基于嵌入式LINUX的車(chē)載導航系統設計

3 GPS/GPRS 系統的組成原理及構成

(1) GPS 定位基本原理

GPS 的定位原理實(shí)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(gè)軌道的24 顆衛星，發(fā)射測距信號碼和載波，用戶(hù)通過(guò)接收機接收這些信號測量衛星至接收機之距，通過(guò)一系列方程演算，便可知地面定位坐標。用戶(hù)測得的到衛星的距離稱(chēng)為“偽距”，它不是用戶(hù)到衛星的真正距離，其中還包括衛星時(shí)鐘的偏差，用戶(hù)時(shí)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星后，即可計算出平面坐標（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(gè)參數意義如下:

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

(2) GPRS 網(wǎng)絡(luò )結構及傳輸原理

GPRS 是在原有的GSM 網(wǎng)絡(luò )中增加了兩個(gè)節點(diǎn)：SGSN(Serving GPRS SupportNode，服務(wù)GPRS 節點(diǎn)）和GGSN（Gateway GPRS SupportNode，網(wǎng)關(guān)GPRS 節點(diǎn)），SGSN 的主要作用就是記錄車(chē)輛的當前位置信息，并在車(chē)輛和GGSN 之間完成移動(dòng)分組數據的發(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據網(wǎng)絡(luò )連接。GGSN 提供了GPRS 網(wǎng)絡(luò )與Internet 的接口，而SGSN 負責聯(lián)系移動(dòng)終端和GGSN，應此，一個(gè)完整的GPRS 通訊過(guò)程就是車(chē)載終端發(fā)出的數據先傳至BSS（Base Station System 基站系統），經(jīng)由GPRS 網(wǎng)絡(luò )傳至GGSN,通過(guò)GGSN 接入Internet，在Internet 上依靠TCP 協(xié)議傳給上位機，終端接收數據的流程則與此相反，GPRS 數據收發(fā)在網(wǎng)絡(luò )層使用TCP/IP 協(xié)議。

4 系統軟件的設計與實(shí)現

(1) 系統軟件結構

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

　　圖3 系統軟件結構總體框圖

用戶(hù)界面顯示模塊：用戶(hù)與車(chē)載導航系統交互的平臺，通過(guò)調用其它模塊起到信息交互的作用；GPRS 通訊模塊：將用戶(hù)駕駛信息及車(chē)況信息實(shí)時(shí)傳送至遠程監控端，不僅起到記錄車(chē)況的作用，而且還能防盜；GPS 定位模塊：實(shí)時(shí)接收衛星定位數據，包括經(jīng)緯度，時(shí)間，海拔，即時(shí)速度等；地圖匹配模塊：根據GPS 定位獲得的數據，與系統中存儲的地圖信息進(jìn)行匹配，獲得車(chē)輛周?chē)牡乩硇畔?，為用?hù)提供參照；路徑規劃模塊：用戶(hù)輸入起始坐標和終點(diǎn)坐標，系統自動(dòng)計算最近道路，從而起到車(chē)輛導航的作用；底層通訊模塊：通過(guò)CAN 總線(xiàn)及232 總線(xiàn)，獲取車(chē)輛各種信息，從而在用戶(hù)顯示界面上顯示出來(lái)。