面向车载智能定位系统的研发及应用毕业设计论文.docx

学号： 11034020334毕业设计说明书面向车载智能定位系统的研发及应用Researchand application ofintelligentvehiclepositioning system学院:计算机与电子信息学院 专业:电气工程及其自动化 班级: 电气11-3 学生: 指导教师（职称）: 设计时间: 2015 年 1 月 1 日至 2015 年 6 月 7 日广东石油化工学院本科毕业设计诚信承诺保证书本人郑重承诺：面向车载智能定位系统的研发及应用毕业设计的内容真实、可靠，是本人在熊建斌指导教师的指导下，独立进行研究所完成。毕业设计（论文）中引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处，如果存在弄虚作假、抄袭、剽窃的情况，本人愿承担全部责任。 学生签名： 年 月 日专业负责人批准日期 毕 业 论 文 任 务 书院（系）： 计算机与电子信息学院 专业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气11-3班 学生： 学号： 一、毕业论文课题 面向车载智能定位系统的研发及应用 二、毕业论文工作自 2015 年 1 月 1 日起至 2015 年 6 月 7 日止三、毕业论文进行地点 广东石油化工学院实验室 四、毕业论文的内容要求：内容： 车载智能终端系统和车载定位系统建设。1.车载智能终端产品；2.专业的手机端管理软件；3.稳定可靠的云端服务系统；4.智能交通子系统分解；最终的成果：（1）系统方案的设计；（2）硬件平台设备的购买以及硬件平台的搭建；（3）写好毕业设计说明书； 指导教师 接受论文任务开始执行日期 年 月 日学生签名 摘要摘要随着我国科研自主研发水平的不断提高，我国的北斗卫星导航系统的性能也不断的完善，所以自主研发出一款具有完全知识产权的北斗卫星车载导航终端是符合我国发展战略的，且具有十分重要社会意义与非常广阔经济的前景。这不仅仅能使我国逐渐地摆脱对外国卫星导航核心技术的依赖，也能够缩小我国与国外发达国家在卫星导航系统的关键技术领域上的差距，同时这也是符合我国在智能交通系统方面的一个发展规划，能在一定的程度上提高对车辆管理的效率与汽车行驶的安全性。本论文意在设计出一款基于北斗导航卫星系统的、具有较高实用性的，操作简便且价格较低的小型汽车定位系统。这个定位系统的一个主要功能是可以接收我国的北斗卫星传回来的信号，并且能够对卫星信号进行相应的处理，再然后就是根据卫星信号在液晶显示屏显示出当前的位置等信息，并通过 GPRS 功能模块来将定位信息进行回送。由于接收到的北斗定位信息的格式是属于 NMEA0183 协议，所以处理北斗卫星信号的主要目的是提取卫星信号中经纬度和时间等信息，然后显示功能模块就会将格式化过的数据信息在液晶显示屏中显示用户所在的位置，GPRS 功能模块也能使得用户可以通过手机接收到位置信息。这个系统能够在北斗系统还没有对用户开放短消息服务的情况下使用 GPRS 模块将信息进行回送。这个系统在实现中要考虑到硬件以及软件的设计，其中硬件为软件的载体，硬件的设计好坏将会直接影响到系统的质量。硬件的设计从基本的电路原理图的设计开始，直到最后制作成 PCB 板图。软件的设计部分主要是关于定位信息的接收程序、定位信息的处理程序、液晶屏的显示程序与 GPRS 模块的通信程序设计。关键词：北斗，定位系统，GPRSIAbstractAbstractIn recent years, with the continuous development of Chinas self-developed Beidou satellite navigation system,developed a new generation of national Beidou satellite vehicle navigation terminal system is of great significance and broad prospect,to a large extent can not only get rid of the dependence on foreign satellite navigation system ,for a key initiative in the field of satellite navigation technology,but also inevitable trend of the development of Intelligent Transportation System,can greatly improve the efficiency of traffic management and travel security.This paper aims to design