汽车定位导航系统的研究Word文档下载推荐.docx
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Researchonvehiclelocationandnavigationsystem
Author:
FangQiJun
Tutor:
LiZijing
Abstract
Carnavigationandpositioningsystemisavarietyoftechnologyintheintegrationofelectronicequipment,mainlyusedinreal-time,highspeedtoprovidenavigation,geographicinformation,etc.soastoimproveurbantrafficconditions,contributetodrivingsafetyandincreasetherateofroadtraffic.
Thisresearchmainlyfromthefollowingaspects,first,studiedthepresentsituationoftheautomobilenavigationandpositioningsystemtechnologyathomeandabroad.Secondly,fromthenavigationsystemcomposedoftheworkingprincipleandcorefunctionsmadeadetailedinvestigation.Then,studiesthenavigationsystemcurrentlyusedintheactualsystemdesignmethodsanddesignideas.Finally,onthebasisofpreviouswork,andputforwardbasedontheembeddedsystemofnavigationmethodsdesigntrainofthought,andfromthetwoaspectsofhardwareandsoftwaredesignwereexpounded,namelydesignaS3C2440AARMchipasthecore,basedonLinuxoperatingsystemsoftwaredevelopmentenvironmentofcarnavigationandpositioningsystem.Inordertoachievelowcost,smallvolumeandhighreliabilitydesignpurpose.
Keywords:
GlobalPositionSystem,AdvancedRiscMachines,Carnavigationandpositioningsystem,Embeddedsystem
4.3.1ARM处理器的特点8
4.3.2ARM体系结构8
4.3.3S3C2440处理器简介9
5.1.1系统核心电路11
5.1.2GPS导航模块的选择12
5.2.2Linux内核的配置和编译14
1引言
1.1论文的意义
汽车定位的快速发展是智能交通很重要的组成部分。
它是全球定位系统GPS的应用,可以实现以下目标:
减少交通拥堵和保持交通畅通;
以提高交通网络能力;
减少对环境和节能运输污染这些对于提高现代人的生活质量有着非常积极的意义。
它也是司机能直接使用和操作的部分,是综合各种交通信息并以简略的方式向用户提供驾驶信息的关键设备。
本文就是市场主流导航系统的原理上,使用有限资源对汽车导航系统进行的研究。
1.2国内外的技术对比
汽车导航问世,就展现出了极其广阔的应用前景,北美、欧洲和日本的车载导航仪渐渐走向成熟,有着很好的市场需求。
和北欧相比,日韩在LBS的应用方面更加领先;
另外因为政府的鼎力帮助,相关产业链条已目标一致。
迄今为止,日韩的全球定位服务如日中天[1]。
我国的汽车导航产品类型主要是便携式的电子地图导航。
国内外相对比,由于条件不具备,汽车定位在我国领域的研究与国外技术落差堪忧。
1.3课题研究的主要内容
本文首先对GPS、GIS等与系统相关理论与技术特点说明,该研究可能使用低成本GongHao车辆、全球导航卫星系统。
专门设计的多数内容如下:
1、引言,论述了课题的背景和意义,研究了国内外汽车定位导航系统的技术的现状以及各章节的计划。
2、车载导航系统的概述,详细介绍了车载导航系统的组成,发展现状,工作原理以及它的核心功能。
3、现有导航方法的研究,对这一主题相关的全球定位系统(GPS)、地理信息系统的组成、特点及应用做一个简单的描述,然后根据几种调研的方案选择了一个低成本,体积小,性能可靠的车辆导航系统。
4、嵌入式系统导航方法的研究,本章对嵌入式的定义,特点,开发环境以及ARM处理器的特点和体系结构做了简要介绍。
5、车辆导航系统的设计,规划系统要占用空间小,功率耗用低、功能强大等问题做出要求,选择Linux操作系统,设置交叉编译环境、烧写,提出了系统的总体设计。
2车载导航系统的概述
2.1车载导航系统的组成
汽车导航系统是由GPS终端、车载计算机、导航软件、显示器、GIS软件和DBMS软件等组成(如图2.1),包括:
