（通信与信息系统专业论文）实时交通信息接收导航终端设计.pdf

中文摘要 摘要：随着中幽现代化进程的加快，汽车的数量有了前所未有的增长，由此 带来的道路交通问题也呕待解决。发展智能交通系统可以有效的解决这个问题， 其中实时交通系统的建设是重点内容，它可以提供实时的道路交通信息，并对车 辆进行引导，从而有效的解决道路拥堵以及由此衍生的资源、环境等问题。同时， g p s 导航的广泛使用给我们的出行带来了极人的方便，但是传统的静态导航并不 能够根掘实时路况信息进行路径规划，所以设计和，：发能够接收实时交通信息并 能动态导航的终端设备成为一项很重要的工作。 本文设计了一款可以接收实时交通信息的导航终端。导航终端基于s a m s u n g 公司的$ 3 c 2 4 4 0 处理器和w i n d o w sc e5 0 嵌入式操作系统，通过g p s 与g p r s 模块分别接收卫星定位信号和实时交通信息，在经过实时交通导航软件的分析处 理后，将实时交通信息在f 乜子地图上显示并扒此进行动态导航。 文中首先介绍了实时交通系统的结构和功能，以及导航终端接收实时交通信 息的一般原理。第二章在分析了终端的功能需求后给出了其整体设计方案，包括 系统的硬件架构和主要模块的选型，并对嵌入式操作系统做了分析和选择。第三 章对w i n d o w sc e5 0 操作系统作了详细介绍，并根据所使j j 的硬件平台对 w i n d o w sc e 操作系统进彳定制和移植，主要讲述了b o o tl o a d e r 和o a l 层的丌发， 实现了w i n d o w sc e5 0 操作系统伍终端j ：的正常运行。第1 j 【j 搴在w i n d o w sc e5 0 的基础上实现了终端的通信功能，主要完成了对s i m 3 0 0 模块的调试和导航软件的 安装及测试。首先根据对实时交通导航软件的功能分析，列出了需要对s i m 3 0 0 进 行的调试工作，然后使用a t 指令完成了模块的串1 1 连接及调试、短消息的收发测 试、拨号上网和数据传输测试，并使用e v c 设计了一个可以完成u d p 传输的程 序，由此验证了终端具备接收实时交通信息的能力。最终完成了实时交通导航软 件的安装和测试，使终端可以连接服务器接收实时交通信息并可以进行动态导航。 最后总结了在设计终端系统中所做的工作，并展望了实时导航终端今后需要 改进的地方。 关键词：实时交通系统；导航终端；w i n d o w sc e5 o ；s i m 3 0 0 ；g p r s 分类号：t p 3 3 4 1 a b s t r a c t a b s t r a c t ：w i t ht h eh i g hs p e e dd e v e l o p m e n to fc h i n a - sm o d e m i z a t i o n t h e 加m b 盯o fv e h i c l e sh a sa nu n p r e c e d e n t e dg r o w t h a n dt h et r a f f i c p r o b l e mt h a tw a s b r o u g h ta l o n gi sd e m a n d i n gp r o m p t s o l u t i o n d e v e l o p i n gi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o n s y s t e m ( i t s ) c 锄s o l v et h i sp r o b l e me f f e c t i v e l y , a m o n gw h i c hr e a l t i m e t r a n s p o r t a t i o n s y s t e mi st h em a j o rc o n t e n t r e a l - t i m et r a n s p o r t a t i o n s y s t e mc a np r o v i d er e a l t i m e 呦s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o na n dg u i d ev e h i c l e s ，a n dt h u s e f f e c t i v e l ys o l v e 昀施ci a m p r o b l e ma n dr e s o u r c e sa n de n v i r o n m e n tp r o b l e m sa l o n gw i t hi t m e a n w h i l e ，w i d e l vu s e o fg p sn a v i g a t i o n b r i n g sg r e a tc o n v e n i e n c et oo u rt r i p h o w e v e r , t r a d i t i o n a ls t a t i c n a v l g a t i o nl su n a b l et op l a np a t ha c c o r d i n gt or e a l t i m er o a dc