a small positioning system based on Beidou that is practical, easy to operate and very cost-effective. It can be able to receive signals from the Beidou satellite,and process the signals and then displays information such as the location on the LCD screen.It enables loopback location information via GPRS modules. The format of location information is NMEA0183 protocol.The procedure of processing signals is to extract longitude,latitude and time information.The display module will display the formatted data on LCD.GPRS function module allows users to get location information via mobile phones. Under the circumstances that Beidou doesnt open short message service to the public,can use GPRS module to achieve loopback information.Implementation of the system needs to consider the hardware and software design.Hardware provides a carrier for software and hardware design is directly related to the quality of the system.Hardware design begins from the most basic circuit schematic design,finally made into a PCB board.The part of software design mainly includes receiving information,processing information, and displaying information on LCD and GPRS communications module.Keywords: Beidou, Positioning system, GPRSI目录目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 研究的背景与意义11.2 国内外智能交通的发展现状11.3 国内外导航卫星发展现状21.3.1中国北斗卫星导航系统21.3.2 美国GPS全球定位系统31.3.3 欧盟的“伽利略”卫星导航系统41.3.4 俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）卫星导航系统51.4 论文的结构安排5第2章 智能车载定位终端的总体设计框架72.1智能交通系统架构的分析72.2 智能车载终端系统的分析82.3 智能车载终端设计所用的技术92.3.1 北斗卫星导航定位技术102.3.2 汽车信息采集技术112.3.3 GPRS无线通信技术112.3.4 射频识别（RFID）技术122.4 本章小节12第3章 车载定位系统的硬件设计133.1 UM220-III N模块133.2 电源模块设计163.3 定位模块的电路设计173.4 GPRS 通信模块的电路设计183.5 射频识别（RFID）模块的电路设计193.6 本章小结20第4章 车载定位模块的软件设计214.1 主体流程设计214.1.1 接收定位信息234.1.2 AT 指令244.1.3 GPRS模 块发送数据254.2 卫星显控软件简介264.2.1卫星显控软件CDT的描述264.2.2 软件安装及配置264.3 软件u-center的描述284.4本章小节30第5章 小型定位系统测试315.1 项目测试方法315.1.1 项目测试315.1.2 硬件测试325.2 软件测试335.2.1 卫星显控软件CDT的测试335.2.2 软件u-center的测试355.3本章小结36总结与展望37参考文献38致谢39附录40第1章 绪论第1章 绪论1.1 研究的背景与意义由于我国国民经济规模的不断扩大以及城镇化速度的加快，我国拥有的机动车总量也随之不断增加，但这必然地导致了交通拥挤和道路堵塞程度的越来越严重。