（系统工程专业论文）Telematics车载导航服务终端软件的研究与实现.pdf

i i i iiiii ii i ii i ii ii iiil 17 4 5 5 3 9 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo fm a s t e ro fe n g i n e e r i n g r e s e a r c ha n dr e a i z a t i o no ft ht e l e m a t i c sv e h i c l e t h em a tc sv e hi i i n a v i g a t i o ns e r v i c et e r m i n a ls o f t w a r e m a 摘要 摘要 随着经济的发展，城市机动车辆逐渐增多，道路交通流量也越来越大，交通 拥堵现象的频繁发生，城市交通正面临着巨大的压力。另外，在社会呼吁绿色经 济、低碳生活的社会背景下，环保驾驶越来越受到人们的看重。人们希望利用最 少的时间驾车到达目的地。车载导航系统能有效地改善交通拥堵问题，并为人们 出行提供便捷服务，现已逐步成为车上的基本装备。与国外相比，我国车载导航 终端技术发展仍相对落后。大部分的车载导航软件都是基于静态交通数据信息的 导航。静态导航无法满足人们对实时交通信息获取和根据实时交通信息进行出行 规划的需求。 智能化、使用高效、操作简便的导航系统，是近年来i t s ( 智能交通系统) 领域研究的热点之一。近年的来以无线语音、数字通信和全球定位卫星的g p s 系 统为基础的t e l e m a t i c s 汽车导航服务得到了快速发展。并开始逐渐被人们应用在 互 关 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fo u re c o n o m y ，t h e r ea r em o r ec a r st h a ne v e rb e f o r e c i t y t r a f f i ci su n d e ral o to fp r e s s u r e ，b e c a u s ec i t yt r a f f i cf l o wi sb e c o m i n gb i g g e ra n d a b s t r a c t u s e df o rr e m o t es e r v i c e ，i n f o r m a t i o ni n q u i r yr e q u e s t ，v e h i c l en a v i g a t i o n ，a n d r e a l - t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o ni n q u i r yw i l lb ed e s i g n e d k e yw o r d s ：t e l e m a t i c ss e r v i c e ；v e h i c l en a v i g a t i o n ；w i n d o w sc e 5 0 ；e s u p e r m a p ； b s pd e v e l o p m e n t ；g p r sw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n i i i 广东工业大学工学硕士学位论文 目录 摘要 a b s t r a c t 第一章 绪论 1 1 课题背景 1 2t e l e m a t i c s 车载服务的发展现状 1 2 1 国外发展现状 1 2 2 国内发展现状 1 2 3 未来发展方向 1 3 本论文的研究意义 1 4 本文的目标和主要工作 1 5 论文内容安排 第二章t e l e m a t i c s 车载导航服务相关理论及关键技术 2 1t e l e m a t i c s 车载服务 2 1 1t e l e m a t i c s 系统结构 2 1 2t e l e m a t i c s 的功能特色 2 1 3t e l e m a t i c s 应用领域 2 2g p r s 无线通信技术 2 2 1g p r s 的概述 2 2 2g p r s 应用特性 2 2 3g p r s 网络结构 2 3g p s 定位技术 2 3 1g p s 基本概念 2 3 2g p s 系统组成 2 3 3g p s 工作原理 2 4 本章小结 第三章t e l e a