【正文】 畢業(yè)設計說明書 3 在硬件方面，國內(nèi)的硬件技術很不成熟，相關導航產(chǎn)品的結構設計、生產(chǎn)已接近國際水平，硬件差距較大， 絕大多數(shù)產(chǎn)品尚未達到工業(yè)級技術標準 。 在應用系統(tǒng)開發(fā)方面，從 1981 年到 1985 年，完成了技術引進、數(shù)據(jù)規(guī)范和標準的研究、空間數(shù)據(jù)庫的建立、數(shù)據(jù)處理和分析算法及應用軟件的開發(fā)等環(huán)節(jié)，對 GIS 進行了理論探索和區(qū)域性的實驗研究。 在軟件開發(fā)方面，在科技部等國家有關部門的大力組織和支持下，國產(chǎn) GIS 基礎軟件開發(fā)工作取得了重要 進展，出現(xiàn)了一批 GIS 高技術企業(yè)，開發(fā)出了較為成熟的國產(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，同時一些導航系統(tǒng)軟件也逐步出現(xiàn)，例如靈圖的天行者， MAPKING、 LEADSTAR、領路人等，打破了國外 GIS 軟件對我國市場的壟斷，有力促進了我國地理信息系統(tǒng)技術和自主導航技術的發(fā)展。這些基礎數(shù)據(jù)有力促進了 GIS技術的廣泛應用。 各種車輛的行駛狀態(tài)監(jiān)控；旅游者或旅游車的景點導游；應急車輛（如公安、急救車等）的快速引導行駛；高精度時間比對和頻率控制；大氣物理觀測；地球物理資源勘探；工程建設的施工放樣測量；大 型建筑和煤氣田的沉降檢測；板內(nèi)運動狀態(tài)和地殼形變測量；陸地以及海洋大地測量基準的測定；工程、區(qū)域、國家等各種類型大地測量控制網(wǎng)的測量徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 4 和建設；請求救援在途實時報告；引導盲人行走；平整路面的實時監(jiān)控，精細農(nóng)業(yè)。 民航飛機的在途自主導航；飛機精密著陸；飛機空中加油控制；飛機編隊飛行的安全保護；航空援救的搜索和定點測量；機載地球物理勘探；飛機探測災區(qū)大小和標定測量；攝影和遙感飛機的七維狀態(tài)參數(shù)和三維姿態(tài)參數(shù)測量。 由此可見 GPS 技術已經(jīng)延伸到各個領域的方方面面，但是要完成以上所述的各種用途，最基本的就是要具備能夠接收 GPS 信號并且能夠調(diào)制輸出的設備，而設備最基本的功能就是能顯示當時所處地點的經(jīng)緯度以及 UTC 標準時間。所以基于這種情況本次設計針對普通用戶使用 GPS 的切實需要，設計并制作實現(xiàn)了基于 QT 的GPS 定位信息的低成本手持 GPS 設備。前者是指業(yè)主離開汽車，停泊的車輛符合其自身的監(jiān)控系統(tǒng)，通過對 GPS 監(jiān)控中心，警報，并與業(yè)主的手機，電話報警，自動鏈接等盜竊，破壞，移動，車輛后者可以行使被盜車輛定位跟蹤，狀態(tài)監(jiān)測，汽車跟蹤記錄，甚至控制車輛斷電，油等 。 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，兩者關系愈加緊密。所以電子地圖與 GPS 定位系統(tǒng)相結合成為兩者未來發(fā)展的必然趨勢。如今，作為GPS 與 GIS 很好的結合體， GPS 車載導航系統(tǒng)在國內(nèi)外市場已經(jīng)逐步普及，成為汽車行業(yè)的寵兒。 作為 GPS 導航與 GIS 的結合體，嵌入式掌上導航系統(tǒng)成為了國內(nèi)外 GPS 廠商發(fā)展的重點，尤其是汽車行業(yè)的寵兒 —— 車載 GPS 導航系統(tǒng)。它是 GPS 導航定位技術與電子地圖技術結合的焦點。 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 6 可行性分析 可行性分析 : 可行性分析是指在客觀條件制約下 , 系統(tǒng)開發(fā)的必要性和可行性分析 。 對系統(tǒng)能否正常進行 ,能否從中獲得經(jīng)濟效益起著決定性的作用 ， 可能性就是指開發(fā)的條件是否具備 ， 而必要性是指客觀上是否需要 。 管理上的可行性 運行上的可行性也稱為管理可行性 ， 因為一個系統(tǒng)的開發(fā)與實施不僅有技術上的 ， 經(jīng)濟上的因素 ,而且關系到 用戶 的態(tài)度 。 技術上的可行性 根據(jù)客戶提出的系統(tǒng)功能、性能及實現(xiàn)系統(tǒng)的各項約束條件，根據(jù)新系統(tǒng)目標來衡量所需的技術是否具備，本系統(tǒng)是 車載導航 系統(tǒng)，現(xiàn)有的技術以較為成熟，硬件、軟件的性能要求、環(huán)境條件等各項條件良好，估計利用現(xiàn)有技術條件應完全可以達到該系統(tǒng)的功能目標。 運行上的可行性 新系統(tǒng)的研制和開發(fā)是充分得考慮 駕駛員對路況的認識 ， 使用 者方便查詢 路況 。 