o n d i t i o ni n f o n n a t i o n 1b u s , d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fn a v i g a t i o n t e r m i n a le q u i p m e n tt h a tc a nr e c e i v e r e a l - t i m et r a n s p o r t a t i o n i n f o r m a t i o na n dr e a l i z ed y n a m i c n a v i g a t i o nb e c o m e 柚 i m p o r t a n tt a s k i nt h i s t h e s i s ，t e r m i n a l e q u i p m e n tt h a t c a nr e c e i v er e a l t i m e t r a n s p o r t a t i o n m f o r m a t i o ni sd e s i g n e d t h et e r m i n a l e q u i p m e n ti sb a s e do n $ 3 c 2 4 4 0p r o c e s s o ro f s a m s u n gc o r p o r a t i o na n dw i n d o w sc e5 0 e m b e d d e do s i tr e c e i v e ss a t e l l i t e p o s i t i o n i n gs y s t e m ss i g n a la n dr e a l t i m et r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o nb yg p s 与g p r s m o d u l e s s e p a r a t e l y a f t e ra n a l y s i sa n dt r e a t m e n tb yr e a l t i m et r a n s p o r t a t i o nn a v i g a t i o n s o r w a r e ，r e a l t i m et r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o ni s d i s p l a y e d0 nt h ee l e c t n d n i cm a p ，a n d a c c o r d i n gw h i c h ，d y n a m i cn a v i g a t i o ni sr e a l i z e d 1 h i st h e s i sf i r s ti n t r o d u c e ss t r u c t u r ea n df u n c t i o no f r e a l t i m et r a n s p o r t a t i o ns v s t e m a n dp r i n c i p l eo fn a v i g a t i o nt e r m i n a li nr e c e i v i n gr e a l t i m et r a n s p o r t a t i o ni n f o n n a t i o n d 1 s c u s s e sp r i n c i p l eo fr e a l t i m e n a v i g a t i o nt e r m i n a la n di n t r o d u c e sk n o w l e d g eo f e m b e d d e ds y s t e ma n dg p r si n v o l v e d i nc h a p t e r2 ，w h o l ed e s i g ns c h e m eo f t e n n i n a l s y s t 锄1 sg l 啪a f t e ra n a l y s i so ff u n c t i o nn e e do ft e r m i n a l ，i n c l u d i n gh 刹w a r e a r c h l t e c t u r ea n dt y p es e l e c t i o no fm a i nm o d u l e s e m b e d d e d o p e r a t i n gs y s t e mi sa l s o a n a l y z e da n ds e l e c t e d i nc h a p t e r3 ，w i n d o w sc e5 0o p e r a t i n gs y s t e mi sd e s c r i b e di n d e t a i l a n dw i n d o w sc eo p e r a t i n gs y s t e mi sc u s t o m i z e da n d p o r t e di n t ot h ee m b e d d e d s y s t e ma c c o