智能交通系统（Intelligence Transportation System,ITS）的应用在很大的程度上让此类问题的发生得到缓解。ITS是新型汽车信息电子产品的代表之一，它是将导航定位技术、数据通信技、信息技术等先进的技术综合地运用于城市交通，从而建立起一种全方位的，高效、实时、准确的运输管理系统。车辆的卫星定位技术是ITS的核心部分，也是ITS建设中积极研究和开发的关键技术之一，而目前我国的智能交通基本都是依赖美国的全球定位系统（Global Position System,GPS）。目前由我国自主研制的北斗卫星导航（BDS）系统的发展十分迅速，北斗卫星导航系统已于2011年12月27日开始提供导航和授时服务，BDS基本上满足交通运输、抗震救灾、渔业、测绘等行业，以及大众的需求。我们相信在不久的将来北斗卫星导航系统会取代GPS，应用于我国的智能交通系统中。1.2 国内外智能交通的发展现状美国的ITS真正进入系统化、全面、有序的发展阶段是上世纪的90年代。1990年美国的运输部门成立了智能化车辆道路系统（IVSH）组织（在1994正式更名为ITS），1991年美国制定了路上综合运输效率化法案，进而使IVSH/ITS的研究和建设得到了政策和资金的支持。1998年美国制定的面向21世纪的运输平衡法案，让其在智能交通方面发展从路上综合运输效率化法案确定的七大系统领域转向商用车辆ITS基础设施、城市ITS基础设施、乡村ITS基础设施以及智能车辆行动计划四大项目领域，推动了ITS的实施、实现了ITS与现有的交通系统的融合。美国又在“9.11”事件之后将智能交通的建设转向交通安全防御、系统性能、交通管理和用户服务四个方面。日本的智能交通的研究与应用也世界上的先进水平。日本于20世纪70年代组织了“动态路径诱导系统”的实验，后来又相继完成了路车间通信系统、交通信息通信系统、广区域旅行信息系统、超智能车辆系统以及新交通管理系统的研究。1994年1月日本成立了“道路交通-车辆智能化推进协会（VERTIS）”,使日本在ITS领域中的技术、产品的研究及开发都得到发展。1995年后日本大力发展道路交通信息通信系统（VICS），该系统可通过GPS导航设备、无线以及广播系统向司机提供实时路况信息与交通诱导信息，目前该系统已经覆盖了日本约80%的地区。另外，还有英国的SCOOT系统，新加坡的高速公路监控及信息诱导系统（EMAS），澳大利亚的最优自动适应交通控制系统（SCATS）,欧洲的TELEMATICS计划等智能交通系统。我国虽然在智能交通系统方面的起步比较晚，但发展十分迅速。在制定科技发展“九五”计划于2010年长期规划时，交通部就将ITS的发展列入计划。现在，我国已经完成了“中国ITS标准体系框架研究”、“中国ITS体系框架”、“智能运输系统发展战略研究”等ITS项目。为了把智能交通领域的研究成果转化为实体经济，科技部在“十五”期间开始实施“智能交通系统关键技术开发和示范工程”，来研究符合我国基本国情的智能交通系统的发展模式与技术。“十一五”国家科学发展规划将“智能交通技术集成应用示范”列为我国在智能交通领域的重大发展项目。该项目意在开发大型高速公路、水运、铁路交通运输智能应用系统，多样化的交通信息管理与服务系统，实现交通控制的可视化，交通信息服务的个性化，交通运输的智能化。1.3 国内外导航卫星发展现状1.3.1中国北斗卫星导航系统北斗卫星导航系统是由我国自主研制开发的，目前该系统还只是能够提供区域性的服务，还要很久的一段时间之后才有可能在全球的范围内提供服务。北斗卫星导航系统由三部分组成，第一部分为空间段，第二部分为地面段，第三部分为用户段。空间段由35颗卫星组成的卫星群构成，并且这些卫星运行在不同的轨道上。地面段由不同的站点组成，根据这些站点功能的不同可以将其分为三类，分别为主控站、注入站以及监测站。用户段是指用户终端，实质上就是北斗接收机。北斗卫星导航系统的示意图如图1.1所示。图1.1 北斗卫星导航系统示意图无论是在民用还是在军用领域中，北斗卫星导航系统都发挥着巨大的作用，但是在目前，该系统在实际的应用中还存在着很多的不足。主要包括以下几个方面：（1）该系统的应用不够充分。北斗卫星导航系统的负荷达到了百万级，但目前的产品用户却还是比较少，这就造成了很大的资源的浪费。由于北斗卫星导航系统的应用才刚刚起步不久，所以还没能够形成规范的产业链；（2）北斗接收机的价格较为昂贵，这使得北斗卫星导航系统在与其他的导航系统竞争时处于劣势。北斗卫星导航系统的接收机具有收发功能与通信功能，它的应用优势其实是比较明显的，但这也导致了它较高的成本，这使得很多的用户难以接受；（3）用户终端设备的研发还是比较落后。一方面是由于北斗卫星导航系统的研发难度比较大，需要集中很多的人力物力攻克大量的难题，因此导致了北斗终端设备的研发不能够与该系统的研发实现完全同步。