毕业论文嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用研究Word文档格式.docx

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学号

学生姓名

2010年11月

摘要

随着全球经济的迅猛发展，交通紧张问题日益严峻，为此提出了ITS（智能交通系统）作为解决这一问题的全新方案，车辆导航监控系统是ITS的重要组成部分，本文研究的是嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用，以IlltelPXA255处理器为核心处理器，以嵌入式Linux系统为操作系统，结合USB摄像头，GPS接收机，CDMA无线传输模块等外设构建了基于嵌入式系统的多功能车载导航监控系统。

本系统融合了全球定位系统（GPS）、通用分组无线业务（GPRS）、地理信息系统（GIS）等技术，可以实现全天候卫星定位、电子地图显示、车辆导航和车辆实时监控等功能。

论文首先介绍了课题研究背景以及国内外的研究和发展情况，并对GPS及嵌入式地理信息系统相关技术做出概述。

文章分析了GPS卫星信号特征与定位原理，描述了嵌入式GIS体系结构与设计原则。

随后给出了系统总体方案设计，详细描述了车载终端的设计，包括GPS模块、语音留言模块、视频取证与辅助倒车模块、无线传输模块以及程序界面编写等内容。

文章着重讨论了Linux下USB摄像头图像采集的原理以及摄像头视频捕获程序的编写并对图像压缩的实现做出简要分析。

最后，论文给出了车辆监控系统的扩展方案。

总之，本文结合GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息处理技术、CDMA数据通信技术以及嵌入式系统等高新技术对嵌入式系统在车辆监控系统的应用进行了研究，初步实现了具备全天候定位、视频图像采集与无线传输等功能的GPS车辆监控系统，具有一定的研究价值和实用价值。

关键词:

GPSGPRSGIS通信协议车载监控嵌入式系统无线网络传送图像处理

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentoftheglobaleconomy,theincreasinglyseriousproblemoftraffictension,thisproposedITS（intelligenttransportationsystem）asanewsolutiontosolvethisproblem,vehiclenavigationcontrolsystemisanimportantpartofITS,thisstudyisembeddedmonitoringsystemsinthevehiclenavigationsystemtoIlltelPXA255processorcoreprocessor,embeddedLinuxsystemfortheoperatingsystem,combinedwithUSBcameras,GPSreceivers,CDMAwirelesstransmissionmodulebuiltbasedontheembeddedperipheralsMulti-carnavigationsystem,monitoringsystem.

ThesystemcombinesGlobalPositioningSystem（GPS）,GeneralPacketRadioService（GPRS）,geographicinformationsystem（GIS）technology,canachieveall-weathersatellitepositioning,digitalmapdisplay,vehiclenavigationandvehiclereal-timemonitoring.

Paperintroducestheresearchbackgroundandresearchanddevelopmentathomeandabroad,andembeddedGPSandgeographicinformationsystemtomakeanoverviewofrelatedtechnologies.ThispaperanalyzesthecharacteristicsandpositioningGPSsatellitesignaltheory,describesthearchitectureanddesignofembeddedGISprinciples.Thengivetheoverallsystemdesign,detaileddescriptionofavehicle-mountedterminaldesign,includingtheGPSmodule,voicemodule,thevideoevidenceandauxiliaryreversingmodule,wirelessinterfacemoduleandthepreparationofproceduresandsoon.ArticlefocusedontheLinuxUSBcameraundertheprinciplesofimageacquisitionandcameravideocaptureproceduresforthepreparationandimplementationofimagecompressiontomakeabriefanalysis.Finally,thepapergivesthevehiclemonitoringsystemexpansionprogram.

Inshort,thispaperGPSglobalsatellitepositioningtechnology,GISgeographicinformationprocessingtechnology,CDMAdatacommunicationtechnologyandotherhigh-techembeddedsystemsembeddedsystemsapplicationsinthevehiclemonitoringsystemhasbeenstudied,theinitialrealizationwithall-weatherlocation,thevideoimageacquisitionandwirelesstransmissioncapabilitiesoftheGPSvehiclemonitoringsystem,withsomeresearchvalueandpracticalvalue.

