè)務(wù)的開(kāi)通，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的 GSM 車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)不斷出現(xiàn)。而且目前 GSM 終端價(jià)格較低，有利于降低系統(tǒng)成本，同時(shí)它的蜂窩技術(shù)提供了大的用戶(hù)容量。這些弱點(diǎn)阻礙了 GSM 車(chē)載監(jiān)控系統(tǒng)的全面推廣。GPRS 是一種基于 GSM 系統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)。它以“分組—轉(zhuǎn)發(fā)”的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，支持瞬時(shí)連接、永遠(yuǎn)在線(xiàn)，通信費(fèi)用大大降低。 課題研究的目的隨著我國(guó)公路覆蓋率的不斷提高，便利的交通讓城市與城市之間的人們來(lái)往平凡，促進(jìn)了各地經(jīng)濟(jì)、文化交流。本論文從以上背景出發(fā)，提出了一種基于 GPS 定位技術(shù)和 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車(chē)載 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 3 頁(yè)3終端監(jiān)控方案。整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)難度較小，周期短，且系統(tǒng)配置可選，容易升級(jí)。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 4 頁(yè)4第二章 GPS、GPRS 及 USB接口技術(shù)及原理 GPS 導(dǎo)航技術(shù)GPS 是英文 Navigation Satellite Tinning and Ranging/Global positioning System 的字頭縮寫(xiě)詞 Navistar/GPS 的簡(jiǎn)稱(chēng) [1]。整個(gè)系統(tǒng)由美國(guó)國(guó)防部于 1973 年開(kāi)始研究，歷經(jīng) 20 年，耗資數(shù)百億美元，于 1994 年投入使用。第一階段為原理方案可行性驗(yàn)證階段，從 1978 年到 1979 年，共發(fā)射了 4 顆試驗(yàn)衛(wèi)星，建立地面跟蹤網(wǎng)。第三階段為工程發(fā)展和完成階段，從 1989 年 2 月到 1994年 3 月共發(fā)射 24 顆工作衛(wèi)星，其中包括 3 顆備用衛(wèi)星。它具有高精度、全天候、全球覆蓋能力。 GPS 系統(tǒng)組成GPS 系統(tǒng)包括如下三個(gè)部分：1．GPS 衛(wèi)星和衛(wèi)星星座全球定位系統(tǒng)的空間衛(wèi)星星座由 24 顆衛(wèi)星(3 顆備用衛(wèi)星)組成。衛(wèi)星軌道面相對(duì)地球赤道面的傾角約為55 度，各軌道平面升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差 60 度。軌道平均高度約為 20200 千米，衛(wèi)星運(yùn)行周期為 n 小時(shí) 58 分。每顆衛(wèi)星每天約有 5 個(gè)小時(shí)在地平線(xiàn)以上，同時(shí)位于地平線(xiàn)上的衛(wèi)星數(shù)目，隨時(shí)間和地點(diǎn)而異，最少 4 顆，最多可達(dá) n 顆。GPS 衛(wèi)星的主體呈圓柱形，直徑約為 米，重約 774 千克，兩側(cè)設(shè)有兩塊葉太陽(yáng)能板，能自動(dòng)對(duì)日定向，以保證衛(wèi)星正常工作用電。它將發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)，為 GPS 定位提供精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。衛(wèi)星上設(shè)有處理器系統(tǒng)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理工作?，F(xiàn)有 5 個(gè)地面站均具有監(jiān)測(cè)站的功能。站內(nèi)設(shè)有雙頻 GPS 接收機(jī)，高精度原子鐘，計(jì)算機(jī)和環(huán)境數(shù)據(jù)傳感器。原子鐘提供時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而環(huán)境傳感器收集有關(guān)當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)。主控站一個(gè)，設(shè)在美國(guó)本土科羅拉多主控站除協(xié)調(diào)和管理地面監(jiān)控系統(tǒng)工作外，其主要任務(wù)是根據(jù)本站和其他監(jiān)測(cè)站的所有觀測(cè)資料，推算編制各衛(wèi)星的星歷，衛(wèi)星鐘差和大氣層的修正參數(shù)，并把這些數(shù)據(jù)傳送到注入站。主控站還負(fù)責(zé)調(diào)整偏離軌道的衛(wèi)星，使之沿預(yù)定的軌道運(yùn)行以及啟用備用衛(wèi)星，以代替失效的工作衛(wèi)星。