电子科技大学工程硕士开题报告-《北斗卫星导航车载终端的软件设计及实现》

1、1软件学院工程硕士开题报告软件学院工程硕士开题报告北斗卫星导航车载终端软件北斗卫星导航车载终端软件设计与实现设计与实现开题报告人：开题报告人：xx报告人电子邮件：报告人电子邮件：XXX校方指导导师：校方指导导师：XXX企业指导导师：企业指导导师：xxx学院：电子科技大学学院：电子科技大学软件学院软件学院报告会时间：报告会时间：2014年年11月月n题目来源题目来源n选题目的及依据选题目的及依据n课题相关国内外研究现状课题相关国内外研究现状n研究的意义和价值研究的意义和价值n论文研究内容论文研究内容n总体实施方案总体实施方案n关键技术、创新性关键技术、创新性n最终目标和成果形式最终目标和成果形式

2、n技术路线技术路线n论文工作的实验条件论文工作的实验条件n可能存在的困难和解决方法可能存在的困难和解决方法 n论文工作计划论文工作计划n总结总结内容内容题目来源题目来源n本课题来源于本课题来源于X公司的产品研发项目，为其北公司的产品研发项目，为其北斗车载导航终端设计软件，根据其所需实现的斗车载导航终端设计软件，根据其所需实现的功能，制定北斗车载终端和控制终端的通信协功能，制定北斗车载终端和控制终端的通信协议议，设计软件接收机解决方案，并开发北斗车设计软件接收机解决方案，并开发北斗车载导航终端应用软件。载导航终端应用软件。选题意义及依据选题意义及依据n选题目的选题目的n为其北斗车载导航终端设计软

3、件，根据其所需实为其北斗车载导航终端设计软件，根据其所需实现的功能，制定北斗车载终端和控制终端的通信现的功能，制定北斗车载终端和控制终端的通信协议协议，设计软件接收机解决方案，并开发北斗车设计软件接收机解决方案，并开发北斗车载导航终端应用软件。载导航终端应用软件。n选题依据选题依据n近年来北斗卫星导航事业的飞速发展为导航业带近年来北斗卫星导航事业的飞速发展为导航业带来了新的市场，目前国内基于北斗的各类导航终来了新的市场，目前国内基于北斗的各类导航终端比较稀少，故本公司瞄准了北斗导航终端的巨端比较稀少，故本公司瞄准了北斗导航终端的巨大市场潜力，决定开发一款北斗车载导航终端产大市场潜力，决定开发一

4、款北斗车载导航终端产品品。本课题正式该北斗车载导航终端的软件部分。本课题正式该北斗车载导航终端的软件部分。课题相关国内外研究现状课题相关国内外研究现状n目前我国北斗终端的发展现状：目前我国北斗终端的发展现状： n现有北斗用户终端由于功耗大、便携性差、成本高等现有北斗用户终端由于功耗大、便携性差、成本高等问题，在很大程度上制约了北斗卫星导航定位系统的问题，在很大程度上制约了北斗卫星导航定位系统的产业化进程。这主要是由于国内目前缺乏成熟的、技产业化进程。这主要是由于国内目前缺乏成熟的、技术先进和性能稳定可靠的射频集成电路、基带处理集术先进和性能稳定可靠的射频集成电路、基带处理集成电路、天线、功率放

5、大器和低噪放等北斗终端关键成电路、天线、功率放大器和低噪放等北斗终端关键元器件，而进口的元器件过于零散化、集成度不高。元器件，而进口的元器件过于零散化、集成度不高。n相关软件算法多借鉴相关软件算法多借鉴GPS系统的软件及算法，缺乏自系统的软件及算法，缺乏自主创新性，与北斗结合来用在定位速度、定位精度上主创新性，与北斗结合来用在定位速度、定位精度上都存在不足，影响了北斗卫星定位能力的发挥。都存在不足，影响了北斗卫星定位能力的发挥。研究的意义和价值研究的意义和价值n北斗卫星导航车载终端北斗卫星导航车载终端现状现状：n车载导航终端在行驶时车载导航终端在行驶时存在存在信号漂移问题信号漂移问题；n北斗短

6、报文发送北斗短报文发送存在时存在时延延；n终端设备搜星速度终端设备搜星速度需要进一步需要进一步提高提高。n研究意义研究意义n因此，设计开发和生产高集成度，并具备低功耗、因此，设计开发和生产高集成度，并具备低功耗、可靠性、稳定性等更高性能指标的北斗卫星导航可靠性、稳定性等更高性能指标的北斗卫星导航用户终端产品，尤其是北斗卫星导航车载终端产用户终端产品，尤其是北斗卫星导航车载终端产品是十分有必要的，本课题所设计的北斗车载导品是十分有必要的，本课题所设计的北斗车载导航终端的软件也就更加必不可少。航终端的软件也就更加必不可少。论文研究内容论文研究内容n主要研究内容主要研究内容 本课题将利用嵌入式软件技

