基于嵌入式LINUX的車載導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

3 GPS/GPRS 系統(tǒng)的組成原理及構(gòu)成

(1) GPS 定位基本原理

GPS 的定位原理實質(zhì)上就是測量學(xué)的空間測距定位，利用在平均20200km 高度均勻分布在6 個軌道的24 顆衛(wèi)星，發(fā)射測距信號碼和載波，用戶通過接收機接收這些信號測量衛(wèi)星至接收機之距，通過一系列方程演算，便可知地面定位坐標(biāo)。用戶測得的到衛(wèi)星的距離稱為“偽距”，它不是用戶到衛(wèi)星的真正距離，其中還包括衛(wèi)星時鐘的偏差，用戶時鐘的偏差信號，傳播延遲引起的測距誤差等，因此在至少收到三顆衛(wèi)星后，即可計算出平面坐標(biāo)（經(jīng)緯度）值，收到四顆則可在計算出方程值，這就是GPS 的基本定位原理。

圖 2 GPS 定位原理圖

程式中各個參數(shù)意義如下:

x,y,z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。x i 、y i 、z i (i=1, 2, 3, 4)分別為4 顆衛(wèi)星在t 時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。Vti (i=1, 2, 3, 4)分別為4 顆衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。Vt0為接收機的鐘差。由以上方程即可解算出待測點的坐標(biāo) x,y,z 和接收機的鐘差Vt0。

(2) GPRS 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及傳輸原理

GPRS 是在原有的GSM 網(wǎng)絡(luò)中增加了兩個節(jié)點：SGSN(Serving GPRS SupportNode，服務(wù)GPRS 節(jié)點）和GGSN（Gateway GPRS SupportNode，網(wǎng)關(guān)GPRS 節(jié)點），SGSN 的主要作用就是記錄車輛的當(dāng)前位置信息，并在車輛和GGSN 之間完成移動分組數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，GGSN 主要是起網(wǎng)關(guān)作用，它可以和許多不同的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。GGSN 提供了GPRS 網(wǎng)絡(luò)與Internet 的接口，而SGSN 負(fù)責(zé)聯(lián)系移動終端和GGSN，應(yīng)此，一個完整的GPRS 通訊過程就是車載終端發(fā)出的數(shù)據(jù)先傳至BSS（Base Station System 基站系統(tǒng)），經(jīng)由GPRS 網(wǎng)絡(luò)傳至GGSN,通過GGSN 接入Internet，在Internet 上依靠TCP 協(xié)議傳給上位機，終端接收數(shù)據(jù)的流程則與此相反，GPRS 數(shù)據(jù)收發(fā)在網(wǎng)絡(luò)層使用TCP/IP 協(xié)議。

4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

(1) 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)

主要由以下模塊組成：用戶界面顯示模塊、GPRS 通訊模塊、GPS 定位模塊、地圖匹配模塊、路徑規(guī)劃模塊、電子地圖模塊、底層通訊模塊等。

　　圖3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)總體框圖

用戶界面顯示模塊：用戶與車載導(dǎo)航系統(tǒng)交互的平臺，通過調(diào)用其它模塊起到信息交互的作用；GPRS 通訊模塊：將用戶駕駛信息及車況信息實時傳送至遠(yuǎn)程監(jiān)控端，不僅起到記錄車況的作用，而且還能防盜；GPS 定位模塊：實時接收衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度，時間，海拔，即時速度等；地圖匹配模塊：根據(jù)GPS 定位獲得的數(shù)據(jù)，與系統(tǒng)中存儲的地圖信息進(jìn)行匹配，獲得車輛周圍的地理信息，為用戶提供參照；路徑規(guī)劃模塊：用戶輸入起始坐標(biāo)和終點坐標(biāo)，系統(tǒng)自動計算最近道路，從而起到車輛導(dǎo)航的作用；底層通訊模塊：通過CAN 總線及232 總線，獲取車輛各種信息，從而在用戶顯示界面上顯示出來。