注入站的主要設(shè)備包括一臺(tái)直徑為 米的天線(xiàn)，一臺(tái) C 波段發(fā)射機(jī)和計(jì)算機(jī)。3．GPS 用戶(hù)接收設(shè)備GPS 的空間部分和地面監(jiān)控部分，是用戶(hù)應(yīng)用該系統(tǒng)進(jìn)行定位的基礎(chǔ)，而用戶(hù)只有通過(guò)用戶(hù)設(shè)備，才能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用 GPS 定位的目的。隨著 GPS 定位技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，許多國(guó)家都在積極研制開(kāi)發(fā)適用于不同要求的 GPS 接收機(jī)及相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理軟件。GPS 接收機(jī)的硬件，一般包括主機(jī)，天線(xiàn)和電源，主要功能是接收 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，獲得必要的導(dǎo)航和定位信息及觀測(cè)量，并經(jīng)簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)處理而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)導(dǎo)航和定位。GPS系統(tǒng)組成圖如圖 所示。GPS 為全球用戶(hù)提供了非常精確的三維定位坐標(biāo)信息速度信息、時(shí)間和頻率參考，它以 4 個(gè)衛(wèi)星射頻信號(hào)的時(shí)間測(cè)量為基礎(chǔ)，整個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)平臺(tái)由 21 顆工作衛(wèi)星和 3 顆備用衛(wèi)星組成，衛(wèi)星呈現(xiàn)出 55 度傾角，均勻分布在 6 個(gè)近圓軌道內(nèi)，軌道運(yùn)行周期為 11 小時(shí) 58 分鐘，軌道半徑為 26560 公里，這些軌道衛(wèi)星每日重復(fù)同樣的地面軌跡。通過(guò)接收來(lái)自一個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)，用戶(hù)在獲知其具體位置和高穩(wěn)定度的頻率標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，可以確定 GPS 的時(shí)間和頻率參數(shù)。P 碼用于精確的時(shí)間測(cè)量，C/A 碼使信號(hào)易于鎖定。假設(shè) t 時(shí)刻(t 為地面待測(cè)點(diǎn)的未知時(shí)鐘)在地面有一未知點(diǎn)(坐標(biāo)為 x，y，z) ，可以“看到”衛(wèi)星 A(x1，y1，z1)、B(x2，y2，z2)、C(x3，y3，z3)、D(x4，y4 ，z4)，……，衛(wèi)星坐標(biāo)由衛(wèi)星導(dǎo)航電文獲得；可以收到衛(wèi)星的時(shí)鐘 11212121 )(])()()[( dtczyx ????? 22222 33333 )(])()()[( tczyx (21)44242424 d?????信號(hào) tttt……；dddd4 為衛(wèi)星 A、B、C、D 到地面(x，y，z)的距離，c 為光速，這樣可以確定以下 4 個(gè)方程，由以這 4 個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)(x， y，z) 和接收機(jī)的時(shí)間 t。但這僅僅把定位信息采集到了車(chē)載終端上，并沒(méi)有把定位信息上傳到報(bào)替中心或者車(chē)載 GPS 用戶(hù)手上。 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)GPRS (General Packet Radio Service，通用分組無(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù))是一種采用分組交換技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)及信令的高效率數(shù)據(jù)傳輸方式 [3]。 內(nèi)蒙古大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 第 8 頁(yè)8 GPRS 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)與原有 GSM 的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)相比， GPRS 具有以下優(yōu)勢(shì) [4]：1．資源利用率高：GPRS 引入了分組交換傳輸模式，使得原有采用電路交換模式的 GSM 數(shù)據(jù)傳輸方式發(fā)生了根本性變化。而對(duì)于分組交換模式，用戶(hù)只有在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)期間才占用資源，意味著多個(gè)用戶(hù)可高效率地共享同一無(wú)線(xiàn)信道提高了資源利用率。2．