m t i c s 车载导航服务终端软件总体设计 3 1t e l e m a t i c s 车载导航服务终端软件功能需求分 i v 目录 3 2t e l e m a t i c s 车载导航服务软件总体框架设计1 8 3 3t e l e m a t i c s 车载导航终端嵌入式操作系统的比选1 9 3 3 1 嵌入式l i n u x 方案1 9 3 3 2w i n d o w sc e 方案2 0 3 4 嵌入式g i s 开发软件的比选2 0 3 4 1a r c p a d 方案2 l 3 4 2 m a p xm o b i l e 方案2 1 3 4 3e s u p e r m a p 方案2 2 3 5 本章小结2 2 第四章t e l e m a t i e s 车载导航服务终端嵌入式操作系统的创建2 3 4 1b s p 的结构2 3 4 2b o o t l o a d e r 的设计2 4 4 2 1 启动b o o t l o a d e r 2 4 4 2 2b o o t l o a d e r 的启动阶段的设计2 5 4 3 驱动程序的设计2 9 4 3 1 驱动程序的构成分析2 9 4 3 2 流接口驱动程序的设计3 0 4 4 嵌入式操作系统的创建3 4 4 5 本章小结3 7 第五章t e l e m a t i c s 车载导航服务终端软件的设计与实现3 8 5 1t e l e m a t i c s 车载导航软件的总体结构设计3 8 5 2t e l e m a t i c s 车载导航软件的详细设计3 9 5 2 1 电子地图的操作3 9 5 2 2 车载g p s 卫星定位4 2 5 2 3 最短路径分析4 4 5 2 4 基于文字提示的车载导航4 7 5 2 5 导航终端无线通信5 0 5 3 软件功能调试与实现：5 4 5 3 1 人机界面5 4 5 3 2 电子地图操作调试5 4 v 广东工业大学工学硕士学位论文 5 3 3 路径分析调试5 5 5 3 4 文字导航调试5 6 5 3 5g p r s 短信息收发调试5 6 5 3 6 实时交通信息的接收5 7 5 4 本章小结5 8 结论5 9 参考文献6 1 攻读学位期间发表的论文6 4 独创性声明一6 5 致谢6 6 v i c o n t c n t c o n t e n t a b s t r a c t ( c h i n e s e ) 。i a b s t r a c t ( e n g l i s h ) c h a p t e r li n t r o d u c t i o n 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n d 1 1 2s t u d ys t a t eo f t e l e m a t i c ss e r v i c ei na n do u t s i d ec h i n a 2 1 2 1r e s e a r c hp r o g r e s sa b r o a d 2 1 2 2r e s e a r c hp r o g r e s sd o m e s t i c 4 1 2 3f u t u r ed i r e c t i o n s 5 1 3r e s e a r c hm e a n i n go f t h i st h e s i s 6 1 4t a r g e ta n d m a i nw o r ko f t h i st h e s i s 6 1 5c h a p t e r sa r r a n g e m e n to f t h et h e s i s 7 c h a p t e r 2r e l a t e d t h e o r i e sa n d t e c h n o l o g i e s 2 1t e l e m a t i c ss e r v i c e 9 2 1 1s y s t e ms t r u c t u r eo ft e l e m a t i c s 9 2 1 2f u n c t i o n a lf e a t u r e so ft e l e m a t i c s 1 0 2 1 3a p p l i c a t i o na r e ao ft e l e m a t i c s 10 2 2g p r sw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y 1 1 2 2 1s u m m a r i z a t i o no f g p r s 11 2 2 2f e t u r ea n a l y s i so fg p r s 1 1 2 2 3n e t w o r ks t r u c t u r eo fg p r s 。