另一方面就是用户终端的研发难度也是比较大，加上研制单位一般都独自研发，这导致了科研力量过于分散，因此不能合理地分配科研资源进行难点的攻关。还有一方面的是国内对于硬件芯片生产的基础比较差，很多芯片都需要进口，但是进口芯片一般都是比较贵的，这就在某种程度上拉高了生产和研发的成本。以上的各种问题都对北斗用户终端设备的研发产生的影响。1.3.2 美国GPS全球定位系统GPS卫星示意图如图1.2所示。图1.2 GPS卫星示意图在卫星导航系统方面，美国的GPS系统一直处在霸主地位，而且美国的GPS系统一直处在不断的更新之中。GPS导航系统的应用在世界的无线电产业中的地位一直都非常重要。随着技术的不断更新以及应用需求的不断增长，GPS系统的优势越来越明显，它所具有的定位导航、授时校频以及精密测量等功能十分强大。GPS系统在很多个行业的应用都十分广泛而且它的发展前景也十分的被业界看好。GPS导航系统是目前最完善也是最可靠的导航系统，它具有很高的定位精度，性能也很优异，并且应用也十分的广泛。随着软件与硬件条件的不断发展，GPS在各个领域都取得了长足的发展并且已经深入到了国民的经济与生活的方方面面。中国在很久以前就已经引进了GPS定位技术并且广泛地应用在车辆定位方面，另外在陆地与海上的测量等其他方面也常常使用。GSM数字移动通信系统也已经在中国得到广泛的应用，该系统所提供的解决通信网络瓶颈的短消息服务在很大的程度上对于GPS车辆跟踪系统的研发提供了帮助。在国内的市场方面，卫星导航系统的应用有非常广阔的前景而且已经形成了庞大的用户群，随着我国的GPS市场的开发程度越来越高，使得了GPS成为高新技术产业。1.3.3 欧盟的“伽利略”卫星导航系统伽利略卫星导航系统如图1.3所示图1.3 伽利略卫星导航系统示意图“伽利略”卫星导航系统目前已经有4颗卫星被送入太空，能提供地面的三维定位服务，但是该系统还处在测试阶段。“伽利略”卫星导航系统主要是应用在民用方面，提供免费的服务信号而且该系统还可以兼容其他的卫星导航系统。因为“伽利略”卫星导航系统能与其他的导航系统兼容，所以该系统需要一种可以同时接收多个系统信号的接收机，用户通过该接收机就可以获取到各种卫星导航系统的数据，并通过整合这些数据以达到定位和导航的目的。尽管伽利略的预想目标很先进，但是目前伽利略计划的执行却出现了许多问题。由于欧盟成员国对该项目规模和投资一直存在分歧，因此使项目启动就耽搁了几个月的时间，后又因种种原因使该计划一延再延，欧空局(ESA)计划投资3000万欧元的抢占频率的GIOVE-A2也未能如期发射。1.3.4 俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS）卫星导航系统格洛纳斯卫星示意图如图1.4所示图1.4 格洛纳斯卫星示意图格洛纳斯卫星导航系统和美国的全球定位系统一样可为全球的海上、陆地上、空中以及近地空间的用户提供全天候、高精度的三维速度、三维位置以及实时时间等信息，这样不仅能为飞机、舰船、装甲车、坦克、炮车以及汽车等提供十分精确的导航服务；也能够在精密制导导弹、各个部队之间的实现机动和配合、使用武器系统对敌方实施精确打击等方面得到广泛的应用。另外，格洛纳斯卫星导航系统在陆地以及海洋测量、地质探测、邮电通信、石油勘察、灾害预报、交通管理等各种领域得到了越来越广泛的应用。GLONASS的应用在一定的程度上打破了美国对世界范围内卫星导航服务笼断地位，并且GLONASS与GPS的兼容使用还可以提高定位的精度以及让用户得到更好的服务体验。1.4 论文的结构安排第 1 章 介绍了本论文的研究背景国内外智能交通的研究现状以及国内外卫星导航系统的发展现状，说明设计一款智能车载导航系统的必要性及意义。第 2 章 给出了关于智能车载终端的总体设计框架，介绍了设计车载终端系统用到的相关技术，主要包括北斗卫星导航定位技术、汽车信息采集技术、GPRS无线通信技术以及射频识别（RFID)技术等。第3章 介绍了设计车载定位系统所用到的硬件，包括UM220-III N模块、电源模块、定位模块、GPRS 通信模块以及射频识别（RFID）模块等。第4章 对设计中所用到卫星显控软件CDT以及软件u-center进行了详细的介绍。第5章 介绍了系统硬件的测试方法以及软件的调试结果。39第2章 智能车载定位系统的总体设计框架第2章 智能车载定位终端的总体设计框架2.1智能交通系统架构的分析智能交通系统一般可以划分为交通信息处理系统、路况信息收集系统、远程监控管理系统、智能车辆管理和服务系统、交通信息发布及查询系统、辅助系统六个组成部分。（1）交通信息处理系统。该系统为ITS系统的核心部分，它主要承担路况信息的处理与储存，这个系统通过采用数据处理算法对道路的信息进行分析与处理，然后再通过GIS系统、车辆信息登记系统、天气预报系统、静态路况信息系统等对目前的交通状况做出分析然后将结果存进数据库。（2）路况信息收集系统。它通过先进的信息处理技术、传感器技术、嵌入式技术采集当前的道路以及车辆的信息并且将这些信息传到交通信息处理系统。