基于gpsgprs车载图像监控系统的设计_本科毕业论文设计(编辑修改稿)

基于gpsgprs车载图像监控系统的设计_本科毕业论文设计(编辑修改稿)内容摘要：

体的瞬间立体目标的位置坐标 (X， Y， Z)用已确定的相距距离的已知参考点所发出的极其精确的无线电脉冲时钟源来测定，然后利用地面接收器中己存入的由高等解析几何所构成的模型，建立三维位置量和一个时间量的算法方程。 GPS 为全球用户提供了非常精确的三维定位坐标信息 速度信息、时间和频率参考，它以 4 个卫星射频信号的时间测量为基础，整个卫星系统平台由 21 颗工作卫星和 3 颗备用卫星组成，卫星呈现出 55 度倾角，均匀分布在 6 个近圆轨道内，轨道运行周期为11 小时 58 分钟，轨道半径为 26560 公里，这些轨道卫星每日重复同样的地面轨迹。 因此，在地球上任何地方的用户都可以在其地平线上方 5 度范围内见到至少 4 颗卫星。 通过接收来自一个卫星的信号，用户在获知其具体位置和高稳定度的频率标准的基础上，可以确定 GPS 的时间和频率参数。 卫星载波信号以两个 L 波段频率 ( 和)发射，以便可以修正信号的时延，信号分别用 P 码和 C/A 码调制。 P 码用于精确的时间测量， C/A 码使信号易于锁定。 由于卫星的位置精确可知， GPS 接收机可通过接收观测范围内的几个卫星，可以得到几个关于伪距的方程 （公式 21）。 假设 t 时刻 (t 为地面待测点的未知时 钟 )在地面有空间部分： 提供星历和时间信息 发射伪距和载表信号 提供其它辅助信息 用户部分： 接收并测卫星信号 记录处理数据 提供导航定位信息 地面控制部分： 中心控制系统 实现时间同步 跟踪卫星进行定轨 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 7 页 7 一未知点 (坐标为 x， y， z)，可以“看到”卫星 A(x1， y1， z1)、 B(x2， y2， z2)、 C(x3，y3， z3)、 D(x4， y4， z4)， „„ ， 卫星坐标由卫星导航电文获得； 可以收到卫星的时钟 11212121 )(])()()[( dttczzyyxx  22222222 )(])()()[( dttczzyyxx  33232323 )(])()()[( dttczzyyxx  44242424 )(])()()[( dttczzyyxx  (21) 信号 t t t t„„； d d d d4 为卫星 A、 B、 C、 D 到地面 (x， y， z)的距离， c 为光速，这样可以确定以下 4 个方程，由以这 4 个方程即可解算出待测点的坐标(x， y， z)和接收机的时间 t。 人们通常把利用 GPS 技术，用于车辆定位功能的硬件和软件的融合体称为 车载 GPS 定位终端。 但这仅仅把定位信息采集到了车载终端上，并没有把定位 信息上传到报替中心或者车载 GPS 用户手上。 因为 GPS 接收机本身只是被动地 接收 GPS 卫星输出的信号，所以要想真正完成车载 GPS 定位的功能，车载 GPS 系统中还必须包括有通讯网络，通过通讯网络把卫星定位信息发送到指定 计算机设备，再由计算机解析收到的信息，最终在电子地图上显示车辆位置，这样就实现了车载 GPS的定位监控功能。 GPRS 网络技术 GPRS (General Packet Radio Service，通用分组无线业务 )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 [3]。 GPRS 是区别于原有 GSM 电路交换方式的另一种数据传输方式， GPRS 是区别于原有 GSM 电路交换方式的另一种数据传输方式，它利用存储转发原理，把不同终端的数据分割成等长标准数据格式，通过非专用的逻辑子信道进行数据快速交换，即将 信息分成数据分组或信息包，再加上目的地址、分组编号、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重新组装成原始信息。 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 8 页 8 GPRS 网络技术特点 与原有 GSM 的数据业务相比， GPRS 具有以下优势 [4]： 1．资源利用率高： GPRS 引入了分组交换传输模式，使得原有采用电路交换模式的 GSM 数据传输方式发生了根本性变化。 电路交换模式中，用户无论是否传送数据在整个连接期都独自占有无线信道。 