基于gps和gprs的车辆定位系统毕业论文

基于gps和gprs的车辆定位系统毕业论文内容摘要：

立新的连接几乎无需任何时间 (即无需为每次数据的访问建立呼叫连接 )，因而您随时都可与网络保持联系。 (3) 仅按数据流量计费 即根据您传输的数据量 (如：网上下载信息时 )来计费，而不是按上网时燕山大学本科生毕业设计（论文） 8 间计费也就是说，只要不进行数据传输，哪怕您一直 “ 在线 ”，也无需付费。 它真正体现了少用少付费的原则。 (4) 相对低廉的连接费用 资源利用率高在 GSM 网络中， GPRS 首先引入了分组 交换的传输模式，使得原来采用电路交换模式的 GSM 传输数据方式发生了根本性的变化，这在无线资源稀缺的情况下显得尤为重要。 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，这意味着多个用户可高效率地共享同一无线信道，从而提高了资源的利用率。 GPRS 用户的计费以通信的数据量为主要依据，体现了 “ 得到多少、支付多少 ”的原则。 (5) 传输速率高 GPRS 可提供高达 115kbit/s 的传输速率 (最高值为 ，不包括FEC)。 这意味着数年内，通过便携式电脑 GPRS 用户能和 ISDN 用户一样快速地上网浏览，同时也使一些对传输速率敏感的移动多媒体应用成为可能。 (6) 接入时间短 分组交换接入时间缩短为少于 1 秒， GPRS 是一种新的 GSM 数据业务，它可以给移动用户提供无线分组数据接入股务。 GPRS 主要是在移动用户和远端的数据网络（如支持 TCP／ IP、 等网络）之间提供一种连接，从而给移动用户提供高速无线 IP 和无线 业务。 GPRS 采用分组交换技术，它可以让多个用户共享某些固定的信道资源。 如果把空中接口上的 TDMA 帧中的 8 个时隙都用来传送数据，那么数据速率最高可达 164kb/s。 GSM 空中 接口的信道资源既可以被话音占用，也可以被 GPRS 数据业务占用。 当然在信道充足的条件下，可以把一些信道定义为 GPRS 专用信道。 要实现 GPRS 网络，需要在传统的 GSM 网络中引入新的网络接口和通信协议。 目前 GPRS 网络引入 GSN（ GPRS Surporting Node）节点。 移动台则必须是 GPRS 移动台或 GPRS/GSM 双模移动台 [8]。 GPS 技术 卫星导航定位是指利用卫星导航定位系统提供的位置、速度及时间等信息来完成对各种目标的定位、导航、监测和管理。 卫星导航定位系统是一种第 2 章 系统总体设计和关键技术 9 以卫星为基础的无线电导航 系统，可提供高精度、全天时、全天候的导航、定位和授时信息，是一种可供海、陆、空军民用户共享的信息资源 [11]。 导航定位技术现状 自 1957 年世界上第一颗人造地球卫星发射成功以来，人造地球卫星技术在通信、气象、资源勘察、导航、遥感、大地测量、地球动力学、天文学和军事科学等众多领域，得到了极广泛的应用 [12]。 世界上最早的卫星导航系统是美国的子午仪导航系统 (1964 年开始运行 )。 随后，为满足日益增长的军事需要， 20 世纪 60 年代末 70 年代初，美国和前苏联分别开始研制全天候、全天时、连续实时提供精确 定位服务的新一代全球卫星导航系统，到 90 年代中期全球卫星导航定位系统 GPS 和GLONASS 均已建成并投入运行。 我国也建设了具有自主知识产权的北斗卫星定位系统 ： “ 北斗一号 ” 于 2020 年底正式开通运行。 欧盟筹建的 Galileo全球卫星导航系统正在计划实施之中 [13]。 以下是几种主要导航定位系统的现状比较： 目前 GPS 在实际应用和产业化上处于国际垄断地位。 特别是从美国于2020 年 5 月 1 日宣布中止了 SA 政策后， GPS 以其技术优势和廉价的使用成本，在全球得到广泛应用，涉及野外勘探、陆路运输、海上作业及航空航天等诸多行 业，其相关产品和服务市场的年产值达 80 亿美元，成为当今国际公认的八大无线产品之一。 GLONASS 比 GPS 系统起步晚 9 年，全系统正常运行比 GPS 晚近 3 年。 在 19961998 年间，由于经济困难， GLONASS 星座得不到正常的维护，导致系统性能衰退。 目前，俄罗斯已下决心恢复和进一步发展该系统。 我国目前正在自主研发的北斗卫星导航定位系统填补了我国卫星导航定位领域的空白，成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。 于2020 年底建成北斗 卫 星导航试验系统， 2020 年 分别成功研发了我国首款 应用于车载的卫星导航接 收芯片 “ 航芯一号 ” 和应用于手机的 首 款 CMOS 全球卫星导航接收芯片 “ 航芯二号 ” ，标志 着 我国在全球卫星导 航 接收芯片技术领域进入 国际 先进水平。 未来 几 年将分 别 在军用、民 用 领域发挥 作用。 燕山大学本科生毕业设计（论文） 10 欧洲于 1992 年 2 月提出的独立自主研发的导航卫星系统 — Galileo 系统将成为第一个民用的全球卫星导航定位系统，具有配置、频率分布、信号设计、安全保障及其多层次、多方 位的导航 定位特点，其在 通 信、定 位 精度、信号功率等方面的性能优 于 GPS， 目前正在建设中。 综合考虑各系统性能以及全球卫星导航接收机芯片技术等方 面 ，本系统中选用了全球定位系 统 GPS，获得高精度的定位信息。 GPS 卫星定位 原理 全球定 位 系统 (Global Position System—— GPS)是美国从本世纪 70 年代 由 美国国防部批准开始研制，历时 20 年，耗资 300 亿美元，于 1994 年全面建成，是具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新 一代卫星导航与定位系统。 全 球定位系统是在 子 午仪卫星导航系统的基础上发 展起来的，采纳了子午仪系统的成功经验，是美国第二代卫星导航 系统。 GPS 系统包括三大部分：空间部分 —— GPS 卫 星 星座；地面控制部分一地 面 监控系统：用户 设备部分 —— GPS 信号接收搬。 