r d i n gt ot h eh a r d w a r ep l a t f o r mu s e d d e v e l o p m e n t so fb o o tl o a d e ra n d o a l l a y e r sa r em a i n l yd i s c u s s e d i tm a k e sw i n d o w sc e5 0 o p e r a t i n gs y s t e mo p e r a t e n o r m a l l y1 1 1t h et e r m i n a l i nc h a p t e r4 ，c o m m u n i c a t i o nf u n c t i o ni s r e a l i z e db a s e do n w i n d o w sc e5 0o p e r a t i n gs y s t e m a d j u s t m e n to fs i m 3 0 0 r o o d u i ea n di n s t a l l a t i o na n d m e a s u r e m e n to fn a v i g a t i o ns o f t w a r ei sm a i n l yf u l f i l l e d f i r s t l y , d e b u g g i n gt a s k so f s i m 3 0 0a r el i s t e d a c c o r d i n gt o t h ef u n c t i o no fr e a l t i m e t r a n s p o r t a t i o nn a v i g a t i o n s o f t w a r e t h e n ，a ti n s t r u c t i o ni su s e dt or e a l i z es e r i a li n t e r f a c ec o n n e c t i o na n d a d j u s t m e n t ，m e a s u r e m e n to fr e c e i v i n ga n ds e n d i n gs h o r tm e s s a g e s ，d i a l u pa n dd a t a t r a n s m i s s i o n a n de v ci su s e dt od e s i g na p r o g r a mt h a tc a nr e a l i z eu d p 仃a n s m i s s i o n i t p r o v e st h a tt h et e r m i n a lh a v et h ea b i l i t yt or e c e i v er e a l t i m e t r a n s p o r t a t i o n i n f o r m a t i o n f i n a l l y , i n s t a l l a t i o na n dm e a s u r e m e n to fr e a l t i m et r a n s p o r t a t i o nn a v i g a t i o n s o f t w a r ei sc o m p l e t e d i te n a b l e st h et e r m i n a lt oc o n n e c tt h es e r v e rt or e c e i v e r e a l t i m e t r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o na n dr e a l i z ed y n a m i cn a v i g a t i o n e v e n t u a l l y , w o r ki n d e s i g n i n g t e r m i n a l s y s t e mi ss u m m a r i z e d a n df u t u r e i m p r o v e m e n to fr e a l - t i m en a v i g a t i o nt e r m i n a li sp r o s p e c t e d k e y w o r d s ：r e a l t i m et r a f f i cs y s t e m ；n a v i g a t i o nt e r m i n a l ；w i n d o w sc e 5 0 ： s i m 3 0 0 ；g p r s c l a s s n 0 ：t p 3 3 41 v 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用奉授权说明) 学位论文作者签名：醌牟 签字r 期：儡川年6 月1 7 只 导师签名： 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文足本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的 兑明并表示了谢意。 