基于ARM处理器的车载GPS定位终端.pdf

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华中科技大学硕士学位论文基于ARM处理器的车载GPS定位终端姓名：

罗致申请学位级别：

硕士专业：

控制理论与控制工程指导教师：

王仲东20060510I摘要车载GPS定位终端在过去十年内已经成为汽车工业发展的焦点。

在欧美国家和日本，车载GPS定位终端在最近几年内得以广泛的应用。

车载GPS定位终端是融全球卫星定位技术（GPS）和现代无线通信技术于一体的高科技系统。

该终端的主要功能是通过GPS模块从卫星获取GPS数据,将移动车辆的动态位置（经度、纬度、时间、速度）等信息实时地通过无线通信链路上传至监控中心,同时接收监控中心发送的控制命令。

目前的车辆监控系统中大多采用GSM通信网以短信息的方式进行通信,不能充分满足实际应用的需要。

而GPRS（GeneralPacketRadioService）通用分组无线业务是一种以分组交换技术为基础,采用IP数据网络协议的高效数据传输网络，可以弥补GSM网络的不足。

车载GPS定位终端不仅在智能交通系统中担负主要作用，同时还可以提供防盗防抢劫报警，公交车报站，物流车辆调度等多种服务。

本文通过对GPS卫星定位理论的详细介绍，对GPRS移动通信技术规范的细致分析以及对ARM嵌入式硬件系统和ARMLinux嵌入式操作系统等技术的不断实践提出了一套基于ARM处理器的车载GPS系统的设计方案。

在本文的设计方案中采用AT91RM9200ARM9处理器为硬件平台，在该处理器上移植ARMLinux操作系统，利用操作系统的资源编写程序实现GPS和GPRS的功能在车载GPS系统中的应用。

本文提供了一套切实可行的具有实时监控能力的车载GPS卫星定位系统设计方案。

实际的工程设计已经进入试验阶段，运行测试效果良好。

关键词：

GPS;GPRS;ARM嵌入式系统;ARMLinuxIIAbstractGPSpositionterminalofvehicleshasbecamethefocusofautomobileindustryinpasttenyears.InEuropeancountriesandJapan,GPSpositionterminalofvehiclesiswidelyusedinrecentyears.GPSpositionterminalofvehiclesismodernhigh-techsystemcomposeofGlobalPositioningSystemandwirelesscommunicationtechnologyetc.ThemainfunctionofGPSpositionterminalofvehiclesisgetGPSdatafromsatellitewithGPSmodule,sendthecarsdynamicposition（longitude、latitude、time、speed）tosupervisingcenterthroughwirelesscommunicationlink,andreceivecontrolcommandfromsupervisioncenter.Nowadays,mostvehiclesupervisingsystemuseGSMcommunicationnetwork,andcommunicatewithshortmessagemethodcannotfullymeettheneedsofpracticalapplications.HoweverGPRS（GeneralPacketRadioService）isaefficientdatatransmissionnetworksbasedonpacketswitchingtechnology,usingIPdatanetworkagreement,canmakeupdeficienciesofGSMnetworks.GPSpositionterminalofvehiclesnotonlyusedinintelligenttrafficsystembutalsousedinanti-theft,busreporterstations,materialflowbusarrangeetc.TheauthorparticularlydescribesthetheoryofGPS,analysesthemormsofGPRS,anddoingmanyresearchaboutARMembeddedsystem.AfterthesehardworkstheauthorproposesawholesolutionofGPSpositionterminalofvehiclesthatdependedonARMprocessor.TheprojectuseAT91RM9200ashardware,portingARMLinuxsystemtotheprocessorandprogrammeinthesystem.TheprojectofGPSpositionterminalofvehiclescanofferreal-timesupervision.Therealworkhascameintoteststep,andthetesteffectwasgood.Keywords:

GPS;GPRS;ARMembeddedsystem;ARMLinux独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。

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年月日本论文属于11绪论自1994年由美国国防部发布全球定位系统（GPS）以来,GPS导航技术在民用市场的发展速度远远超出了其系统设计者想象,尤其是近年来,随着微电子技术的迅速发展和GPS的芯片制造成本迅速下降,GPS导航技术1-4的应用已经扩展到各个领域,进入90年代后期,随着信息技术和通信技术的发展,以GPS5-7导航和地图数据匹配技术为基础的汽车导航产品开始进入市场,并以高速增长,目前已成为GPS最大的消费市场。