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，意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道 提高了 资源利用率。 GPRS用户的计费以通信的数据量为主要依据， GPRS 用户的连接时间可能长达数小时，却只需支付相对低廉的连接费用。 2．传输速率高： GPRS 可提供高达 115kbit/s 的传输速率 (最高值为 )GPRS用户能和 ISDN 用户一样快速地上网，同时也使一些对传输速率敏感的移 多媒体应用成为可能。 3．接入时间短：分组交换接入时间缩短为少于 1 秒，能提供快速即时的连接 可大幅度提高事务效率，可使 Inter 应用操作更加便捷流畅。 4．支持 IP 协议和 协议： GPRS 支持因特网上应用最广 泛的 IP 协议和 协议。 可充分利用现有的、覆盖全国范围的 GSM 网络，方便、快速地为用户数据终端提供远程接入网络的部署。 5．提供实时在线功能“ always on line，只要激活 GPRS 应用，将永远保持在线，不存在掉线问题。 用户可以始终处于在线状态，使得访问服务变得简单、快速。 6．按流量计费， GPRS 用户只有在发送和接收数据时才需要占用资源，用户可以一直在线，按照用户发送和接收的数据包量进行收费。 7．应用开发方便，直接支持 TCP/IP。 可见， GPRS 既适用于间断的、突发性的或频繁的、少量的数据 传输，也适用于偶尔的大数据量传输。 现在， GPRS 大量应用于互联网访问、多媒体短信、视频业务、 Email 业务及无线远端遥控。 GPRS 系统构成 GPRS 网络是基于现有的 GSM 网络来实现，同时引入了一些新的功能模块和改进： 1．网关支持节点 (Gateway Supporting Node GSN)。 2．点对多点服务中心 (PointToMultipoint Service Center， PTMSC)。 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 9 页 9 3．边界网关 (Boarder Gateway， BG) 4．改进基站子系统 BSS：在基站控 制系统 (BSC)上增加硬件单元 PCU(PacketControl Unit)，在基站发射系统上增加软件单元 CCU(Channel Codec Unit)。 5．其它设备：本地位置寄存器 HLR、访问位置寄存器 VLR、移动交换中心 MSC，SMSGMSC 和 SMSIWMSC 等 GSM 系统原有无线管理设备被升级以支持相应的与GPRS 有关的功能。 GSN(Gateway Supporting Node)是 GPRS 网络中最重要的网络节点。 GSN 具有移动路由管理功能，它可以连接各种类型的数据网络，并可以连到 GPRS 寄存器。 GSN 可以完成移动终端和各种数据网络之间的数据传送和格式转换。 GSN 可以是一种类似于路由器的独立设备，也可以与 GSM 中的 MSC 集成在一起。 GSN 有两种类型： GPRS 网关支持节点 GGSN(Gateway GPRS Support Node)和 GPRS 服务支持节点SGSN(Serving Gateway Support Node)。 GGSN 主要是起网关作用，提供 GPRS 与外部数据网之间的传输通路，进行移动用户与外部数据网之间的数据传送。 它可以和多种不同的数据网络连接，如 ISDN(Integrated Services Digital Network)， PSDN(Packet Switched Data Network)和 LAN(Local Area Network)等。 SGSN 的主要作用是记录移动终端的当前位置信息，并且在移动终端和 GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收。 新引入的网络单元分别归为无线部分和数据部分两类， PCU 属于无线管理部分，SGSN 属于无线管理和数据管理公用部分， GGSN 属于数据管理部分。 其他一些辅助单元虽然在 GPRS 系统中未给出定义，但在数据网络中必不可少，如域名解析服务器 DNS，动态地址 分配服务器 DHCP，网络时间协议服务器 NTP 等等。 系统构成如图 所示。 