包括路面压力传感器、车辆测速雷达、自动事故检测系统、动态交通信息收集系统等等。（3）远程监控管理系统。该系统是ITS的决策中心，城市交通管理部门通过远程监控管理系统这个平台实时地监控交通状况并及时地疏导交通拥堵的地段，对于特定的事件采取相应的管制措施从而达到优化交通资源配置的目的。物流公司能够通过这个系统远程地监控运输车辆，并且根据交通状况调整车辆的运输流线。（4）智能车辆管理和服务系统。该系统包括动态路径诱导系统、自适应交通信号灯控制系统、智能交通执法系统、不停车收费系统、紧急事故救援系统、智能停车场等等。它真正实现了道路交通与管理的智能化及自动化。（5）交通信息发布及查询系统。该系统将交通道路信息通过交通广播、交通路况信息网以及电子情报板等向司机发布实时地交通道路信息。（6）辅助系统。该系统主要包括无线通信系统、卫星导航系统、天气预报系统、车辆信息管理系统、地理信息系统（GIS）等能为智能交通提供有关信息的系统。ITS已经成为智能交通系统在未来的一个重要发展方向，它是结合当前最先进的计算机技术、电子传感技术、控制技术、数据通讯传输技术、信息技术，再将它们有效地集成以及运用在地面的智能交通管理系统之上，并建立其一个能够在全方位的大范围内发挥积极作用的，准确、实时还有高效的综合性智能交通管理系统。ITS能够十分高效地运用现有的交通设施、减少的交通污染以及减少道路交通的负荷、保证行车的安全进而在很大的程度上提高了道路运输的效率。21世纪一定会是道路交通迈入智能化管理的世纪，人们将会采用一种先进的智能交通综合管理系统。能够使车辆智能地在道路上行驶，公路会通过自身的智能化将交通状态调整到最佳，借助于智能交通管理系统，管理人员能够对实时地了解车辆的行踪以及道路交通的现状。ITS系统的发展趋势是向广域化、集成化的方面发展，以前专门为应用而设计的智能车载终端已经慢慢地无法满足用户的需求，因此研究出一款具有汽车行驶路径记录、汽车的定位导航、车辆的远程调度与监控以及辅助驾驶等功能的智能车载终端是智能交通管理系统发展的必然选择。2.2 智能车载终端系统的分析智能车载终端融合了卫星定位技术、里程定位技术及汽车黑匣技术，能用于对运输车辆的现代化管理，包括:汽车行驶安全的管理、系统运营管理、提供的服务质量管理、智能调度管理、电子站牌管理等。系统的主要功能：（1）实现对车辆实时的动态的监控管理，通过GIS系统实时地、准确地显示车辆的运行状态，包括：车辆行驶速度、车辆行驶里程、车辆到站以及离站的时间、经过的站名、车辆行驶的路段、汽车是否堵车、车辆是否发生故障、车辆超速警报以及自动报站等。能够应用于对轿车、公交车、客车以及物流车辆的智能管理；（2）能够通过GIS系统对车辆行驶状态进行实时地定位及监控、以及实现在交通枢纽站对车辆进行智能调度；（3）可以实时地、准确地对电子站牌显示信息进行控制；（4）智能车载终端是具有对驾使人身份的辨别功能，每个驾使人员都会有一张存储着本人身份信息的IC卡，由于车载智能终端的输出能直接地控制车辆的启动系统，因此只有在车载智能终端对驾使人的身份进行辨别并得到授权后，驾使人才能够成功地启动车辆；（5）智能车载终端也具有自动地采集以及存储公交一卡通的刷卡信息的功能，信息在经过处理后就能直接地发送到控制中心，因此不必再需要工作人员亲自地上车进行信息的采集；（6）智能车载终端拥有卫星定位的功能，使终端具有卫星定位与里程定位这两种不同的定位功能，以适应用户在不同场合的需求；（7）智能车载终端还应配备有针对应急事件的处理装置，但车辆在出现超速行驶以及疲劳驾驶时智能车载终端就会自动向汽车驾驶人员发出警报。如遇到严重的应急事件（如车祸、火警等），驾乘人员启动终端的某些特定装置时，车载终端就会自动发送位置信息以及求救信息到110、119、120等中心。车载终端的功能如表2.1所示表2.1 车载终端的功能表1定位功能当前位置的实时定位位置信息的报送2无线通信功能可以支持基于通用CDMA、 GSM、WCDMA或其他无线通信网络传输机制下的通信模式之一3信息采集功能采集指定的位置信息采集的行驶速度采集驾驶人信息采集车辆参数视频信息、音频信息、图像信息4报警功能人工报警超速报警疲劳驾驶报警停车超时报警5车载终端参数设置设置初始里程设置时间设置脉冲系数设置车辆信息设置安装日期6人机交互车载终端通过显示设备、语音设备、蜂鸣器、信号灯等向驾驶员提供实时信息，驾驶员可以通过按键、遥控器等方式操作终端由表 2.1 可以知道，车载终端的功能是以汽车定位、速度测量、时间、无线通信技术、车辆参数信息采集为基础，然后还要结合相关的数据处理技术和多媒体、语音技术来实现的。另外，为了实现车辆的自动识别功能、动态路径车辆诱导功能、智能停车场功能以及高速路口不停车收费功能等方面的需求还要在终端设计的时候集成射频识别（RFID） 技术，来使得车载终端与路边的智能车辆管理服务系统之间能够实现短程无线通信。