学位论文作者签名：飘辛 签字帆们年 月1 7 h 5 7 致谢 本论文的工作足在我的导师李兴华教授的悉心指导下完成的，李兴华教授严 谨的治学态度和科学的工作方法给了我极人的帮助和影响。在此衷心感谢两年来 李兴华老师对我的关心和指导。 李兴华教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给 予了我很大的关心和帮助，在此向李兴华老师表示衷心的谢意。李兴华教授埘于 我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。 在实验室工作及撰写论文期间，荆涛老帅对我的研究工作给予了很多指导， 感谢刺老师对我论文的审阅、给予我的帮助，使我的论文更臻完整，在此表示衷 心感谢。 李沛、杨柳、张艳丽、戴庆困、刘万志、高乾等同学对我论文中的研究工作 给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的父母及家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我 的学业。 l 引言 随着我围陶民经济的快速发展和人民生活水平的大幅提高，汽车的数黾不断 攀升，人们在享受汽车带来的方便的同时，也不得不面对交通堵塞，空气污染， 能源紧缺等问题的困扰。发达国家的长期实践证明，主要依靠修建更多道路、扩 大路网规模来解决f l 益增长的交通需求的方法，已经难以适应现代社会飞速发展 的客观要求。冈此，越来越需要利用高科技手段来改善f 1 趋严重的交通状况，从 而使得一个跨越多学科的新兴研究领域一智能交通系统( i t s i n t e l li g e n t t r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ) 应运而生。它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、 电了传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系 统而建立的一种在人范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通 运输管理系统心。i t s 能够使现有交通琏础设施发挥最人的效能，以较低的造价和 较短的时问来从整体e 提高道路交通系统的效率、安全性艉】服务质量，降低交通 拥摩，节省能源，减轻车辆以及与车辆有关的设施对环境的污染1 。i t s 涵盖了交 通管理方方面面，其中最基础、最笑键的就是要建移道路交通实时信息系统。荚、 欧、同等发达囡家在实施智能交通系统过程中，始终把道路交通实时信息系统的 建设放在f 分重要的位置。 1 1本文的研究背景和意义 中幽交通网的一项统计数据表明，中国的都r f ，甲均车速在2 0 k m h 以下，人均 每天在道路l 要消耗2 - 3 个小时，低速运转排放严蘑超标，制造了8 0 以上的空气 污染，低速行驶发动机工作在彳i 良状态f 增：| ! i n 5 0 以上能耗，拥堵造成了城市道路 利用率仅为2 0 。以北京为例，每年由于搠堵造成的损失高达1 3 0 亿，占6 d p 的3 6 。 2 0 0 8 年北京奥运会的召开也将使北京的交通面临严峻的考验。这使得建立实时动 态的交通信息系统成为一个迫切的需求。 发达国家在实时交通信息系统方面已经有了丰富的实践经验。比较成功的例 子有日本的v i c s ( v e h i c l ei n f o r m a t i o na n dc o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，道路交通 情报通信系统) 和欧洲的t m c ( t r a f f i cm e s s a g ec h a n n e l ，交通信息频道) 技术 等。 1 、日本的v i c s 系统 v l c s 是一个i t s 的成功的应用项目，只本于1 9 9 6 年丌通第一个v i c s 服务系统。 v i c s 是目前世界上规模较大，实际使用价值较高的道路交通信息系统之一，是同 本一家具有半官方性质的交通信息处理、发布中心隋1 。城市道路和高速公路的道路 交通堵塞、驾驶车辆行经道路旅行时i b j 、交通事故、道路施工、车速及路线限制、 停车诱导等交通实时信息通过道路上设置的检测装置分别由公安部门和高速公路 管理部门负责提供。v i c s 将上述收集的信息编辑、处理成为调频j r “播、电波信标、 光信标等能够发布、便于车载设备接收的交通信息，包括有文字显示型和以地理 信息系统为基础的简易图形型、地图显示型三种可供驾驶员使用的信息，截止到 2 0 0 1 年3 月，v i c s 可向包括东京都在内的2 8 个地区6 0 0 多万辆装有车载导航系统的 机动车用户提供实时交通信息服务。由于动态交通路况信息服务系统出现，同本 的车载导航设备从1 9 9 6 年的1 2 力，增长虱1 2 0 0 5 年的1 5 0 0 万台。v l c s 的使用收到了 良好的效果。如图卜1 所示为门本道路交通信息服务系统( v i c s ) 的效果图。 缪 o c c u p r e a a t s e i o n r o a d e l r a 道路利用晕 孙、 阡卜 j10 餮 动忿发南的绉况 象 仨0 携! 