图 GPRS 系统 结构图 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 10 页 10 GPRS 技术在远程监控系统中的应用 在 GSM 规范中， GPRS 数据业务通常分为两大类，即点对点业务和点对多 点业务。 而实际应用中人们常常把 GPRS 业务分为横向应用和纵向应用。 横向应用主要是面向消费者的电子邮件， web 浏览等。 纵向应用主要面向安防系统，远程监控，任务调度等集团客户的远程数据传输业务。 GPRS 技术以它实时在线、覆盖范围广、建设周期短和高数据传输速率等优点在远程监控系统中 得到了广泛的应用，主要完成被监测数据的远程无线传输。 目前在配电网参数监测、环保监测、远程故障诊断、图像传输、车辆调度、远程医疗等领域都有 GPRS的应用。 而且 GPRS 技术在远程监控系统中的成功应用对系统的实时监控管理和灵活部署提供了更好的方案。 解决了传统监控方式由于缺少远程通讯，无法实现大规模集中监控的问题，所以说 GPRS 业务在远程监控系统中的应用有很大的市场前景和发展潜力。 USB 接口技术 USB 是由 Intel， Compaq， Digital， IBM， Microsoft， NEC， Northern Tele 等七家世界著名的计算机和通信公司共同推出的新一代接口标准。 由于 USB 具有传输速率高、扩展方便、可以热插拔、支持 PNP 等优点，迅速得到了众多 PC 厂商和半导体厂商的大力支持，外设向 USB 过渡成为必然的趋势。 USB 简介 USB 是为了解决日益增加的 PC 外设与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而 制定的一种串行通信标准，现在台式 PC 和便携式 PC 中几乎都配备了 USB 接口，而且流行的操作系统都支持 USB 功能。 USB 系统的基本硬件和基本软件如表 所示。 表 USB系统基本构成 基本硬件 基本 软件 USB 主控制器 /根集线器 USB 集线器 USB 设备 USB 设备驱动程序 USB 驱动程序 USB 控制器驱动程序 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 11 页 11 USB 的基本特点 1．速度快。 支持高速和低速两种方式： 12Mbps 和 ，分别满足不同设备的需要。 最新推出的 速度可以达到 480Mbps。 2．扩展方便。 在 USB 设备上通常应该有 USB 下行端口，也有专用的集线器。 这种扩展方式使 USB 能够驳接多个 USB 外设。 通常用这种方式每个 PC 的 USB 端口最多可以扩展 127 个外设。 USB 系统一般采用星型拓扑结构， 如图 所示。 3．自动检测和配置外围设备。 4．支持即插即用方式，支持热插拔。 5．供电方式灵活。 USB 设备有两种供电方式：总线供电和自供电。 并且支持设备的挂起和唤醒。 图 USB拓扑结构 6．四种传输类型：中断传输 (Interrupt)、控制传输 (Control)、块传输 (Bulk)和同步传输 (Synchronization)，满足不同设备的需要。 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 12 页 12 第三章 系统总体设计方案 系统工作原理及需求 目前，基于 GPS 的车载监控系统主要由车载监控终端、无线通信链路和远程监控系统三部分 组成 [5]。 车载监控终端主要功能是将移动目标的动态位置 (经度和纬度 )、时间和状态等信息，通过无线通信链路传送至监控中心，而后在具有强大的地理信息查询功能的电子地图上进行移动目标运动轨迹的显示，并对目标的准确位置、速度、运动方向和车辆状态等参数进行存储，便于以后查询。 监控中心也可主动查询监控车辆的准确位置和车辆状态等。 车载监控系统结构如图 所示。 图 车辆监控系统结构图 本课题提出的车载监控终端解决方案具备图像捕获功能，能为监控中心的调 度管理提供可视化依据，提高车辆的运营效率，并确保车辆 的安全。 其设计目的 是为有效监控客运车辆的超载超员现象、减少车内犯罪事件数量。 由于有客运行 业的特殊性，车监控终端需要具备以下功能。 1．主动监控，实时拍照功能 拍照功能是车载终端的核心功能，当客车上下客时，车门打开，会立即启动 安装在车门顶端的摄像头拍照，记录下上下车乘客的体貌特征，图像数据经压缩 传送给监控中心。 车门关闭时，图像采集停止。 内蒙古大学本科毕业 论文 (设计 ) 第 13 页 13 2．。