1 2 2 3g p sp o s t i o n i n gt e c h n o l o g y 13 2 3 1b a s i cc o n c e p to fg p s 1 3 2 3 2s y s t e mc o m p o n e n to f ( j p s 13 2 3 3w o r k i n gt h e o r yo fg p s 。1 4 2 4b r i e fs u m m a r y 16 c h a p t e r 3o v e r a l ls o l u t i o nd e s i g n 3 1f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n a l y s i so f t h es o f t w a r e 1 7 v 广东t 业大学工学硕士学位论文 i ii i ii i 3 2o v e r a l ls t r u c t u r ed e s i g no f t h es o f t w a r e 1 8 3 3s e l e c t i o ns c h e m eo f t h ee m b e d d e do p e r a t i o ns y s t e m 1 9 3 3 1e m b e d d e dl i n u xs c h e m e 1 9 3 3 2w i n d o w sc es c h e m e 2 0 3 4e m b e d d e dg i sd e v e l o p i n gt o o ls e l e c t i o ns c h e m e 2 0 3 4 1a j l c p a ds c h e m e 2 1 3 4 2m 印xm o b i l es c h e m e 21 ：；4 3e s u p e r m a ps c h e m e 2 2 3 5b r i e fs u m m a r y 2 2 c h a p t e r 4e s t a b l i s h m e n to f t h en a v i g a t i o nt e r m i n a le m b e d d e do s 2 3 4 1s t r u c t u r eo fb s p 2 3 4 2t h ed e s i g no fb o o t l o a d e r 2 4 4 2 1s t a r tb o o t l o a d e r ：! z i 4 2 2d e s i g no f b o o t l o a d e rs t a r t u ps t a g e 2 5 4 3d e s i g no fd r i v e r s 2 9 4 3 1r e s e a r c ho fd r i v e r s 2 9 4 3 2d e s i g no fs t r e a md r i v e r s 3 0 4 4t h ee s t a b l i s h m e n tp r o c e s so f t h ee m b e d d e do s 3 4 4 5b r i e fs u m m a r y 3 7 c h a p t e r 5d e s i g na n dr e a l i z a t i o no f t h en a v i g a t i o na p p l i c a t i o n 3 8 5 1o v e r a l ls t r u c m r ea n a l y s i so f t h en a v i g a t i o ns o f t w a r e 3 8 5 2d e t a i l e dd e s i g no f t h en a v i g a t i o ns o f t w a r e 3 9 5 2 1o p e r a t i o no ft h ee l e c t r o n i cm a p 3 9 5 2 2g p s p o s i t i o n i n g 4 2 5 2 3p a t ha n a l y s i s 4 4 5 2 4v e h i c l en a v i