2.3 智能车载终端设计所用的技术由以上对智能车载终端和智能交通系统功能需求的分析可以知道智能车载终端的组成包括北斗卫星导航定位功能、汽车行驶记录仪功能、通过 GPRS 网络实现汽车的监控功能、通过射频识别技术来实现车辆的短距离无线通信与自动识别功能。2.3.1 北斗卫星导航定位技术北斗卫星定位系统的基本原理图如图2.1所示是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置北斗卫星定位系统接收机，可以测定北斗卫星定位系统信号到达接收机的时间t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：图2.1 北斗卫星定位系统的基本原理图(X1-X)2+(Y1+Y)2+(Z1-Z)21/2+c(Vt1-Vt0)=d1 (2-1)(X2-X)2+(Y2+Y)2+(Z2-Z)21/2+c(Vt2-Vt0)=d2 (2-2)(X3-X)2+(Y3+Y)2+(Z3-Z)21/2+c(Vt3-Vt0)=d3 (2-3)上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=cti (i=1、2、3、4)。di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。c为GPS信号的传播速度（即光速）。四个方程式中各个参数意义如下：x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vto为接收机的钟差。由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 2.3.2 汽车信息采集技术汽车信息采集技术主要包括车辆身份信息采集与车身参数信息采集这两个部分。车身参数信息主要包括时间、车辆行驶速度、车身传感器信息与开关量/模拟量。汽车行驶速度的测量方法包括使用卫星信号测速、速度传感器和测量车辆脉冲参数三种。开关量/模拟量是指车门、车灯、油量、刹车信息采集，这些信息与车速、时间等组成了车辆事故的疑点信息。一般的汽车上都会配有CAN总线技术去解决汽车上的电子设备与传感器的信号传输问题。但每个汽车生产厂家的CAN 总线数据通信协议并没有形成统一的标准，一般车载终端是采用数据透传的方式将 CAN 信息上传到远程监控平台，然后依据使用的 CAN 通信协议进行解析进而达到车辆故障远程诊断的目的。2.3.3 GPRS无线通信技术GPRS是一种新的移动数据通信业务，在移动用户和数据网络之间提供一种连接GPRS采用分组交换技术，不仅每个用户能够同时地占用多个无线信道，而且同一无线信道同时又可以被多个用户所共享，这样就可以有效地提高了资源的利用率，使得数据传输速率高达160Kbps。GPRS技术具有数据分组传输以及接收的功能，这就能够实现用户的永远在线功能以及按使用的流量收取费用，使得服务成本的大幅度降低。GPRS工作时是通过路由管理来进行寻址和建立数据连接的，而GPRS的路由管理表现在以下3个方面：移动台发送数据的路由建立、移动台接收数据的路由建立、移动台处于漫游时数据路由的建立。对于上面的第一种情况，当移动台产生了一个分组数据单元(PDU)，在这个PDU经过了SNDC层处理之后就被称为SNDC数据单元了。然后经过LLC层处理为LLC郑通过空中接口送到GSM网络中移动台所处的SGSN。SGSN把数据送到GGSN。GGSN把收到的消息进行解装处理，转换为可在公用数据网中传送的格式(如PSPDN的PDU)，最终送给公用数据网的用户。为了提高传输效率，并保证数据传输的安全，可以对空中接口上的数据做压缩和加密处理。在第二种情况中，一个公用数据网用户传送数据到移动台时，首先通过数据网的标准协议建立数据网和GGSN之间的路由。数据网用户发出的数据单元(如PSPDN中的PDU)，通过建立好的路由把数据单元PDU送给GGSN。而GGSN再把PDU送给移动台所在的SGSN上GSN把PDU封装成SNDC数据单元，再经过LLC层处理为LLC帧单元，最终通过空中接口送给移动台。第三种情况是一个数据网用户传送数据给一个正在漫游的移动用户。这种情况下的数据传送必须要经过归属地的GGSN，然后送到移动用户A。2.3.4 射频识别（RFID）技术射频识别(RFID)技术是一种通信技术又被称为无线射频识别，能够通过无线电信号识别指定的目标并对其的相关数据进行读写，因此不再必需要识别系统与特定目标之间建立连接。射频的频率一般在1-100GHz之间，它可以应用于短距离的识别通信方面。射频识别系统最重要的优点是非接触识别，它能穿透雪、雾、冰、涂料、尘垢和条形码无法使用的恶劣环境阅读标签，并且阅读速度极快，大多数情况下不到100毫秒。集成 RFID 技术的车载终端可用于高速路口不停车收费系统、道路车流量统计、车辆自动识别/追踪、动态路径车辆诱导系统、智能停车场等功能，符合未来智能交通系统发展的要求。