(1)GPS接收器,它的作用是接收卫星定位信号,确定当前车辆位置信息。
它的主要功能是收集实时位置信息和对自己的位置定位,不停更新当前数据,为交通管理信息提供最新数据。
(2)计算机,结合编程技术及地图数据,给用户提供了多媒体信息服务。
(3)GIS电子地图,把地理数据以图形的形式显示出来,给使用者一个更清楚的画面。
(4)车载移动电话,寻呼机和提供与控制中心通信的方式,接受、发送各种各样的数据[2]。
图2.1汽车导航系统的总体结构
2.2车载导航系统的发展现状
电子导航设备是在90年代开始使用汽车,它是一种卫星定位技术,主要用于汽车方向的高技术发明产品。
第一代产品主要用于明确汽车的定位,并把它显示在电子地图上,实现道路的明确方向。
这一代的导航仪不但实现了道路的引导方向,而且还实现了道路信息的查询,娱乐视讯这些用途。
随着市场的不断发展,价格不断的下跌,在其他国家,增加了即时获取交通具体信息的这种用途。
它能够让我们知道道路的实时状况,从而选择最佳道路。
它主要的目的是为我们提供方便,能更容易和方便的到达目的地,另一个目的是缓解城市的交通拥堵。
当前通用汽车定位包括定位接收、个人电脑、LED屏、记忆卡等。
现在广泛应用的设计方法有GPS-GIS,GPS-DRS-DMAP,ARM,GPS-GSM等,后面将对常见的应用设计方法做详细的介绍。
2.3车载导航系统的工作原理
通过定位系统,驾驶者输入最终到达的目的地,随后导航系统开始检测,车载导航系统装置的GPS会接收到此数据信息,从而检测出具体哪个地方哪个点,然后反应给导航器,导航器再通过与内存卡里的地图对比才能在显示器上显示出汽车当前所在位置。
并根据交通管理中心监测到的实时交通情况,给出最佳路径,最后在显示屏上显示出来[3]。
导航主机通过GPS天线确定的电子数据与驾驶者的具体位置进行相应的匹配,从而确定汽车在电子地图中的具体位置;
电子地图计算出最佳路线后,导航系统通过导航将数据信息传送给驾驶者,提醒驾驶者按照最佳的路线行驶;
当汽车已经偏离导航的路线的时候,车载导航系统会再次计算最佳路线信息。
在行驶过程的整段路程中,驾驶者应按照导航系统所提示的语音进行行驶,最终到达目的地。
2.4汽车导航仪的核心功能
1、地图查询
搜索将带你去在屏幕上所显示的目的地置,记录和保持你经常想去的地方的位置信息,和其他人分享位置信息,模糊查询最近的加油站,自动取款机,酒店和其他信息。
2、路线规划
GPS导航系统将按照你设置的起点和目的地,自动规划一条最捷径的路线。
3、自动导航
(1)语音导航
用语音提前告诉司机前面十字路口的交通情况。
导航的最重要功能之一,是司机不用时刻看屏幕显示,也能根据语音提示正确到达。
(2)画面导航
液晶屏可以显示当前行车速度,当前所在位置,当前道路提示驾驶状况。
(3)重新规划线路
当司机没有根据驾驶提示,GPS汽车导航系统将根据你的当前位置,为你计划一个新的路线到目的地。
3现有定位导航技术的研究
3.1全球定位系统GPS
3.1.1GPS概述
GPS是GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称[4],是一种全方位、全时段、高精度的定位系统,全球定位系统的出现,将地球信息化社会已经大为改观,促进经济发展。
GPS系统是由空间部分、地面监控部分和用户设备部分三部分组成[5]。
见图3.1所示。
图3.1GPS的组成
3.1.2GPS定位原理
全球定位系统的基础高速卫星位居第二,占已知数据为基础,这一距离后方使用空间技术,确定待测点位置[6]。
根据图3.2可知,假如t时刻在地面待测点安装GPS接收机,计算出GPS信号到达接收机的时间△t,以及接收机所接收到的卫星星历等其它数据能够得出如下的方程式:
图3.2GPS定位原理
(2.1)
(2.2)
(2.3)
(2.4)
di=c△ti(i=1、2、3、4)公式的参数中,di为卫星i到接收机之间的距离△ti(i=1、2、3、4)为导航卫星发出的信号到接收机收到信号所消耗的时间。
c是GPS信号在空气中的的传播速度。
方程式的参数意义如下:
方程式中x、y、z是待测的点的三维坐标,xi、yi、zi(i=1、
2、3、4)其实际意义为卫星i在t时刻的三维坐标,其坐标可以查看卫星导航电文。
Vt0是未知的,Vti(i=1、2、3、4)就是卫星的时钟的时钟差,可以由卫星的星历提供。
由方程式可知,根据获得的已知数据就能解除待测点的三维坐标x、y、z和接收机的时钟差。
3.2地理信息技术GIS
GIS是GeographicInformationSystem(地理信息系统)的简称[7][8],它是在计算机硬、软件系统支持下,整个地球表面或部分的地理分布的空间管理、采集、分析、储存、运算、显示以及描述的技术系统。
硬件和软件为地理信息系统建设提供环境。
硬件主要包括:
计算机和网络设备,输出的外围设备和数据输入等等。
软件主要包括:
系统开发软件、操作系统软件、数据库管理软件、GIS软件等等。
软件的选型影响着其他软件的选择,而系统性的解决方案也产生了影响。
3.3基于GPS/GIS汽车导航定位系
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