g a t i o nb a s e dc h a r a c t e rp r e s e n t i o n 4 7 5 2 5w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o no ft h en a v i g a t i o nt e r m i n a l 5 0 5 3r e a l i z a t i o na n df u n c t i o n a lt e s t i n go f t h es o f t w a r e 5 4 5 3 1h u m a n c o m p u t e ri n t e r f a c e 5 4 5 3 2t e s t i n go f t h ee l e c t r o n i cm a po p e r a t i o n 5 4 c o n t e n t 5 3 3t e s t i n go f t h ep a t ha n a l y s i s 5 5 5 3 4t e s t i n go f t h ec h a r a c t e r sn a v i g a t i o n 5 6 5 3 5t e s t i n go fs e n d i n ga n dr e c e i v i n gs m s 5 6 5 3 6t e s t i n go f r e c e i v i n gr e a l - t i m et r a f f i cm e s s a g e s 5 7 5 4b r i e f s u m m a r y 5 8 c o n c l u s i o n r e f e r e n c e s 6 1 p u b l i s h e dp a p e r sd u r i n gs t u d i n gd e g r e e 6 4 o r i g i n a ls t a t e m e n 6 5 a c k n o w l e d g e m e n t s i x 第一章绪论 1 1 课题背景 第一章绪论 近几年来，随着经济的发展，城市中机动车辆渐渐增多，交通需求在不断增 加，公路交通流量也越来越大，由此导致了交通拥堵的频繁发生，城市交通正面 临着越来越大的压力【- 】。在一些大城市，如北京、上海、广州市等上下班时段的 拥堵情况更是日益严重。交通拥堵的时常发生严重影响了人们的日常生活、工作， 给社会、经济的发展带来了不和谐的因素。在这种形势下以静态交通信息为基础 的静态诱导系统已不可能达到对交通流进行优化分配的目的。静态诱导系统无法 准确地判断当前的路网交通状态。静态诱导系统所显示的路径并不是真正最优的， 如果用户按照这些路径出行，很可能被诱导至严重拥挤路段而浪费大量时间并降 低用户对交通诱导技术的信任程度。现在市场上所销售的都是属基于静态导航的 系统，这种导航系统显示的规划出行路线已证实具有良好的效果，但缺点也很明 显，主要表现在：导航功能单一，自主式导航系统实现的主要功能主要是最短路 径的地图的显示，出行者从导航终端上获取的交通信息有限，数据资料不能及时 更新；而且最主要的是不能接收到路网的交通实时信息，所以不能实现真正意义 上的导航显示功能。 在当今呼吁绿色经济、环保经济、低碳经济的社会背景下，环保驾驶也越来 越引起人们的重视。人们希望以最少的能源消耗、最少的时间到达目的地。这就 要求人们能及时了解周边的实时交通信息，并动态地规划交通出行方式和路线。 随着通讯、信息技术的发展，通过路网实时交通信息的采集、交通信息服务中心 对信息的处理与决策、通过交互传播，使车载终端能显示前方道路拥挤信息。新 一代车载导航服务“t e l e m a t i c s ”成为了近年来研究的重点。t e l e m a t i c s 服务是以 有线、无线网络，g p s 全球定位技术为基础，通过传输图像、语音、视频等数字 信息技术，为行车中的驾驶员不仅提供实时的交通信息，而且还有日常生活所必 需的多种信息。t e l e m a t i c s 可以帮助驾驶者选择最佳的行驶路径、避免交通拥堵， 这样也可以有效提高车辆的燃油经济性，并降低c o ：排放，实现环保驾驶。 广东工业大学工学硕士学位论文 1 2t e l e m a t i c s 车载导航服务的发展现状 t e l e m a t i c s 技术作为2 0 世纪9 0 年代发展起来的新技术之一，在欧美日等国 家得到了快速的发展。t e l e m a t i c s 在北美以提供安防为主，在欧洲以提供导航为 主，在日本以提供交通信息为主。