Keywords:

GPSGPRSGIScommunicationprotocolembeddedwirelessvehiclemonitoringnetworktotransmitimageprocessing

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目录

1课程研究的背景及意义0

2GPS系统相关技术概述1

2.1GPS组成及工作原理1

2.2GPS卫星信号特征与定位原理3

2.3GPS定位的基本方法5

2.4GIS简介5

3．系统总体方案设计7

3.1嵌入式处理器选型7

3.2嵌入式系统的开发9

3.3GPS接收机选择10

3.4无线通信方式选择11

3.5系统构成及原理12

4车载终端设计13

4.1GPS定位模块13

4.2无线传输模块14

5．设计总结17

6．心得体会18

7．参考文献19

1.课程研究的背景及意义

自从二十世纪六、七十年代以来，随着交通需求的日益增大，交通与环境、交通与能源之间的矛盾日益加剧。

世界各国都存在不同程度的交通拥挤和堵塞的现象，交通事故与日俱增，环境污染越来越受到人们的关注，这些都严重影响着社会经济发展和人民生活，以前那种简单的交通控制技术已经不能满足需求，交通事故和堵塞给人们带来了巨大的效率、能源和生命上的损失。

21世纪人类正进入以计算机、网络、卫星通信为特征的信息社会，人员流动的日益频繁使得每个人对空间信息有了更多的依赖，尤其是在户外和移动过程中对地理信息的需求更加迫切。

人们更加关心“当前我在哪里?

”、“目的地在哪里?

”、“如何到达?

”等问题。

随着我国国民经济的飞速发展，城市建设日新月异，但与此同时城市交通问题变的日益严重，己成为严重影响许多大中城市发展的重点问题之一，许多大中城市政府部门每年都要投入大量的人力、物力，用以改善和解决城市交通拥挤的问题。

人民生活水平的不断提高，使得拥有私车的人的数量迅速增加，这不但加剧了城市道路交通拥堵状况，同时也带来了车辆被盗事件的频发。

在研究如何解决上述问题的过程中，ITS（智能交通系统）应运而生。

它作为一种解决问题的全新方式在国内外迅速发展起来。

ITS是一种综合性的网络，是一种实现地理信息获取、管理、可视化分析、输出等的高效手段。

它与尖端科技领域的全球卫星定位技术（GPS）、通信技术、互联网技术以及其它应用领域有机结合，不仅为地理信息系统提供了良好的发展前景，同时也为这些应用领域提供了一套科学的解决应用问题的方法，不但可以提供全新、透明、可视、实时、互动、形象化的车辆跟踪、个人辅助导航等服务，而且提供车辆管理、行车路线调度、交通事故处理等辅助决策功能。

车辆导航监控系统是工TS系统的重要组成部分。

它将卫星定位技术（GPS），地理信息系统（G工S）以及现代通信技术融于一身。

主要功能是将装有GPS接收机的移动载体的动态位置（经度、纬度、高度）、时间、状态等信息实时的通过无线网络链接到指挥控制中心，而后在具有强大地理信息处理和查询功能的电子地图上进行载体运动轨迹的显示，并能对载体的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等基本信息进行监控和查询。

电子地图数据库为车辆的监控管理提供了一个可视化的平台，GPS技术使车辆的实时定位成为可能，通信技术则在GIS和GPS之间架起了桥梁，使得远距离监控得以实现。

车辆导航监控系统可以在GPS和GIS系统的协助下借用先进的通信工具，对车辆进行实时路线监控，从而引导车辆避开拥塞路段提高道路交通通信能力，缓解交通拥挤和堵塞，使人们节约出行时间，减少开销。

综上所述，将GIS、GPS技术运用于我国的交通运输行业具有重要的现实意义。

它可以提高交通运输的安全性、可靠性，改善服务质量，提高运输管理水平，创造良好的社会效

益和经济效益。

2.GPS简述

2.1GPS组成及工作原理

目前全世界使用的卫星定位系统主要有美国的GPS卫星导航系统，前苏联的GLONASS卫星导航系统，欧洲空间局NAVSAT卫星导航系统，以及中国的北斗双星卫星导航系统等。

其中美国的GPS卫星导航系统是最早投入使用也是应用最为广泛的卫星导航系统。

oPs是英文“NavigationSatelliteTimingAndRanging/GlobalpositionSystem”的所写。

其意为“卫星测时测距导航/全球定位系统”，简称GPS系统。

它是由美国军方从二十世纪70年代开始研制，历时20余年，耗资200多亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位