燃：尧 亍 选；莘在亢需增 磐胍道路懂惩矿情 况f 有级温供 蕤鼢网j l 用皋 缪一 一枞e i 髭耗 lr 黔4 0 鞔 彰平均车速 导摩，至i i ；f5 - 3 名。曰节e 4 能以上 g 蠡 簇? 图卜1f 1 本v i c s 效粜 f i g i - 1v i c sr e s u l t si nj a p a n 2 、t m c 技术 t m c 技术起源十欧洲，并经过2 0 年尼右的发展，覆盖欧洲1 4 个斟家，已经 成熟并实现商h j 。t m c 足一个动态交通信息发前i 系统，是欧洲的辅助g p s 导航的 功能系统。它足f m 无线调频系统在播报实时交通及天气信息中的一种应用，该 系统借助设置在道路上的感应线圈、汽车高速公路+ 、_ ：= 交桥上的崮定传感器以及行 驶车辆上安装的移动传感器等各种方式收集的数据，数据信息山配备t m c 的车载 无线接收终端或导航设备“无声”的接收并解码，以各种方法传达给驾驶员。能 够及时、准确和可靠地反映交通状况，并由导航软件根据该数据动态计算出对用 户最合理的行驶路线。t m c 在欧洲是成熟的车载智能交通导航技术，能实时反映 区域内交通路况，指引最佳、最快捷的行驶路线，提高道路和车辆的使用效率1 。 所以从功能而言，t m c 等系统是g p s 系统应用的延伸。t m c 导航系统可以提供 动态的路线引导，以向驾驶员预告计划行使路线上出现的问题并推算出一条备选 路线。标准的t m c 用，1 ，报文可以提供以下5 条基本广播信息：事件描述，天气状 况或交通问题及其严重程度的详细资料；受影响的位置、区域、路段或受影响的 2 点位置；方向和范围，指出影响的相近路段或点位置，以及影响的交通方向；持 续时间，问题预计的持续时间；分流建议，是否建议驾驶员寻找替选路线。 我国的实时交通信息系统研究起步较晚，且大多处于试验阶段。随着我国城 市化速度越来越快、国民经济的高速增长、全球经济一体化进程的加快、个人旅 行与休闲时间的不断增加以及人们对交通需求越来越高，对实时交通系统形成了 相当迫切的需求。在北京、上海、广州等大城市，已经丌始了实时交通信息的采 集、处理、分析、发布系统的研究与实施，并积累了宝贵的经验。许多厂商也在 积极致力于实时交通信息系统的研究与建设，有些已经投入使用并仞具规模。 公众对实时交通信息有多方面的需要。旅客需要可靠的出行信息以及高质量 的运输服务与便捷的支付手段米减少旅行时间与旅行压力、提高安全性与可靠性。 企业需要提高运营效率与服务质龟。政府需要更好地利用现有的交通运输基础设 施，提高安全性和改善环境。驾驶员需要最新的交通信息、及时的危险警告、推 荐最佳的行车线路、适宜的速度限制、在f i 利的道路与天气条件下，对；刁机的有 效支持、对紧急情况的快速反映。这些越水越高的交通需求足传统交通运输系统 所难以满足的，从而需要动念的交通信息来对用，、进行实时的服务。图1 2 表明了 公众埘实时交通信息的功能需求。 数据水源：2 0 0 7 q 交通f 占息i f l 心需求凋研报告 避免道路拥堵 i 找医院、洒店、加 油站等城市内日的地 潜在用户助能需求 琵现仃用户功能需求 寻找旅游景 等城 市外目的地 选择最短路线出行 路径引导 3 2 5 3 2 5 搿甏鬓戮鬃鹫溪甏繇麓溯3 1 ， 38 黝5 o 麓黧澎嚣麓澎麓瑷黝z ，3 2 5 琵琵藐瀚7 5 需求达到5 6 1 图! - 2 实时交通信息的功能需求 f i g 1 - 2r e a l t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o nn e e d s 实时交通系统可以为j j 户提供广泛的服务，如图1 3 所示，为从户的角度考虑， 实时交通信息的应用范围，从图中叮以看出，实时交通信息贯穿了用户出行的全 程，给用户的出行带来了很大的方便。 出行前： 最优路径选择： 山行最f t 时m 选择； 旅行f | f m 颅测： 沿途交通拥土古预测 扩展： 蒯边高速公路： 交通人气： 安防后汽乍服务； ，公交信息服务； j j | 出行中： 1 7 墨笔薹耄訾磊- 二一一一一一回 人。1 ：语音导航；二一一i 澍l 、。 前力路况； 一 动念分流建议 目的地详情： 动态乍侮信息； p o i 食淘： 紧急情况： 加油站何胃杏询： 紧急救援服务 图1 3 实时交通信息的麻川范同 f i g 1 - 3a p p l i c a t i o no fr e a l t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o n 1 2实时交通信息系统结构 一个实时交通信息系统的目的足为了实现移动交通信息的采集、路况分析及 信息发布，并能够支持丌展各种运营服务1 。如图1 - 4 所示，为一般的实时交通信 息系统所需要的结构和信息流程。 4 浮动车 观察哨 短信 电话 夸- 卜菱 图1 4 系统结构 f i g 1 - 4s t r u c t u r eo fs y s t e m 系统l l 丁分为三个部分：信息采集，路况信息分析处理，交通信息发布。 1 、信息采集 信息采集是实时交通的琏础，为系统提供广泛、全面的第一手资料。