中国的t e l e m a t i c s 服务在这三个地区的基础上 进行综合，但核心功能依然是以导航、安防、动态交通为主【z 】。 1 2 1 国外发展现状 t e l e m a t i c s 技术在国外兴起，并在欧美日等国得到了快速的发展，研究 t e l e m a t i c s 在国外的发展，欧美日等国家的发展最具代表性。下面分别对这三个 地区的发展进行介绍。 1 欧洲t e l e m a t i c s 服务的发展 在欧洲，t e l e m a t i c s 服务主要解决道路狭窄、复杂等问题，所以服务对象主 要是汽车导航和交通信息。在欧洲，由于多国语言的需要t e l e m a t i c s 服务依国别 更形多元与复杂化，主要发展国如法国、德国、爱尔兰，意大利、荷兰、瑞典与 英国等。目前，欧盟正计划在欧洲推广e c a l l ( 紧急呼叫) 计划。该计划的具体内容 是，当车辆发生碰撞事故时，t e l e m a t i c s 服务系统会自动把事故车辆的位置及车 主身份等信息发送到警务系统，然后警务系统采取相关的救援和事故处理等事宣。 该系统将涉及到整车生产厂、t e l e m a t i c s 服务供应商、警务、医疗，甚至消防等 各个系统，需要政府以及相关救援机构共同推进。欧盟最初的计划是到2 0 1 1 年正 式实施，即所有在该年销售的新车都安装e c a l l 系统。但从目前的情况来看，推 广还有一定的难度。在目前已应用的t e l e m a t i c s 系统中，以奔驰公司的c o m a n d 系统和宝马公司的id r i v e 系统最具代表性。 奔驰公司的c o m a n d 系统( c o m a n d ：c o c k p i tm a n a g e m e n ta n dd a t as y s t e m ) 。 c o m a n d 系统通过有效的运用g p s 卫星的定位数据，实现了“d y n a m i ca u t op i l o t n a v i g a t i o n ”服务，并且综合了车内a v 系统、g s m 终端机、c a rp c 的通讯系统和娱 乐系统。通过车内g s m 终端机可以从互联网上获取新闻、天气、股票等多种生 活信息，也可以连接到家里或公司的电脑上，查寻简单的信息。 宝马公司的id r i v e 系统。宝马汽车以“走进移动数据高速公路的未来”( i n t ot h e f u t u r eo nm o b i l ed a t ah i g h w a y ) 为主题，推出了“id r i v e 系统”。id r i v e 系统可以通 1 一 2 第一章绪论 过c e n t e rc o n s o l e 的一个控制器，就能完成所有的操作。驾驶员可以一直关注周 围的交通状况。此系统不仅可以保障安全驾驶，而且可以随意设置必要的功能， 其操作方法也简单。实现了互联网、e m a i l 、交通信息、导航功能。 2 美国t e l e m a t i c s 服务的发展 在美国，汽车需要长途行驶的情况较多。当车辆在偏僻的地区发生故障而让 驾驶员处于危险时，汽车厂商可以通过t e l e m a t i c s 系统及时了解情况，并提供紧 急服务。因此，以这种安全服务为主的t e l e m a t i c s 服务得到了迅速发展。在已经 商务化的t e l e a m t i c s 服务中，最具有代表意义的是通用公司的o n s t a r 服务和福特 公司的w i n g c a s t 服务。 通用公司的o n s t a r 首次把汽车t e l e m a t i c s 终端机上的三个按键和g p s 卫星、 中央信息服务中心相互连接起来形成一个网络，提供路况介绍、远程车辆诊断、 失窃车辆报警及跟踪、紧急出动等基本服务。车内的无线网络可以收发e m a i l 和查寻天气、股票和体育新闻等多种信息。出于安全驾驶的目的，o n s t a r 选择了 语音操作，并为驾驶人员提供转换成语音的c o n t e n t s 和5 0 0 万以上附近便利设施 的信息。截止2 0 0 9 年，o n s t a r 会员数量达到了6 0 0 万。 福特公司与q u a l c o m m 公司合作，推出了w i n g c a s t 车载互联网服务，与o n s t a r 展开了竞争。w i n g c a s t 系统把所有小汽车和卡车连接成一个互联网，组成一个庞 大的汽车门户( c a rp o r t a l ) ，它的月收费标准是1o 3 0 美元。