2.4 本章小节本章通过对智能交通系统的简单分析，针对目前市场上现有的车载终端的功能不足，提出基于GPRS 技术的车辆远程监控调度和数据采集方案。并针对现有车载终端无法与ITS系统之间进行有效的信息交互的缺陷提出使用 RFID技术实现车载终端与路边车辆管理服务系统之间的短程无线通信的方案。本文所要设计的智能车载终端主要有汽车行驶记录仪功能、北斗卫星导航定位功能、车辆远程监控功能，第3章 车载定位系统的硬件设计第3章 车载定位系统的硬件设计3.1 UM220-III N模块UM220-III N 双系统高性能 GNSS 模块，基于公司具有完全自主知识产权的双系统多频率高性能 SoC 芯片，能够同时支持 BD2 B1、GPS L1 两个频点。UM220-III N外形尺寸紧凑，采用 SMT 焊盘，支持标准取放及回流焊接全自动化集成，尤其适用于低成本、低功耗领域。UM220IIIN 模块外观如图3.1所示。图 3.1 UM220IIIN 模块外观UM220IIIN 模块关键指标如表3.1所示表3.1 UM220IIIN 模块关键指标电源电压+3.03.6VDC电压波纹50Mv p-p功耗350mW(典型值)射频输入频率 15591577MHz驻波比1.5输入阻抗50天线增益1040dB物理特性尺寸30*40*4mm环境指标工作温度-40+85存储温度-45+90输入/输出数据接口UART3 个 UART, LVTTL 电平. 波特率 1200230400bpsGNSS性能频率BD2 B1GPS L1首次定位时间TTFF冷启动：35s热启动：1s重捕获：Edit，弹出对话框。在该对话框中，为接收机配置串口号及其波特率，可以使用缺省设置，也可以根据用户需求重新配置。推荐采用9600bps。如图4.4所示。图 4.4 串口配置步骤五：选择 Receiver-Open打开和建立CDT与接收机间的串口通信连接，系统会首先获取板卡信息：如图4.5所示。图 4.5 获取板卡信息连接成功后，默认窗口显示当前卫星状况。步骤六：从侧边工具栏点击图标或通过菜单栏的View-Console Window选择控制台窗口：如图4.6所示。图 4.6 控制台窗口控制台窗口可用于实现对接收机的控制和通信。用户可以直接输入命令行或选择批处理文件自动执行命令。窗口下方列出了常用指令的快捷按钮，点击按钮，相关指令立即在窗口显示。用户发送的命令和接收机应答消息分别用绿色和蓝色字体显示。4.3 软件u-center的描述u-center打开后，可以看到如图4.7的界面图4.7软件u-center界面软件的左边有如图4.8的图标图4-8 按钮图标第一个图标是选择串口，第二个是选择波特率，第三个是自动传输按钮。先选择串口（图标变绿，表示串口了解成功），然后选择波特率，最后点自动传输，如果GPS有数据传输进来，界面就有变化了如图4.9所示。这些功能也可以在菜单栏“receiver”中找到。图4.9 接收信号界面 菜单栏中“view”“test console”，用于显示GPS收到的详细信息，如图4.10。图4.10 信号接收窗口 Test console界面按钮功能，如图4.11图4.11 按钮功能 锁：用于锁定界面，叉叉：清除界面，过滤开关：可输入“RMC”，只显示GPRMC信息，如图4.12所示。图4.12 显示GPRMC信息窗口 菜单栏中“view”“table view”，用于显示GPS收到的各个单独信息，如图4.13所示。图4.13 GPS信息 通过窗口下面的选项，再点击“+”就可以单独显示编号、时间、经纬度等等。 4.4本章小节本章主要介绍了定位模块的软件设计的主要流程，卫星显控软件CDT的基本功能以及调试的方法，另外还对软件u-center进行了简要的描述。第5章 车载定位系统的测试第5章 车载定位系统的测试在完成系统软硬部分的设计后，接着要对系统进行测试来评估系统是否可靠，是否实现系统所需的全部功能，性能如何等。 5.1 项目测试方法 5.1.1 项目测试 测试的目的是为了找出软硬件设计中存在的问题，并加以改进，最终要能符合设计需求。首先要能保证完成了项目规定的全部功能，另外，想要保证设计符合需求，只能持续对其进行有效的测试。测试不仅是确定项目是否完成规定的功能，更重要的是尽可能多地发现在产品设计上存在的错误以及缺陷。要想使得设计的质量有所保证，应尽可能地对较大的规模进行有效的测试。 嵌入式系统的安全必须有所保证，如果一旦出现失效的状况，后果极有可能是灾难性的。为了能够尽可能地保证嵌入式系统安全，应尽可能对嵌入式系统进行严格的有效测试，最终能够得到确认与验收。项目测试的流程如图 6.1 所示。开发人员项目测试系统项目可拓展性可维护性正确性可靠性安全性性能测试汇总分析图 5.1 项目测试流程5.1.2 硬件测试 如果执行测试是想要尽可能多地找出设计存在的漏洞，就应该对设计中难以理解的地方或者是根据以往经验极有可能发生错误的地方首先进行测试。