信息采 集的来源可以是多方面的，可以由信息路况信息检测员、热心听众电话以及即将 投入使用的路况信息榆测浮动午等方面米完成，并将实时路况信息进行数掂汇总、 数扼挖掘及棚应的加工、整理、分类。 2 、路况信息分析处理 信息分析是将加工整理后的实时路况信息进行深加工，路况信息经过道路匹 配j 信息过滤，将路况信息分配到不同的路况路段，在每个路况路段中，计算出 该路段的交通状况信息。从而为缓解交通j j 堵提供数据支持j 保障。 由于路况信息数据最大，信息发和集中，因此，路况分析平台通常采用多台 服务器并行计算。路况信息经过实时数据分发，广播到每一个处理单元，在每一 个处理单元中，路况信息经过道路匹配与信息过滤，把路况信息分配到不同的路 况路段，在每个路况路段中，需要计算出本路段的交通拥堵信息。路况信息包含， 车辆的速度、运行方向、所处的经纬度。如图卜5 所示为路况分析模型，由路段 的区域、转向、拥堵状态门限数据等构成，当实时路况信息传入时，本路段的状 态随输入条件变化，反映出本路段的交通状况。 在完成了各个路段的路况分析之后，还要对路况信息进行统一的存储和管理， 以备使用和发布。 息一嘎乒、_ 、 叫。；f - 】限ll- - 上 、删搠 弋竺9、一赫 ，7 行驶缓、 、慢 图卜5 路况分析模型 f i g 1 5t r a f f i ca n a l y s i sm o d e l 3 、交通信息发布 交通信息的发布是系统的最后一个环节，是直接【面向用户的。信息发布足将 分析处理过的路况信息通过各种渠道发布给社会和个人，为用户提供出行参考和 指导。 交通信息发前i 的渠道是多方面的，包括广播、i n t e m e t 、呼叫中心、s p 增值服 务、d a b 等方式。比如： ( 1 ) 交通信息服务网站 建设综合交通信息m 站，通过i n t e m e t 向公众提供多种交通信息服务，为出行 者选择出行方案、方式提供依据，利于交通网络的合理运用，并借以宣传交通法 规，减少交通违葶和交通事故，为城i 仃发展提供良好的交通环境。 ( 2 ) 交通信息广播电台 通过交通信息广播电台以d a b 爪d s d a r c 和传统语音方式为社会公众提供 实时交通运行状况信息、交通气象预报、空气质量预报、道路施工信息、公路封 路信息等信息服务。可以在现有交通广播f 乜台的基础上，通过增加播 j 时f j 平t l 频 率、扩展新的信息源、增大信息最、提高信息的时效性、实用性来逐步完善和实 施。 ( 3 ) 移动公网服务( g p r s s m s w a p ) 通过现有的移动公网为移动终端( 车载终端、智能手机、p d a 等) 用户提供 路况信息、天气预报、道路施工信息等服务，用户可以根据这些信息及时的进行 出行线路的调整。可以有效的减少道路的捌堵，为用户的出行节约时间。 1 3实时信息接收导航终端原理 在实时动态交通信息系统中，用户的实时信息接收导航终端是非常重要的一 部分，和用户联系最紧密。 6 近年来，g p s 导航技术得到了飞速的发展，从最丌始的车载导航，到g p sp d a ， 再到拥有多项功能的智能手机，g p s 导航成为炙手可热的“新奶酪”。随着国内 g p s 领域的彳i 断发展和壮大，民用手持g p s 领域的实用性和使用率f 1 益增长，实 时交通进入民用领域已经成为了一种趋势。但足，现有的大多数产品只具有单纯 的导航功能。现在，一些一商已经对其自实时导航功能的终端产品做了尝试，并 收到了良好的效果。有些产品可以接收实时的路况信息并在电子地图上显示，还 可以根据当前的路况规划行走线路，对捌堵路段进行规避。 本文的主要内容足设计可以接收实时交通信息的导航终端，该终端可以通过 g p r s ( g e n e r a lp a c k e tr a d i os e r v i c e 通用无线分组业务) 网络接收到i t s 服务器发 布的实时交通信息，并可以根据g p s - p 星的导航信号进行动态的导航。 因为终端用户只能通过无线的方式上网，所以这罩运用了中国移动提供的 g p r s 业务，使终端可以附着在i n t e m e t 上，这样就叮以实时的接收到交通信息。 作为现有g s m 网络向3 g 演变的过渡技术( 2 5 g ) ，g p r s 具有“永远在线”、“自 如切换”、“高速传输”等优点，能全所提升移动数据通信服务一1 。而且中国移动 遍布全固的g s m 网络在数据准确性上远超过f 、m 广播等载体，同时g p r s 可以最高 达到1 0 0 多k b p s 的速率更是为交通信息插上了“趔膀”，确保交通信息可以高速、 畅通无阻地送达终端设备。 系统的原理如图1 6 所示。 g p sj j 一 誓- 叁步一驴 f i g 1 6p r i n c i p l eo fs y s t e r m 导航终端的核心是一个嵌入式微处理器，承担着承担整个系统的管理、控制 和实时数据处理工作。有关嵌入式系统的内容将在1 5 中节介绍。除此之外，终端 7 的主要部分还包括g p s 卫星信号接收模块和g p r s 无线连接模块，分别用来接收 卫单导航信号和实时交通信息，这些数据统一由导航软件来处理，实现实时动态 导航服务。 1 4g p r s 简介 随着通信技术发展，g p r s 网络已成为一种可持续利用和丌发的资源。