并且为安全驾驶配备 了语音操作系统。此系统通过2 0 0 条语音指令进行操作，执行指令的详细过程显 示在液晶屏幕上。在此系统里，屏幕取代传统的仪表盘，提供各种信息。过去， 驾驶员主要通过后镜了解车辆周围状况，那么现在通过摄像机就行了。不仅如此， 还可以收发e m a i l 、获得新闻、股价、天气、购物、金融等信息。安装在车上的 “t r a f f i cv i e w 系统会在紧急时刻，派急救车赶往事故地点。 3 日本t e l e m a t i c s 服务的发展 日本的路况很复杂，加上市中心的交通非常繁忙，t e l e m a t i c s 的发展是以汽车 导航系统为主。日本在t e l e m a t i c s 发展方面，在技术上和政策上都给予了大力支 持。技术方面，以k e i o 大学为主的互联网i t s 组织致力于建设为车辆提供互联 网服务的测试环境，并提供示范服务。开发以v i c s ( v e h i c l ei n f o r m a t i o na n d c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 为主的同时，应用导航技术介绍路况的基础上，致力于 道路和车辆接口称之为s m a r tc r u i s e 的开发。政策方面，从l9 9 4 年开始，通过邮 3 广东工业大学工学硕士学位论文 政厅、运输厅、警察厅、统计厅等组成的v e r t i s ( v e h i c l e ，r o a d & t r a f f i c i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 协会组织，提供i t s 及全国交通信息和导航图，大力支持了 n t td o c o m o 和t o y o t a 等公司的t e l e m a t i c s 基础设施的建设。到目前已经商用化 的t e l e m a t i c s 系统中，丰田公司的“m o n e t ”最具代表意义。 丰田公司的的“m o n e t ”提供实时的路况、交通状况、新闻、天气、加油站、 医院、停车场等信息，并可以收发e m a i l 。丰田公司的中央控制中心t m s ( t o y o t a m e d i as t a t i o n ) 管理所有的系统，管理安装m o n e t 系统的车辆和家庭、办公室等所 有车辆之间和地区之间的通讯。m o n e t 和导航系统构成了数字蜂窝电话及设备。 1 2 2 国内发展现状 我国的t e l e m a t i c s 产业与美国、欧洲及日本等国家的t e l e m a t i c s 产业相比，发 展较晚，目前刚刚处于导入阶段。在2 0 0 9 年通用和丰田在中国市场上推出o n s t a r 和g b o o k 系统的之前，中国市场上始终缺少真正意义上的t e l e m a t i c s 系统及服 务；取而代之的是各类简单性的单- - t e l e m a t i c s 艮务，如g p s 卫星定位、引路导航； 汽车网络防盗反劫报警；紧急断油断电；车辆监控与调度、远程控制和网上查车 等【3 1 。 目前，中国t e l e m a t i c s 产业遇到的最大问题是产业链的不完善及可盈利且持续 稳定商业模式还没有形成，归根到底是没有找到该产业赖以生存发展的商业模式。 由于产业链的复杂性较高，设计产业较多，使得产业链的整合难度较大。t e l e m a t i c s 产业链的整合模式处于局部整合和各自独立阶段，尚没有形成贯通上下游产业和 实现较高效率的产业链模式。另外，缺乏统一的t e l e m a t i c s 系统标准，就无法实现 不同t e l e m a t i c s 系统的互访问，降低了用户使用t e l e m a t i c s 系统的热情。同时，缺 乏标准化生产，t e l e m a t i c s 系统的成本难以降低，导致t e l e m a t i c s 只能固守在高端 领域，无法进入千家万户。 但我国拥有庞大的汽车市场与无数潜在的汽车用户，如果将来的通信运营 商、终端机制造商、汽车厂商等不同行业间紧密合作，相信会开发出多种 t e l e m a t i c s 服务并积极向市场推广。