7、术，以某款本课题将利用嵌入式软件技术，以某款Cortex-M3 MCU为硬件平台，以为硬件平台，以Keil uVision4为软件开发为软件开发平台，从产品的实际需求角度出发，设计北斗车载平台，从产品的实际需求角度出发，设计北斗车载导航终端的通信协议及应用软件，主要研究内容有导航终端的通信协议及应用软件，主要研究内容有以下几个方面：以下几个方面：n需求分析和方案设计。针对该北斗车载导航终端的需求分析和方案设计。针对该北斗车载导航终端的功能、参数，结合市面上现有的北斗终端软件，根功能、参数，结合市面上现有的北斗终端软件，根据据Cortex-M3 MCU为硬件平台的资源条件，选取为硬件平台的资源条

8、件，选取适用的开发工具，设计出可行的实现方案。适用的开发工具，设计出可行的实现方案。论文研究内容论文研究内容n软件的设计与实现。根据功能需求，设计对应功软件的设计与实现。根据功能需求，设计对应功能的应用软件。软件的设计工作分为三部分：能的应用软件。软件的设计工作分为三部分：一是通信协议设计，这也是重点部分，实现北斗一是通信协议设计，这也是重点部分，实现北斗车载终端和控制终端之间的通信功能；车载终端和控制终端之间的通信功能；二是软件接收机的实现，需要解决北斗卫星软件二是软件接收机的实现，需要解决北斗卫星软件接收机捕获、跟踪、定位计算等功能的实现；接收机捕获、跟踪、定位计算等功能的实现；三是应用功

9、能，即源代码的设计，需要解决北斗三是应用功能，即源代码的设计，需要解决北斗导航终端的用户功能如何实现的问题导航终端的用户功能如何实现的问题,主要包括定主要包括定位、导航、短报文通信、终端控制等功能。位、导航、短报文通信、终端控制等功能。论文研究内容论文研究内容n软件的调试和发布。软件的调试和发布。首先采用首先采用“白盒测试白盒测试”方法进行代码级的调试，方法进行代码级的调试，利用利用Keil uVision4本身提供的调试功能（如断点、本身提供的调试功能（如断点、单步执行、内存查看等），对程序内部的逻辑结单步执行、内存查看等），对程序内部的逻辑结构进行测试。构进行测试。然后采用然后采用“黑盒测

10、试黑盒测试”方法进行功能级的调试，方法进行功能级的调试，模仿用户各种可能的操作，对软件的功能和健壮模仿用户各种可能的操作，对软件的功能和健壮性进行测试。性进行测试。最后采用最后采用Keil uVision4本身发布功能，进行软件本身发布功能，进行软件的模块化封装。的模块化封装。总体实施方案总体实施方案n本课题的系统软件主要由系统启动模块、导航电文接本课题的系统软件主要由系统启动模块、导航电文接收模块、导航电文解析模块、串口通信模块、蓝牙通收模块、导航电文解析模块、串口通信模块、蓝牙通信模块、短报文通信模块和导航服务模块组成，总体信模块、短报文通信模块和导航服务模块组成，总体设计框图如下图所示：

11、设计框图如下图所示：总体实施方案总体实施方案n系统启动模块系统启动模块 主要负责系统启动，包括硬件初始化、模块初始主要负责系统启动，包括硬件初始化、模块初始化、任务间通信机制建立、全局结构初始化以及化、任务间通信机制建立、全局结构初始化以及其他任务创建等工作。其他任务创建等工作。n导航电文接收模块导航电文接收模块 主要负责从北斗卫星接收导航原始报文，接收到主要负责从北斗卫星接收导航原始报文，接收到的信息按标准的信息按标准NMEA格式进行分帧，形成独立的、格式进行分帧，形成独立的、完整的报文帧，然后通过消息队列将报文帧发送完整的报文帧，然后通过消息队列将报文帧发送给导航电文解析任务进行报文解析。