它由 英国b tc e l l n e t 公司早在1 9 9 3 年提出，是g s m p h a s e 2 + ( 1 9 9 7 年) 规范实现的内 容之一。g p r s 是在g s m 系统基础上引入新的部件而构成的无线数掘传输系统， 它的基本功能足在移动终端和i n t e m e t 网络的路山器之f h j 传输分组数据。它具有的 基于分组交换、实时在线、按流量计费、方便、性价比高的特点，越来越受到关 注，g p r s 产品在数据传输领域的应f f j 同益，“泛。g p r s 网络支持t c p i p 协议并 且覆盖面广，比起使用矩消息和超短波无线数传电台进行无线数据传输，g p r s 无 论在费用、可靠性和可实施性等方面都具有很大的优贽。 g p r s 是一种采用分组交换技术传输数据及信令的高效率数据传输方式，是区 别于原有g s m 电路交换方式的另一种数据传输方式，它利j j 存储转发原理，把不 州终端的数据分割成等长标准数掘格式，通过非专用的逻辑子信道进行数折：快速 交换，即将信息分成数掘分组或信息包，再加上目的地址、分组编n 、控制比特 等的分组头，沿不同路由进行传送，接收端按照分组编号再新组装成原始信息。 分组通信的实质足依靠高处理能力的计算机术充分利用宝贵的通信信道资源。分 组交换的基本过程是把数掘先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存 储转发的接力方式传送到目的端，而组装成完整的数据。分组交换基本上不足实 时系统，延时也不固定，但可以使 i 同的数掘传输“共用”传输带宽：有数掂时 占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源。 g p r s 作为一种新的g s m 数掘业务，它主要是在移动用户和远端的数据网络 ( 如支持t c p i p ，x 2 5 等网络) 间提供一种连接，使若干移动用，、能够同时共享 一个无线信道，一个移动用户也可以使用多个无线信道，实际发送或接收数掂包 的用户仅占很小一部分网络资源m 1 。有了g p r s ，用户的呼叫建立时间大为缩短， 几乎可以做到“永远在线”。此外，g p r s 使营运商能够以传输的数据量而不是 连接时间为基准来计费，从而使每个用户的服务成本更低。 l 、g p r s 网络的总体结构 g p r s 网络分成两个部分：无线接入和核心网络。无线接入部分在移动台( m s ) 与基站子系统( b s s ) 之间传递数据；核心网络即骨干网络在b s s 和标准数据通 信网络边缘路由器之间传递数据。 g p r s 网络构建足在原有的g s m 网络的基础上新增了两个节点：g p r s 业务 支持节点s g s n ( s e r v i n gg p r ss u p p o r t i n gn o d e ，服务g p r s 支持节点) 和g p r s 网关节点( g g s ng a t e w a y g p r ss u p p o r t i n g n o d e ，网关g p r s 支持节点) ，以及新 增分组控制单元p c u ( p a c k e tc o n t r o lu n i t ) 。g p r s 重用g s m 的基础设施，最大 限度的保护了既有投资。s g s n 是g p r s 骨干网( 连接s g s n 和g g s n 的网络称 为g p r s 骨下网) 与无线接入网之l 日j 的接口，其主要功能是对移动终端进行鉴权 和移动性管理，建立移动终端到g g s n 的传输通道，接收从b s s 传来的移动终端 分组数据。g g s n 是连接g p r s 网络与外部数据网络的节点，对于外部数据网络 来说，它就是一个路l j 器。g g s n 负责接收移动台( m s ) 发送的数据，选路送到 相应的外部网络，或接收来自外部数据网络的数据，通过隧道技术，传送给相应 的s s g n 。另外，在b s s 的b s c ( 基站予系统控制器) 中，新增了一个分组控制 单元( p c u ) ，它支持所有g p r s 空中接口的通信协议，用了二分组数掘的信道管理 和信道接入控制。g p r s 网络的总体结构如图卜7 所示。 b s s j j ? 、 f、 b t s b s cp c u 、。 n s g s n g g s n 一一一一岫e m 烈 n 幽l 一7 g p r s 网络的结构 f i g 1 7s t r u c t u r eo fg p r s n e t w o r k 2 、g p r s 工作流程 在g p r s 用户使用g p r s 业务之前，它首先要通过g p r s 附着过程将自己的 信息登记在s g s n 中。附着过程结束后，s g s n 建立了移动台的信息，并对移动台 作移动性管理，尽可能地获得移动台的位臀信息。移动台如要访问外部数据网， 需要发起p d p 上下文激活过程，通过此过程使移动台到g g s n 建立一条逻辑通路 从而可以访问外部数据网。 3 、g p r s 的主要优点 g p r s 采用分组交换技术，在现有g s m 网络上实现高速数据传输，最高数据 速率可达1 7 1 2 k b i t s 。