中国t e l e m a t i c s 市场潜力巨大，产业链上相 关企业之间的合作、相关政府部门与企业之间的沟通、合作，也将随着t e l e m a t i c s 市场规模的逐步扩大而不断得到加深，最终形成成功的商业模式，带动t e l e m a t i c s 产业链的有序运作，最终推动中国t e l e m a t i c s 产业的长足发展。 4 第一章绪论 与成熟的北美、欧洲和日韩t e l e m a t i c s 市场相比，中国t e l e m a t i c s 导航市场 的快速发展，已经成了中国t e l e m a t i c s 市场发展的一个重要切入点。自2 0 0 4 年到 2 0 0 8 年这短短5 年时间里，新增的车载导航用户就已经有了近百万的规模。导航 产品用户的增加，也为t e l e m a t i c s 服务的启动提供了坚实的用户基础。如今， o n s t a r 和g b o o k 的推出，又在传统静态导航的基础上，为中国汽车的未来插 上了通讯的翅膀，使的中国汽车消费者能够通过无线通讯网络，接收到更多的信 息、享受到更为全面的汽车安全、娱乐服务。 1 2 3 未来发展方向 未来以语音输出入与车载终端互动将是车载终端发展的一大趋势。至2 0 10 年大约会有3 千万辆汽车具备语音识别功能。相关报告显示，随着全球汽车产业 的发展，高科技元素在车载系统中的运用也逐渐成为大势所趋。在这其中，语音 技术在车载信息服务系统中的应用尤其迅猛，它不仅成为了驾驶者获取信息、互 动娱乐、程序操控的重要工具，而且在车载设备综合控制终端中担负着重要的角 色，在改善行车安全，提升车载娱乐价值，以及促进车载信息化效能的发挥等的 作用愈发无可替代。 未来t e l e m a t i c s 的导航技术将向更加直观，更加易用。传统的静态导航将逐 渐被动态导航所取代，导航将不断地向3 d ( 三维图形) 导航技术及实景导航技术 及在线方式发展，地图增量更新技术、动态交通信息技术将在导航技术中全面应 用。t e l e m a t i c s 终端将从产品化向服务化方向发展。 提供动态交通信息将是未来t e l e m a t i c s 服务的一项主要内容，目前我国在动 态交通信息方面依然落后于发达国家，但也通过浮动车技术、手机等方式可以获 取到实时交通信息，目前很多厂商都支持动态交通信息的读取，并在设备中已集 成此功能，随着技术的不断发展及用户日益增长的需求，动态交通信息必将成为 t e l e m a t i c s 服务的主要内容。 随着汽车与汽车电子行业的发展以及无线传输方式的成熟，汽车信息服务领 域( 如车载导航业务) 的发展已具备了坚实的基础条件。同时形成了颇为可观的市 场规模。未来，随着中国汽车与通信产业市场的高速发展，将会吸引更多国内先 行者与国外巨头们对此领域的共同关注与探索。 广东工业大学工学硕士学位论文 1 3 本论文的研究意义 目前市场上提供的导航终端系统大部分为基于静态交通信息的导航系统，这 些系统已经逐步不能满足人们对实时交通信息获取的要求。这些导航系统在城市 交通诱导方面不能提供实时、正确的交通诱导，静态诱导系统所显示的路径并不 是真正最优的。同时，已有的导航终端系统不能满足实时在线t e l e a m t i c s 车载服 务发展需求。针对已有的静态导航终端系统存在的问题，本文提出研究基于g p r s 无线网络的能够实时在线的t e l e a m t i e s 车载导航服务终端软件。此软件在无论是 在技术应用上，还是服务内容都优于目前的静态导航软件。t e l e a m t i c s 车载导航 服务终端软件研究的意义主要体现在以下两方面： ( 1 ) 对动态导航应用的支持 本文研究的终端软件，除了具有基于静态交通信息导航系统已有基本服务功 能外，还能通过无线网络实现接收由交通信息中心发布的实时交通信息，实现动 态导航服务方面的应用。动态导航主要指面向用户的路径导航服务应是根据实时 路况监控信息经过一系列的处理提供给用户的是在现有的路况情况下得到的最优 参考导航路径，在出行过程中能根据路况的实时路况信息以及有关的道路禁行信 息向用户提供添加了路段实时拥塞信息的最优路径，具有实际的应用价值。 ( 2 ) 具备车载导航服务扩展性 由于本文研究的终端具有实时在线性，所以能满足未来t e l e a m t i c s 车载导航 服务的扩展。t e l e a m t i e s 车载导航服务主要包括：车辆走行状态、车辆维修状态、 保险、车辆防盗、车辆位置查询、活动信息、地区信息、商店信息行等。另外， 实时导航终端能接入g p r s 网络，这样汽车用户可以在车上通过终端上网、聊天、 接收邮件等，该终端的集娱乐和实用性于一身，增加了其附加功能价值【4 1 。 