车载卫星定位导航系统设计 - 图文(2)

浙江工业大学本科毕业设计论文

目 录

摘 要 ............................................................................................................................. I ABSTRACT ................................................................................................................. II 第1章 绪论 ............................................................................................................... 1

1.1 引言 .......................................................................................................................... 1 1.2 1.3 第2章 2.1 2.2 2.3 第3章 3.1 3.2 3.3 第4章 4.1 4.2 国内外的研究发展现状 .......................................................................................... 2 研究背景及意义 ...................................................................................................... 3

车载卫星定位系统简介 ............................................................................... 4

GPS卫星定位系统 .................................................................................................. 4 定位原理 .................................................................................................................. 4 车辆监控终端解决方案 .......................................................................................... 6

需求分析 ....................................................................................................... 7

CPU选择及分析 ..................................................................................................... 7

3.1.1 CPU型号 .................................................................................................... 7 3.1.2 DM3730芯片介绍 ...................................................................................... 7 串口 ........................................................................................................................ 10

3.2.1 串口介绍 ................................................................................................... 10 3.2.2 RS-232 ....................................................................................................... 10 3.2.3 串口扩展芯片 ........................................................................................... 11 GPS、导航电子地图应用 ..................................................................................... 12

3.3.1 芯片选择 ................................................................................................... 12 3.3.2 GPS模块硬件分析与设计 ....................................................................... 15 3.3.3 UM220模块及该方案的特点 .................................................................. 16 3.3.4 GPS协议 ................................................................................................... 16 3.3.5 地图应用程序 ........................................................................................... 19

android系统简介与开发环境的搭建 ....................................................... 20

android系统简介 ................................................................................................... 20 android开发环境的搭建 ....................................................................................... 20

4.2.1 JDK安装 ................................................................................................... 21

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4.2.2 Eclipse安装 .............................................................................................. 21 4.2.3 Android SDK安装 .................................................................................... 22 4.2.4 ADT安装 .................................................................................................. 23 4.3 android学习中的问题汇总 ................................................................................... 24

4.3.1 android导入项目常见问题解决 .............................................................. 24

第5章 GPS模块测试程序(Linux下)调试 ........................................................... 28

5.1 ubuntu与开发板之间的nfs挂载 ......................................................................... 28 5.2 6410上的GPS模块的调试及结果 ...................................................................... 29 5.3 调试过程中遇到的问题 ........................................................................................ 34

第6章 android系统下GPS及串口应用程序的开发 ......................................... 36

6.1 android系统下GPS的构架解析 .......................................................................... 36 6.2 如何打通android中间层 ...................................................................................... 38 6.3 串口及GPS应用程序运行结果 ........................................................................... 42

6.3.1 android上的串口测试程序 ...................................................................... 42 6.3.2 自编简单GPS应用程序演示 .................................................................. 43 6.4 地图定位 .................................................................................................................. 44

6.4.1 定位演示 ................................................................................................... 44 6.4.2 地图使用中的遇到的问题 ....................................................................... 45

第7章 总结 ............................................................................................................... 46 参考文献 ..................................................................................................................... 47 附录 1 GPS模块及接口原理图 ................................................................................ 49 附录 2 串口扩展芯片及GPS模块接口PCB图 ................................................... 50 附录 3 程序流程图 ................................................................................................... 51 附录 4 GPS在Linux下的测试程序主代码 ........................................................... 52 附录 5 GPS应用程序android源码 ........................................................................ 55 致谢 ............................................................................................................................. 59

IV

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第1章 绪论

1.1 引言

二十世纪五十年代，前苏联学导航的概念起源于航海业，最初是引导船只安全航行。早在中国先秦时期发明的司南以及宋朝时期发明的指南针，都是人类在导航和定位方面做出的早期探索。随着近代科学技术的发展，后来出现了汽车、飞机、火箭等高级的载运工具，导航的领域也扩充到了整个人类的生活空间乃至宇宙空间，人们对导航提出了更高的要求，保证航行安全、并且信息要实用丰富

[1]

。

GPS全称为Global Positioning System，即全球定位系统，是以卫星为基础的

无线电导航定位系统，具有全能性、全球性、全天候、精密、实时连续、高效的特点。广泛应用于陆海空导航、导弹制导、精密定位、时间传递及速度测量等方面[2]。近几十年来，全球定位系统GPS的出现和飞速发展，导航定位进入了一个新时代。在车辆导航方面，用户不必去考虑庞大的GPS系统是如何运转的，只需要一个客户端接收机就可以实现动态定位，并且目前接收机的价格越来越低，性能也越来越好，越来越多的车辆需要配备GPS导航定位系统。

电子地图是计算机与地图学的结合产生和发展而来的。广义上讲，电子地图是通过计算机技术并在计算机环境中使用的地图。狭义上讲，电子地图即屏幕地图[3]。随着计算机技术及其硬件的迅猛发展，电子地图方面也得到了极大地发展，逐渐形成以电子地图为雏形，以信息系统为基础的GIS(Geographic Information System)地理信息系统，即一种采集、存储、分析、显示与应用地理信息的计算机系统，是分析和处理海量地理数据的通用技术。在资源调查、环境评估、区域发展规划、公共设施管理、交通安全等领域得到了广泛的应用[4]。

