GPS车载定位系统的设计

常熟理工学院工学学士毕业论文第1章绪论

第1章绪论

随着社会经济的发展, 城市机动车辆的数量不断增加, 城市交通问题如道路拥堵、交通事故、环境污染等问题越来越突出, 交通运输状况急需改善。解决这些问题的常用办法是“增加供给”和“控制需求”, 但这两种方法都有一定的局限性。“增加供给”是指增加交通网, 大量修筑道路基础设施。但由于受城市空间、物力、财力等的限制, 此方法并不能成为首选方案。“控制需求”是指限制机动车辆的数量, 此方法只能从一定程度上缓解城市交通的矛盾, 不能从根本上解决问题, 因为随着生活水平的提高, 城市居民家庭轿车会不断增多, 交通压力会越来越大。利用先进的通信技术、计算机技术对路网进行优化管理是解决问题的最佳途径[1]。

汽车电子化、智能化是现代汽车发展的重要标志之一。人们对未来新一代汽车的要求是环保、节能、安全、轻量化和智能化。汽车电子技术是汽车关键技术之一，目前汽车电子设备占整车成本的20%—30%，而且这个数字还会以每年10%—20%的速度增长。智能化技术在汽车上的高度应用,不仅可以大大提高汽车的综合性能,提高行车安全,减轻驾驶者的负担,而且还可以使驾驶者始终保持与外界的紧密联系[2]。

车载智能终端是汽车电子化、智能化的一个重要应用。车载智能终端是集GPS 技术，GPRS技术和汽车行驶记录仪于一体的综合车辆管理系统。监控中心根据GPRS向其发回的汽车全球定位数据，能够在GIS地图上显示受监控车辆的位置。汽车行驶记录仪能够实时检测汽车行驶过程中的各类状态数据和事故疑点数据[3]。国内外的使用情况表明，车载智能终端的合理利用可以在很大程度上缓解交通压力, 提高道路利用率，特别是对于城市公交的合理动态调度有显著的效果，为国家行政管理部门提供了有效的执法工具、为道路运输企业提供了管理工具、为驾驶员提供了其驾驶活动的反馈信息，对保障道路交通安全起到了直接的作用。

1.1 车载智能终端的发展

随着电子工业和电子技术的飞速发展，车载智能终端由当初简单的汽车数据记录仪发展到集数据采集、数据存储、全球定位系统、地理信息系统和各种无线通信技术、多媒体技术于一体的高性能智能化汽车数字电子装置。

国外汽车电子技术的发展大致经历了三个阶段：第一个阶段从上世纪60年代中期到七十年代末期，为局部应用阶段；第二阶段为70年代末期到90年代中期，

机电一体化思想和技术运用到汽车设计中；第三阶段从上世纪90年代中期到2010年为全面应用阶段。

欧盟、日本等国家早在20世纪70年代就开始以立法的形式在部分客运车辆及货车上强制安装使用记录仪[4]，经过靠近30年的发展，已经形成了一套体系完善，车辆监控、调度制度健全的全国范围内的车辆行驶监控中心，大大减少了由于汽车行驶安全带来的人员和财产的损失，也因此受到物流运输、汽车租赁、企事业单位、保险公司和交通管理部门的欢迎。国外在车载智能终端方面的研究受市场需求量的驱动发展迅速，从其稳定性、安全性、易用性、完善性角度比较走在了世界的前列。

我国从20世纪80年代后期开始，在少数地区也曾试用过由国内一些科研机构及企业自主研制的数字式汽车电子装置。经过20多年的发展，车载终端的研发已经初具规模，向正规化和专业化发展。但与欧盟等国家相比较，我国汽车电子技术的整体水平比较落后，与国外的主要差距表现在：自主开发能力差，技术水平低、应用范围小、器件和产品精度差、相关立法滞后、研究与应用脱节等。

1.2 本文的研究内容

本文研究的主要内容是车载智能终端的设计，在学习和借鉴国内外在车载电子领域已有的成熟经验的基础上，利用32位嵌入式处理器S344B0X01和μC/OS-Ⅱ实时操作系统技术，针对汽车行驶记录仪、GPS/GPRS的已有设计的不足提出了新的解决方案，并对方案的可行性进行了分析和论证。

1.3 本文的结构

为了能调理清晰地讲述课题所用到的技术和课题研究内容的进展，特对本文的结构作如下的安排：

第2章本章先主要从宏观的角度，将系统整体框架作了一个简单的描述，然后，再对汽车行驶记录仪终端、车载卫星定位系统终端分别从概念的角度作了叙述。

第3章本章主要介绍了车载智能终端的一个重要组成部分“汽车行驶记录仪”的硬件电路的设计。在讲述这部分内容的时候，主要从设计原理和思路以及注意点等方面作了详细的介绍。

第4章本章主要介绍了汽车行驶记录仪的软件设计。从整体设计流程到各个模块的设计都作了详细的讲述。

第5章本章主要对车载卫星定位系统的应用和使用注意点作了介绍。

第6章本章为总结和展望部分。

第2章车载智能终端

2.1 系统总体框架及工作流程

车载智能终端是集成汽车行驶记录仪和车载卫星定位系统（GPS）技术以及GPRS技术的智能汽车电子装置。该终端具有车辆行驶状态监测、车辆定位、信息传输、紧急报警、静音监听、车载电话、救援通话等多项功能。

其中，车辆行驶状态监测主要是指汽车行驶记录仪在汽车行驶的过程中，不断对汽车行驶速度、行驶里程、疲劳驾驶时间和各种状态量进行检测和存储，为事故分析及处理提供原始和可靠的资料[3]；

车辆定位主要指可将车辆位置信息，包括经度、纬度、方向、速度、时间等，按要求及时传送回监控中心；

信息传输主要指用GPRS将车辆定位等信息向监控中心传送以及讲监控中心发回的调度命令回送；

紧急报警是指车辆一旦出现紧急情况，可通过脚踏报警按钮向监控中心发送报警信息，比如车辆行驶在高速公路上，当发生交通事故等异常情况时，可以通过这个功能向监控中心求助，这样有利于对事故即时处理，将损失降至最小[9]；

车载智能终端主要适合于安装在长途物流运输，城市出租车辆以及公交车辆中。例如在城市出租车辆中大面积安装和使用车载智能终端可以全面提高出租车辆管理水平和管理效益。该系统可以：

1) 大大提高出租车的载客率，提高出租车司机的收入。节省客人出行时间。

2) 大大提高交通安全。可以切实避免出租车被抢、被盗及司机被害的可能性，切实保障司机的人身安全。

3) 大大减少调度管理的花费和提高管理水平，交通现代化管理得以实现。

4) 大大方便了用户和提高中国人民的生活品质。

监控中心可以完成系统的运行监测、调度控制、信息管理及外部数据接口。实现对车辆的自动漫游跟踪，显示有关的各种信息，并且可以实时发布文字及图像信息及广告，进行电子地图库的制作与编辑。

图2.1所示为车载智能终端工作示意图。该图所示的汽车中均装了配备有汽车行驶记录仪，车载卫星定位系统的车载智能终端。汽车在行驶的过程中不断与卫星通过信道1进行数据通信，得到准确的定位信息，然后将定位数据及其它相关信息通过图中2、3所示的通信链路发送至监控中心。监控中心根据实际路况和具体工况