而汽车导航和GIS都离不开基础地理信息和地图数据,因此,从某种意义上讲,汽车电子导航产业的发展带动了导航电子地图数据制造业的发展,并使之成为一个新兴的产业8。

1.1国内外的研究现状车载导航仪技术的灵活运用为现代交通的便利提供了广泛和深入的帮助。

日本自上世纪80年代初期就最先进入了车载导航仪的开发领域，时至今日一些在国际知名的汽车企业都已经在车载导航仪领域积累了丰富的经验。

纵观车载导航仪的发展历史，在20几年的发展中车载导航系统已经经过了三代的变革，其功能也由最初的简单设置延伸到了现代信息生活的最新领域。

第一代车载导航仪的研制工作始于1985年，在两年之后的1987年，丰田王冠上首先配置了含有电子地图的导航仪。

随后，在1990年，先锋公司的第一台零售导航仪正式上市，当时售价40万日元。

1992年，Sony公司将一款售价20万日元的零售导航仪也推向市场。

可以看到，在十年时间里先后上市的几款导航仪，其功能主要定位在位置设定上，即就是说，满足了人们想了解行驶途中自己的汽车所在位置的愿望。

所以含有电子地图的导航仪在面市之初受到了很大的欢迎。

在进入90年代中期后，虽然新款的车载导航仪在推出，但是商家就已经开始设计和开发第二代车载导航仪。

这一代导航仪已经不光满足对自车位置的确定，还拓展了道路探索、道路导航、信息查询的新功能，能够帮助驾驶者行驶至想要到达的目的地。

这在道路和周边环境不断变化的交通中再一次满足了行驶者的需求，导航产品更加深入人心。

2000年以来，车载导航仪发展到了最新一代。

第2三代产品与通信融合，功能实现了VICS、MONET，并且支持网络，能够提供第一时间的信息。

这种功能的增加带来的变化可谓翻天覆地。

三代车载导航仪的发展，经历了配备电子地图、地图匹配、自动道路探索、VICS、MONET、DVD等等的技术变革，发展至今，已经成为成熟、现代的最新产品，不断为人类的交通便捷提供新方向。

我国智能交通系统的发展起步较晚，二十世纪九十年代之前，主要是在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统9。

九十年代以后开始逐步应用GPS车辆监控调度。

从九十年代初期开始，至今有六、七年的时间，GPS车辆跟踪系统应用走过了极其起伏而缓慢的发展道路。

至少有两次起落。

1994-95年间是第一波，当时有成十上百家公司都来抢占GPS车辆跟踪系统市场，其中也不泛有几家具备经济实力的公司，但真正成功者不多。

究其原因不外乎两个，一是市场尚未形成，用户还没有迫切需求；二是技术途径尚不完善，做成的大多是实验室内刚出笼的，还达不到商品化程度。

鉴于上述原因，产品一直上不了量，成不了规模。

1996-1998年期间，正是GPS车辆跟踪系统市场的整顿、巩固、充实、提高时期，在对原有的不良系统进行改造的同时，还有新的系统在建立，如河南天网、广东天网等相继出现，还有多个具有水平的集群系统出现10。

2000年开始，GPS车辆监控调度系统市场又出现了新一轮的快速增长势头。

这时的市场逐步趋于成熟，GPS车辆监控调度系统的技术也有了较大的提高和发展，普遍采用GSM移动通信公众网的短消息作为卫星定位信息的传输数据链11。

这对上档次上规模无疑是大有益处的。

然而，随着市场的发展，GSM短消息由于受到自身协议的限制，无法提供低于秒级的数据传输，所以对于实时性要求较高的需求，难以提供令人满意的应用。

因此，采用GPRS技术取代GSM短消息，成为目前车载卫星定位系统的发展趋势。

GPRS（通用分组无线服务）作为GSM（全球移动通信系统）网络的扩展,为定位数据的高速无线传输提供了实时和可靠的保证,并解决了系统在实际商用中可能遇到的费用等一系列问题。

GPRS在GSM网络的基础上新增两个服务节点SGSN和GGSN,从而可以接入基于TCP/IP的Internet网络。

GPRS提供给客户“永远在线”的服务,保证了系统的实时性和可靠性;其基于数据流量计费而不是基于时间计费的方式，极大提高了系统的商业应用可行性12。

31.2未来发展具有导航、定位、防盗等实用功能的车载GPS产品在我国有着广阔的市场前景。

武汉科学技术情报研究所预测2006年开始，车载GPS产品市场需求将进入一个快速增长期，研制国产化车载GPS产品近年内可望形成一项利润空间较大产业。

车载GPS产品通常是指安装在车辆上，可以确定车辆的位置，并结合通讯模块把位置信息发送给服务中心的系统。

主要由GPS接收机主机板、天线通讯模块和显示屏组成。

此类产品可以针对不同行业的需求进行组合，因而应用非常广泛，大部分功能都是基于定位功能延伸出来的。

武汉科学技术