伴随着GIS电子地图的出现和快速发展，GPS定位结果的准确性和GIS电子地图中数据处理和直接显示结合在一起即和GPS的GIS结合使得导航事业进入了嵌入式车载导航系统的研究与开发全新的领域。通过GPS定位信息，人们可以知道所处的坐标位置。再配合具有坐标系统的电子地图，就可以通过计算机在电子地图中实时、准确、形象地显示出自己所处的地理位置，以及获得所处位

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置的周围环境和其他更多的信息。使得导航系统导航性能更准确，服务项目更丰富[5]。

1.2 国内外的研究发展现状

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。九十年代以后开始逐步应用GPS车辆监控调度系统。从我国的情况来看，GPS车辆导航系统不如车辆跟踪定位监控系统市场来得成熟，发展还处在初始阶段[6]。相关的基础配套设旌与资源正在完善之中，对于实时交通信息的发布和完善的电子导航地图的提供与更新机制，缺乏实际的解决方案和途径，因而市场推进困难重重。但面对庞大的汽车市场，GPS车载系统的潜力不可估量，其发展前景比较乐观。市场上，许多新的硬件产品层出不穷，由于生产成本的降低，其价格大体上一直都在降低，而性能却在提高。许多嵌入式操作系统的应用与推广，也为人们的研发提供了极大的便利[7]。

车载卫星定位系统，属于智能交通系统(即通过运用先进的信息、通信和控制等高新技术对传统运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化和社会化的交通运输方式)的分支，在智能交通系统这一庞大的体系中，占有极其重要的地位。作为整个智能交通系统的基础，车载卫星定位系统的主要目的就是找出特定车辆在特定时间的位置。目前，车辆导航电子地图的规范的行业标准和国家标准正在由中国全球定位系统技术应用协会承担制订，适合我国应用的GPS与某些GLONASS（Global Navigation Satelite System,全球卫星导航系统）相关标准也正在由信息产业部电子第四研究所牵头制订中[8]。国外对于智能交通系统的研究，已经开展了三、四十年，美国，日本和欧洲等国都为此投入了大量的资金、人力和物力，取得了很多有价值的成果，并成为世界智能交通系统研究的三大基地。另外一些国家和地区对智能交通系统的研究也有相当大的规模，如澳大利亚、韩国、新加坡和香港等。目前可以说，全球正在形式一个新的智能交通系统产业，发展规模和速度惊人。在这样的形势下，车载导航系统肯定会迎来一个新的发展时期。我们必须立足于新技术和新形势，着眼于该领域中的关键问题，在这方面做出创造性的研究和实践[9]。

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1.3 研究背景及意义

随着城市化进程的加快，城市交通势必成为城市化发展的重大问题。汽车产业的快速发展，使得汽车已成为并且在相当长的时期内将还是城市交通的主要运载工具。城市交通中面临的交通拥挤和堵塞、交通事故频发、以及交通中存在的资源浪费等问题，将严重制约影响着城市化的发展和人民的生活[10]。近年来我国汽车数量猛增，由于车辆增多引起的城市交通问题也将日益突出，为此非常有必要加强车载导航定位系统的研究[11]。

目前，在我国大部分车辆都还没有配装有GPS导航定位系统，能够配有包含诸多功能及丰富信息的导航电子地图更是极少。导航电子地图作为GPS(全球卫星定位系统)技术、GIS(地理信息系统)技术、计算机技术、数据库技术、网络技术等众多学科技术的集成产品。其功能实用，信息丰富，大体上是将空间信息、地理信息通过计算机技术转化为电子地图信息产品，传达给用户，以达到商业、民用、军用等目的[12]。导航电子地图的质量是由其覆范围、信息含量、精确度、表现形式的水平来衡量。并逐步发展为信息具体，信息量大能够反映现实世界的三维高质量地图。导航电子地图与普通电子地图相比，有位置精确、查询快速明确、灵活方便等特征。导航电子地图中定位精度的高低直接影响着产品的质量好坏及其应用层次。空间位置信息是GIS导航电子地图中的基本信息，例如在算 距离，计算面积等方面，位置信息是不可缺少的[13]。

GPS和GIS的结合在应用范围上不断扩大，深度上也逐步加深，由此而产生的导航电子地图也越来越受到社会的关注，在餐饮、娱乐、旅游、医疗救护、交通疏散、消防等方面都得到了应用。国家的相关部门和企业都对此投入了大量的人力、财力，物力从事这方面的科研与应用研究。导航电子地图也将成为高新技术产业[14]。

另外一个重要问题就是目前国内厂商缺乏核心技术，无法深入到芯片级的开发，当前的手持车载导航终端上帝GPS模块基本都是美国或者台湾的产品[15]。

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