12、给导航电文解析任务进行报文解析。总体实施方案总体实施方案n导航电文解析模块导航电文解析模块 主要负责对从导航电文接收模块接收到的分帧后主要负责对从导航电文接收模块接收到的分帧后的北斗报文帧进行解析，从中获取时间、经纬度、的北斗报文帧进行解析，从中获取时间、经纬度、高度、速度等所需信息。高度、速度等所需信息。n串口通信模块串口通信模块 主要负责和控制终端进行通信，采用主要负责和控制终端进行通信，采用RS422方式，方式，主要涉及到控制终端和车载终端间的数据通信协主要涉及到控制终端和车载终端间的数据通信协议，需自己制订。议，需自己制订。总体实施方案总体实施方案n蓝牙通信模块蓝牙通信模块 主要负责和

13、控制终端进行通信，采用蓝牙方式，主要负责和控制终端进行通信，采用蓝牙方式，主要涉及到控制终端和车载终端间的数据通信协主要涉及到控制终端和车载终端间的数据通信协议，需自己制订。蓝牙通信和串口通信类似，唯议，需自己制订。蓝牙通信和串口通信类似，唯一不同的地方是蓝牙通信时需要进行蓝牙配对连一不同的地方是蓝牙通信时需要进行蓝牙配对连接工作。接工作。n短报文通信模块短报文通信模块 主要负责北斗短报文通信，支持双向通信。主要负责北斗短报文通信，支持双向通信。n导航服务模块导航服务模块 主要负责周期性上报位置信息，向控制终端提供主要负责周期性上报位置信息，向控制终端提供实时更新的位置信息用于导航。实时更新的

14、位置信息用于导航。关键技术及创新性关键技术及创新性n完成课题所涉及的关键技术完成课题所涉及的关键技术n嵌入式软件技术嵌入式软件技术n计算机网络技术计算机网络技术n北斗卫星接收和发送通信协议及算法研究北斗卫星接收和发送通信协议及算法研究n高灵敏度高灵敏度北斗软件北斗软件接收机技术接收机技术最终目标和成果形式最终目标和成果形式n最终目标最终目标n研究北斗卫星定位技术，制定北斗车载导航终端研究北斗卫星定位技术，制定北斗车载导航终端接收机解决方案，并针对车载导航设备的使用需接收机解决方案，并针对车载导航设备的使用需求和环境要求，完成某公司具备北斗定位和北斗求和环境要求，完成某公司具备北斗定位和北斗一号

15、短报文通信等功能的车载导航终端的软件。一号短报文通信等功能的车载导航终端的软件。n成果形式成果形式n北斗导航车载终端的软件一套；北斗导航车载终端的软件一套；n研究成果书面化的硕士学位论文研究成果书面化的硕士学位论文一篇一篇。技术路线技术路线n本设计按照以下本设计按照以下技术路线开展研究工作技术路线开展研究工作:n调研：了解国内外同行的进展情况，收集用户实调研：了解国内外同行的进展情况，收集用户实际需求的反馈信息际需求的反馈信息n分析：分析产品功能需求，明确其软件的设计需分析：分析产品功能需求，明确其软件的设计需求。求。n设计：根据需求分析设计软件总体方案，并详细设计：根据需求分析设计软件总体方

16、案，并详细设计软件各模块的具体功能。设计软件各模块的具体功能。n实现：在实现：在Keil uVision4下进行软件的具体实施。下进行软件的具体实施。n测试：对软件进行相关功能测试，发现错误，改测试：对软件进行相关功能测试，发现错误，改进不足。进不足。n完成：试运行后交付用户使用，并继续跟踪用户完成：试运行后交付用户使用，并继续跟踪用户的实际使用情况。的实际使用情况。论文工作的实验条件论文工作的实验条件n为了完成课题，需要以下软件平台及知识：为了完成课题，需要以下软件平台及知识：nKeil uVision4：用于下位机软件开发：用于下位机软件开发n熟悉熟悉UCOS-II实时操作系统实时操作系统

17、n熟悉熟悉C#语言语言n熟练运用以上软件熟练运用以上软件可能的困难和解决方法可能的困难和解决方法n可能困难：可能困难：n在北斗定位与导航领域缺乏相关产品开发经历，在北斗定位与导航领域缺乏相关产品开发经历，在导航在导航信息解算信息解算等核心软件算法方面专业等核心软件算法方面专业知识储知识储备薄弱。备薄弱。n应对措施：应对措施：n阅读相关资料和案例，尽快熟悉所需知识阅读相关资料和案例，尽快熟悉所需知识n向导师、同事请教疑难问题向导师、同事请教疑难问题n与项目成员相互合作与项目成员相互合作论文工作计划论文工作计划n论文工作步骤及完成时间论文工作步骤及完成时间:n文献阅读和科学调研：文献阅读和科学调研：2014.11.30n方案论证：方案论证：2015.1.30n系统实现及测试：系统实现及测试：2015.8.31n撰写论文：撰写论