傳輸速率高：GPRS 可提供高達(dá) 115kbit/s 的傳輸速率(最高值為 )GPRS 用戶(hù)能和 ISDN 用戶(hù)一樣快速地上網(wǎng)，同時(shí)也使一些對(duì)傳輸速率敏感的移多媒體應(yīng)用成為可能。4．支持 IP 協(xié)議和 協(xié)議：GPRS 支持因特網(wǎng)上應(yīng)用最廣泛的 IP 協(xié)議和 協(xié)議。5．提供實(shí)時(shí)在線(xiàn)功能“always on line，只要激活 GPRS 應(yīng)用，將永遠(yuǎn)保持在線(xiàn)，不存在掉線(xiàn)問(wèn)題。6．按流量計(jì)費(fèi)，GPRS 用戶(hù)只有在發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)才需要占用資源，用戶(hù)可以一直在線(xiàn)，按照用戶(hù)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)包量進(jìn)行收費(fèi)?？梢?jiàn)，GPRS 既適用于間斷的、突發(fā)性的或頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸，也適用于偶爾的大數(shù)據(jù)量傳輸。 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(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)引入了一些新的功能模塊和改進(jìn)：1．網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn)(Gateway Supporting Node GSN)。3．邊界網(wǎng)關(guān)(Boarder Gateway，BG)4．改進(jìn)基站子系統(tǒng) BSS：在基站控制系統(tǒng) (BSC)上增加硬件單元PCU(PacketControl Unit)，在基站發(fā)射系統(tǒng)上增加軟件單元 CCU(Channel Codec Unit)。GSN(Gateway Supporting Node)是 GPRS 網(wǎng)絡(luò)中最重要的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。 GSN 可以完成移動(dòng)終端和各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送和格式轉(zhuǎn)換。GSN 有兩種類(lèi)型：GPRS 網(wǎng)關(guān)支持節(jié)點(diǎn) GGSN(Gateway GPRS Support Node)和 GPRS 服務(wù)支持節(jié)點(diǎn) SGSN(Serving Gateway Support Node)。它可以和多種不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接，如 ISDN(Integrated Services Digital Network)，PSDN(Packet Switched Data Network)和 LAN(Local Area Network)等。新引入的網(wǎng)絡(luò)單元分別歸為無(wú)線(xiàn)部分和數(shù)據(jù)部分兩類(lèi)，PCU 屬于無(wú)線(xiàn)管理部分，SGSN 屬于無(wú)線(xiàn)管理和數(shù)據(jù)管理公用部分，GGSN 屬于數(shù)據(jù)管理部分。系統(tǒng)構(gòu)成如圖 所示。而實(shí)際應(yīng)用中人們常常把 GPRS 業(yè)務(wù)分為橫向應(yīng)用和縱向應(yīng)用。縱向應(yīng)用主要面向安防系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控，任務(wù)調(diào)度等集團(tuán)客戶(hù)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。目前在配電網(wǎng)參數(shù)監(jiān)測(cè)、環(huán)保監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程故障診斷、圖像傳輸、車(chē)輛調(diào)度、遠(yuǎn)程醫(yī)療等領(lǐng)域都有GPRS 的應(yīng)用。解決了傳統(tǒng)監(jiān)控方式由于缺少遠(yuǎn)程通訊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模集中監(jiān)控的問(wèn)題，所以說(shuō) GPRS 業(yè)務(wù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用有很大的市場(chǎng)前景和發(fā)展?jié)摿?。由?USB 具有傳輸速率高、擴(kuò)展方便、可以熱插拔、支持 PNP 等優(yōu)點(diǎn)，迅速得到了眾多 PC 廠商和半導(dǎo)體廠商的大力支持，外設(shè)向 USB 過(guò)渡成為必然的趨勢(shì)。USB 系統(tǒng)的基本硬件和基本軟件如表 所示。 支持高速和低速兩種方式：12Mbps 和 ，分別滿(mǎn)足不同設(shè)備的需要。2．?dāng)U展方便。這種擴(kuò)展方式使 USB 能夠駁接多個(gè) USB