法律上的可行性 新 系統(tǒng)的研制和開發(fā)，將不會侵犯他人、集體和國家的利益，不會違反國家政策和法律。 Linux 可安裝在各種計算機硬件設備中，比如手機、平板電腦、路由器、視頻游戲控制臺、臺式計算機、大型機和超級計算機。嚴格來講， Linux 這個詞本身只表示 Linux 內(nèi)核，但實際上人們已經(jīng)習慣了用 Linux 來形容整個基于 Linux 內(nèi)核，并且使用 GNU 工程各種工具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。 Linux 操作系統(tǒng)是 UNIX 操作系統(tǒng)的一種克隆系統(tǒng)，它誕生于 1991 年的 10 月 5 日（這是第一次正式向外公布的時間）。 Linux 是一套免費使用和自由傳播的類 Unix 操作系統(tǒng)，是一個基于 POSIX 和 UNIX 的多用戶、多任務、支持多線程和多 CPU 的操作系統(tǒng)。它支持 32 位和 64 位硬件。它主要用于基于 Intel x86 系列 CPU 的計算機上。其目的是建立不受任何商品化軟件的版權制約的、全世界都能自 由使用的 Unix 兼容產(chǎn)品。 Linux 是在 GNU 公共許可權限下免費獲得的，是一個符合 POSIX 標準的操作系統(tǒng)。它還包括帶有多個窗口管理器的 XWindows 圖形用戶界面，如同我們使用 Windows NT 一樣，允許我們使用窗口、圖標 和菜單對系統(tǒng)進行操作。它既可以開發(fā) GUI 程式，也可用于開發(fā)非 GUI 程式，比如控制臺工具和服務器。 20xx 年，奇趣科技被諾基亞公司收購， QT 也因此成為諾基亞旗下的編程語言工具。 Qt 很容易擴展，并且允許真正地組件編程。 Qt Creator 是一個用于 Qt 開發(fā)的輕量級跨平臺集成開發(fā)環(huán)境。 Qt Creator 包含了一套用于創(chuàng)建和測試基于 Qt 應用程序的高效工具，包括： 一個高級的 C++代碼編輯器 上下文感知幫助系統(tǒng) 可視化調(diào)試器 源代碼管理 項目 和構建管理工具 Qt Creator 在 版本授權下有效，并且接受代碼貢獻。 Qt 提供了一種稱為 signals/slots 的安全類型來替代 callback，這使得各個元件之間的協(xié)同工作變得十分簡單。甚至還包括正則表達式的處理 功能。 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 10 第 四 章 關鍵技術 GPS 衛(wèi)星導航定位原理 導航是一個技術門類的總稱，它是引導飛機、船舶、車輛以及個人（總稱作運載體）安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。 利用（ 31）式解算各個坐標分量的修正值，即給定用戶三維坐標的初始值（ 0uX ， 0uY ，0uZ ），求解三維坐標的改正值（ udX ， udY ， udZ ）和距離偏差 d。 由式（ 31）可知基準站測得至 GPS 衛(wèi)星 j 的偽距為： 39。jr 為基準站和第 j 顆 GPS 衛(wèi)星之間的真實距離； jr 是 GPS 衛(wèi)星星歷誤差所引起的距離偏差； rdt 為接收機時鐘相對于 GPS 時間系統(tǒng)的偏差； jsdt 是第 J 顆 GPS 衛(wèi)星徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 11 時鐘相對 GPS 時間系統(tǒng)的偏差； jrdr 為電離層時延所引去的距離偏差； 1jrdr 是對對流層時延所引去的距離偏差； 2jrdr 為電磁波的傳播速度。 、 GPS衛(wèi)星測速原理 盡管載體的運行速度各不一樣，且不是勻速運動，但是，只要在這些運動物體上安設GPS 信號接收機，就可以在進行動態(tài)定位的同時，實時地測得它們的運行速度。 . . .. . . .. . . .12[ ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ] /()j j j j j ju u uu u u jjjjrrrX X X X Y Y Y Y Z Z Z Zc d d srrt t d r d r= + + + + （ 35） 式中，站星距離 2 2 2 1/ 2[ ( ) ( ) ( ) ]j j jj u u uX X Y Y Y Yr = + + （ 36） 由于 .rdt 、 .dst 、 ..12jjrrdr dr+ 三者的值很小，可忽略不計。 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 12 、 GPS衛(wèi)星測時原理 GPS 衛(wèi)星都安裝有四臺原子時鐘 ，導航定位時受到美國海軍天文臺（ USNO）經(jīng)常性的監(jiān)測。因此， GPS 衛(wèi)星可以成為一種全球性的用戶無限的時間信號源，用以進行精確的時間比對?？