若测试是想要证明该设计是满足项目规定要求的，想给用户一定的可信度，就应该尽可能地考虑商业上存在哪些问题，做出假设。硬件测试是为了保证硬件的稳定性，保证硬件能够正常工作，且很好地工作。 对于硬件测试，主要是要测试硬件有哪些功能，性能的指标如何，是否可靠，测试是不是很方便，以及是否好用。要想产品的质量有所保证，就要保证底层硬件设计的零缺陷。硬件测试关注点如图 6.2 所示。硬件测试产品规格功能性能指标易用性可测试性可靠性图 5-2 硬件测试关注点通过分析错误产生的原因以及错误分布的特点，测试可找出当前设计过程中存在的错误与缺陷并改进之。这种分析还有助于测试方法的设计，使其更具针对性，从而保证测试更加有效。虽然有时测试没有发现设计中存在任何问题，但进行测试也是必需的。完整的测试才能让产品质量有所保证。现在，企业对产品硬件的测试都相当重视。硬件测试价值地位如图 6.3 所示。采购研发销售生产测试图 5-3 硬件测试价值地位硬件测试的一般流程：按照电信标准、国际产品原理进行可测性及工程设计，对各阶段的设计及方案书进行设计审查，对目标板的各硬件模块进行单元测试，将目标板上关联模块进行集成测试，对整个系统模块进行系统测试，最后生成问题报告单。硬件测试一般流程如图 6.4 所示。设计审查单元测试集成测试系统测试生成问题报告单可测性及工程设计图 5.4 硬件测试的流程图5.2 软件测试 由于软件存在的漏洞可能是因为在开发的某一阶段的疏忽而造成，因此在设计过程中软件开发以及测试是交互地来进行的。测试是尽可能地找出设计中存在的漏洞，却不能保证设计完全无错。软件测试是不可能找出设计中存在的每一处错误或漏洞，要想设计的软件质量有所保证，那么在设计过程中就要保证每个阶段都完成的很有质量。5.2.1 卫星显控软件CDT的测试打开卫星显控软件CDT（Control & Display Tool）后，在ReceiverEdit出现的对话框中，port选择COM4口以及Baudrate选择9600，如图5.5所示图5.5 COM口与波特率设置窗口如果芯片UM220模块能成功与电脑连接，那么就能通过卫星显控软件CDT的ViewASCII View出现的窗口中接收到的卫星数据，如图5.6所示。图5.6 卫星数据接收窗口 当芯片UM220模块能成功接收到卫星数据后，卫星显控软件CDT就能够通过这些数据信息在软件窗口上显示当前的经纬度、速度、海拔高度以及卫星分布图等，如图5.7所示。图5.7 软件CDT信息界面5.2.2 软件u-center的测试 打开软件u-center后，点击图标选择COM4口。如图5.8所示图5.8 COM口选择 点击图标选择波特率为9600，如图5.9所示图5.9 波特率选择 如果芯片UM220模块能成功与电脑连接，就能在ViewText Console出现的窗口中查看接收到，如图5.10所示图5.10 卫星数据窗口 在成功地接收数据后就能得到当前的速度信息，如图5.11所示图5.11 速度显示窗口 得到当前的定位信息如图5.12所示。图5.12 定位信息主界面5.3本章小结 本章是介绍了关于一些硬件的测试方法以及测试的步骤，还有得是卫星显控软件CDT以及软件u-center与硬件模块的连接后的调试方法，使能够在软件上显示实时的定位信息、速度信息以及时间信息等。总结与展望总结与展望本文介绍的车载定位终端的设计是基于我国的北斗定位导航系统以及车辆定位软件的开发，围绕这北斗卫星导航系统、定位软件以及根据具体的功能要求对车载终端进行了大量的研究工作，对车载终端的功能进行展示，论文的主要研究的内容和成果有如下几点：（1）终端是采用北斗导航芯片而设计的，实现了定位信息接收与处理并能够在电脑上显示出主要的信息，该终端可已用于定位与汽车导航等方面。 （2）由于目前北斗卫星导航系统还只是能够提供区域性服务，因此到能够提供全球性的覆盖还有很长的一段路要走。（3）本论文研究以及分析了国内外关于卫星导航定位系统的现状，提出了设计一款基于我国的北斗卫星定位系统的车载定位系统的必要性。（4）本系统能够成功实现接收北斗卫星信号，并且利用软件对其主要的功能进行调试，得到了预期的效果。虽然本文设计的系统已有雏形，但由于本人时间和经验的有限以及车载导航系统所涉及的知识面十分的广范，所以本文设计的车载终端系统还是有很多的不足之处需要在今后工作中继续改进，因而该系统还很长的一段时间才能进入实际应用阶段。由于北斗卫星定位系统有着很好发展前景，因此为了打破外国对我国的导航服务的垄断，还要对该系统进行深一步的研究。(1) 没有能够车载智能终端上在加入基于北斗卫星导航系统的短报文通信功能，如果加入了短报文通信功能就能够使该系统的通信功能更加完备；(2) 没有能够在实现定位功能的基础上加入卫星导航算法和没有能够实现卫星导航功能。参考文献参考文献1 陆文昌,毕世高.车辆监控系统中车载GPS定位终端的设计J.通信技术,2010,07:20