1 4 本文的目标和主要工作 1 研究目标 本文旨在通过深入研究，实现能够实时在线的t e l e a m t i c s 车载导航服务终端 软件部分。首先，实现适合本终端的嵌入式操作系统，并开发导航应用程序。其 次，实现基于g p r s 无线通信，它的实时在线特点能满足未来车载t e l e m a t i c s 服 务的发展的扩展需求。另外，它还具有娱乐、及在网办公的功能，终端用可以利 6 第一章绪论 用些终端上网聊天，收发邮件，增加了导航终端的附加功能价值。 2 主要工作 本文的工作主要由以下几方面组成： ( 1 ) 对国内外t e l e a m t i c s 服务发展现状进行了研究。 ( 2 ) g p s 通信及采集数据的处理。本论文研究的软件是在周立功公司的 m a g i e a r m 2 7 0 开发板平台上运行的。系统通过p x a 2 7 0 提供的一个串口c o m 2 来接收g p s 模块接到的经纬度、时间、速度数据。能过软件对采集的g p s 数据 进行处理。以提供定位、导航等多方面的应用。 ( 3 ) g p r s 无线通信。系统通过p x a 2 7 0 提供的一个串口c o m l 来连接g p r s 模块。过向串口发送a t 指令来实现对g p r s 模块的控制。通过此模块可以向交 通中心服务发短信，并能通过此模块上网实时在线接收实时交通信息。 ( 4 ) 嵌入式操作系统w i n d o w sc e 裁剪、移植。本终端操作系统采用微软的 嵌入式操作系统w i n d o w sc e5 0 ，应用微软提供的p l a t f o r mb u i l d e r 来实现操作系 统b s p 的开发和操作系统的裁减、创建。最后，把生成的操作系统移植到硬件上 测试运行。 ( 5 ) 基于e s u p e r m a p 的导航g i s 应用程序的开发。导航电子地图的开发方面， 采用北京超图公司开发的e s u p e r m a p 作为二次开发工具，并结合微软的集成开发 环境e m b e d d e dv i s u a lc + + 4 0 ( e v c4 0 ) 来开发导航终端的嵌入式g i s 应用软 件。 1 5 论文内容安排 本论文主要由五章节组成： 第一章：绪论。主要对论文的研究背景、国内外t e l e a m t i e s 车载服务发展现 状、文章的研究意义进行研究分析，最后并确立了论文的研究目标和主要工作。 第二章：车载导航相关技术介绍。本论文涉及到的一些关键技术及其相关的 理论对行了介绍。包括了t e l e a m t i c s 车载服务技术、g p r s 无线通信技术、g p s 定位技术，通过这些技术和理论的介绍和研究为下文进行进一步的研究打下理论 基础。 第三章：t e l e a m t i c s 车载导航服务终端软件总体设计方案。首先，分析了车 载导航软件的功能需求，本论文研究的导航软件主要能满足了六个方面需求。接 7 广东工业大学工学硕士学位论文 着，提出了系统总体框架，它是本文研究基础。最后，实现了嵌入式操作系统和 嵌入式g i s 开发软方案选取件。 第四章：t e l e a m t i c s 车载导航服务终端嵌入式操作系统的定制。本章主要实 现了导航终端嵌入式操作系统的定制，主要包括了：b s p 的设计研究及实现、操 作系统的流程定制。 第五章：t e l e a m t i c s 车载导航服务终端软件的研究与设计。设计了导航功能 的功能包括有：电子地图操作、g p s 定位实现、路径分析、导航和g p r s 无线通 信。并通过软件的调试测试了软件设计的可行性。 第二章t e l e m a t i e s 车载导航服务相关理论及关键技术介绍 第二章t e l e m a t i c s 车载导航服务相关理论及关键技术 介绍 本论文研究的导航终端软件涉及多个关键技术，为了更好地理解和开展后续 的研究，以下几节将重点介绍本文涉及到的关键技术。 2 1 t e l e m a t i c s 车载导航服务 t e le m a t i c s 是远距离通信的电信( t e le c o m m u n ic a ti o n s ) 与信息科学 ( i n f o r m a ti c s ) 的合成词，按字面可定义为通过内置在汽车、航空、船舶、火车 等运输工具上的计算机系统、无线通信技术、卫星导航装置、交换文字、语音等 信息的互联网技术而提供信息的服务系统。也就是说通过无线