山馑愕玫接脩魰r鐘偏差為： 39。 共視比對定時法 即在兩個測站上各安設一臺 GPS 信號接收機，在相同 的時間內(nèi)，觀測同一顆 GPS 衛(wèi)星，而測定用戶時鐘的偏差。1 1 1 1 139。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?。大多?shù)計算機（不包括筆記本電腦）包含兩個基于 RS232 的串口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。可用于許多用途，比如連接鼠標、打印機或者 Modem，同時也可以接工業(yè)儀器儀表。 RS232 只限于 PC 串口和設備間點對點的通信。盡管比按字節(jié)（ byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設備線總長不得超過 20 米，并且任意兩個設備間的長度不得超過 2 米；而對于串口而言，長度可達 1200 米。通信使用 3根線完成，分別是地線、發(fā)送、接收。其他線用于握手，但不是必須的。對于兩個進行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個數(shù)。當我們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時鐘是 4800Hz。通常電話線的波特率為 14400， 28800 和 36600。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB 設備的通信。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8 位的，標準的值是 7 和 8 位。比如，標準的 ASCII 碼是 0～ 127（ 7 位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準 ASCII 碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術語 “ 包 ” 指任何通信的情況。典型的值為 1， 和 2 位。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。 d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。當然沒有校驗位也是可以的。例如，如果數(shù)據(jù)是 011，那么對于偶校驗，校驗位為 0，保證邏輯 高的位數(shù)是偶數(shù)個。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校驗。 電子地圖概述 電子地圖是隨著計算機技術的發(fā)展而產(chǎn)生的一種嶄新的地理信息載體，它脫胎于地圖，將地圖以數(shù)字的方式存儲、呈現(xiàn)，并只能在電腦中才能使用。 常規(guī)的紙質地圖強調(diào)的是數(shù) 據(jù)載體、符號化和顯示，它是電子地圖發(fā)展的根源之一，而電子地圖則側重于分析，所以后者其表現(xiàn)方式也比前者要強大的多，具有許多獨特的優(yōu)點。而紙質地圖只能存儲基本的二維地形、地物要素，并且由于地圖紙張、篇幅大 小的限制，大部分的細部要素被綜合取舍，所以其所能存儲信息容量是非常有限的。比如，在地區(qū) /政區(qū)圖層上加載人口統(tǒng)計圖層，可分析不同街區(qū)、不同地區(qū)的人口分布狀況。 集成了聲音、圖文和數(shù)字多媒體 把圖形的直觀性、數(shù)字的準確性、聲音的引導性和親切感相結合，充分調(diào)用了使用者的各種感官，這是傳統(tǒng)地圖所無法比擬的。 功能非常強大 電子地圖使用了計算機工具，可以非常方便的進行地圖的各種計算、統(tǒng)計和分析，可以進行動態(tài)模擬，便于定性與定量分析，具有較強的靈活性。 交互性十分強 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 16 電子地圖能提供給用戶較強的交互能力，如用戶可對地圖進行任意的放大、縮小、漫游、要素選取、要素渲染、對象標注等等。 、電子地圖的分類 電子地圖的分類有很多，按照電子地圖的功能和數(shù)據(jù)結構的不同可 為以下幾種： 1．閱讀型電子地圖 主要為單一的地圖顯示和閱讀，該類型電子地圖是把已制作的模擬地圖通過掃描數(shù)字化作為圖像數(shù)據(jù)存儲，使用柵格數(shù)據(jù)模型表達地圖圖形。如數(shù)字化電子地圖等。交互型的電子地圖是當前主要研究方向之一，在數(shù)據(jù)組織管理、功能操作、用戶界面友好等諸多方面，體現(xiàn)了電子地圖技術水平。 網(wǎng)絡型電子地圖是在 Inter 或局域網(wǎng)絡環(huán)境中使用的電子地圖。 GIS、格柵、 VR 也應用在網(wǎng)絡型電子地圖，使之從最初的“無縫”圖片發(fā)展成二維、三維等真正 的電子地圖。 在三維電子地圖方面：具有代表性是 20xx年 Google在 ：G