这样的数掘速率，将可以极大地满足r 益增长的移动数据业 务需求，并可与i n t e r n e t 有效融合，实现移动i n t e m e t ，因而有很强的生命力。 其优势主要有以下几个方面： ( 1 ) 资源利用率高。g p r s 引入了分组交换的传输模式，使得原来采用电路 交换模式的g s m 传输数据方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下 9 显得尤为重要。按电路交换模式来说，在整个连接期内，用户无论是否传送数据 都将独自占有无线信道。而对于分组交换模式，用户只有在发送或接收数据期间 才占用资源，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源 的利用率。 ( 2 ) 传输速率高。g p r s 可提供高达11 5 k b i t s 的传输速率( 最高值为 1 7 1 2 k b i t s ) 。这意味着通过便携式电脑，g p r s 用户能和i s d n 用户一样快速地上 网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。 ( 3 ) 接入时问短。分组交换接入时j 1 i j 缩短为少于】秒，能提供快速即时的连 接，可火幅度提高一些事务( 如信用卡核对、远程监控等) 的效率，并可使已有 的i n t e m e t 应用( 如e m a i l 、网页浏览等) 操作更加便捷、流畅。 ( 4 ) 支持i p 协议和x 2 5 协议。g p r s 支持因特网上应用最广泛的i p 协议和 x 2 5 协议。而且由于g s m 网络覆盖【面广，使得g p r s 能提供i n t e r n e t 和其它分组 网络的全球性无线接入。 1 5 嵌入式系统简介 因为本文所做的是终端的研究，其中最藿要的就是嵌入式技术，所以此节将 简要介绍嵌入式系统。 近年来，嵌入式产品得到了很好的发展和广泛的应用，以其体积小、功能多、 支持以太网技术等优点而成为计算机控制领域中的热点。嵌入式系统的迅速发展 推动i t 行业进入了一个崭新的阶段，它是将先进的计算机技术、半导体技术、电 子技术和各行、j k 的具体应用相结合的专用产品，这一点决定了它必然足一个技术 密集、高度分散、不断创新的知识集成产业。而嵌入式操作系统的出现人大提高 了系统丌发的工作效率。目前，常见的嵌入式操作系统有l i n u x 、p a l mo s 、w i n d o w s c e 等。其中w i n d o w sc e 足微软推出的一款面向嵌入式应用的操作系统，它继承 了w i n d o w s 家族优秀的图形用户界面，是一款多任务、模块化、实时性能好、通 信能力强大且支持多种c p u 的操作系统。智能交通系统对产品的要求比较严格， 而嵌入式系统产品的各种优势都可以非常好地符合要求。对于嵌入式一体化的智 能化产品在智能交通领域内的应用已得到越来越多的人的认同旧1 。 1 、嵌入式系统概念 嵌入式微控制器技术的出现给现代工业控制领域带来了一次新的技术革命。 由嵌入式系统最明显的优势就是可以嵌入到任何微型或小型仪器设备中。 嵌入式 系统被定义为：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应于 应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌 l o 入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术、电子技术和各个行业的具体应用 相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、 不断创新的知谚 集成系统。 2 、嵌入式系统的组成 嵌入式系统作为一类特殊的计算机系统，自底向上包含有3 个部分： ( 1 ) 硬件环境硬件环境是整个嵌入式操作系统和应用程序运行的硬件平台， 不同的应用通常有不同的硬件环境。硬件平台的多样性是嵌入式系统的一个主要 特点。 ( 2 ) 嵌入式操作系统嵌入式操作系统完成嵌入式应用的任务调度和控制等 核心功能。具有内核较精简、可配置、与高层应用紧密关联等特点。 ( 3 ) 嵌入式应用程序嵌入式应用程序运行于操作系统之上，利用操作系统 提供的机制完成特定功能的嵌入式应用。不同的系统需要设计不同的嵌入式应用 程序。 3 、嵌入式系统的特点 嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的，所以嵌入式系统的核心部 件，嵌入式微处理器的功耗、体积、成本、处理能力和电磁兼容性等方面均受到 应用要求的制约。嵌入式系统的硬件和软件设计都必须精心考虑，对芯片配臀进 行裁剪和添加j 。能达到理想的性能。由- j 嵌入式系统和具体应用有机地结合在一 起，具有较长的牛命周期。嵌入式处理器的应用软件是艾现嵌入式系统功能的关 键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用汁算机有所不同，主要 有以下几点： ( 1 ) 软件要求固念化存储为了提高执行速度和系统可靠性，嵌入式系统中 的软件一般郜固化在存储器芯片或嵌入式微控制器本身中，而不是仔贮于磁盘等 载体中。 ( 2 ) 软件代码要求高质蹙、高呵靠性在嵌入