空 间 部分为 21 颗工作卫星和 3 颗 在轨 备用 卫星组成的卫星星座。 卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面上有 4 颗卫星，在约 2 万千米高空的卫星， 从 地平线升起至没落，可以在用户视野持续 5 小时左右。 每一个 用 户在任何地方都 能 够同时接收到来 自 4～ 12 颗 GPS 卫星 的 定位信号， 实 现全球 性全天时 的连续不断的导航定位 [13]。 控制部分主要由 1 个主控站、 5 个监控站、 3 个地面注入站组成，形成一个分 布 在全世界 的 地 面控制监视网， 监 视着各个卫 星的工 作 状态。 主控站主要协调和管理地 面 监控系统的工作，监控站是在主控 站直接控制下的数据采集中心，地面 注 入站的主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、卫星时钟偏差、导 航电文等 其他指令等注入到 相应卫星的 存储系统。 用户设备的主要任务是接收 GPS 卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及参数，经过数据处理，实现导航和定位功能。 GPS 是利用测距交会原理确定点的位置来进行定位的。 它采用多星高轨第 2 章 系统总体设计和关键技术 11 测距体制，以接收机到 GPS 卫星之间的距离作为基本观测量。 当地面用户的 GPS 接收机同时接收到 3 颗以上卫星的信号后，通过使用伪距测量或载波相位测量，测算出卫星信号到接收机所需要 的时间、距离，再结合各卫星所处的位置信息，将卫星至用户的多个等距离球面相交后，即可确定用户的三维 (经度、纬度、高度 )坐标位置以及速度、时间等相关参数。 定位原理图如图 23 所示，假设 t 时刻在地面待测点上安置 GPS 接收机，可以测定 GPS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： 1 / 21 1 1 1 0 1[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (21) 1 / 22 2 2 2 0 2[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (22) 1 / 23 3 3 3 0 3[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (23) 1 / 24 4 4 4 0 4[ ( X ) + ( Y ) + ( Z Z ) ] + C ( V V ) = dttXY (24) 待 测 位 置 ( x , y , z )卫 星 1 ( x 1 , y 1 , z 1 )卫 星 2 ( x 2 , y 2 , z 2 )卫 星 3 ( x 3 , y 3 , z 3 )卫 星 3 ( x 4 , y 4 , z 4 ) 图 23 GPS定位原理 燕山大学本科生毕业设计（论文） 12 上述四个方程式中待测点坐标 X， Y， Z 和 0tV 为未知参数，其中=C ( =1 ,2,3,4)iid t i。 ( =1,2,3,4)idi 分别为卫星 l、卫星 卫星 卫星 4 到接收机之间的距离。 ( =1,2,3,4)iti 分别为卫星 l、卫星 卫星 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。 iX 、 iY 、 ( =1,2,3,4)iZi 分别为卫星 l、卫星 卫星 卫星 4 在 t 时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。 ( =1,2,3,4)tiVi 分别为卫星 l、卫星 卫星 卫星 4 的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。 0tV 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 0tV。 GPS 的应用 全球定位系统 GPS 拥有全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速等优点。 在诸多领域中得到越来越广泛的应用，最 早 应用于军用定位和导航。 随着技术的发展和完善，目前全球卫星定位系统 GPS 已逐步从军用扩展到民用 ，主要涉及海、陆、空的导航和定位，使世界交通运输业发生了深刻变革，推动了航天事业的发展。 同时在工业、农业、测绘、气象等领域均已得到广泛应用 [14]。 下面就 GPS 在智能交通中的应用做一下介绍。 GPS 在 ITS 中主要应用于车辆定位、导航和交通管理，是 ITS 的重要组成部分。 在任 一时刻任一目标能通过 GPS 系统得知汽车的经纬度、速度和准确时闻，然后把这些信息 通 过无线 通信网络 提供给监控中心，监控 中 心负责在电子地图上显示出车辆运行轨迹；同时，监控中心可根据路况信息，发出调度指令，来完成对车辆的集中监控。 国外早已进行研究， 并已取得了一定得成果，已广泛地应用于公共医疗事 业 、公共服务事业、银行、消防、公安等行业。 在发达国家， GPS 技术已经开始应用于交通运输和道路工程中。 目 前，GPS 技术在我国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步，相信随着我国经济的发展、高等级公路的快速修建和 GPS 技术应用研究的逐步深入，其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用 [15]。 第 2 章 系统总体设计和关键技术 13 GPS 与其它导航系统相比，具有的优点主要有以下几个方面 ： (1) 定位精度高 ： 通过很多应用实践已经证明， GPS 相对定位精度在50km 以内可达 610 1， 100500km 可达 710 ， 1000km 以上可达 910 ， 在3001500m 工程精密定位中， 1 小时以上观测的解算，其平面位置误差小于1 mm。 基线边长越长越能突显其定位精度高的优势。 (2) 观测时间短 ： 采用 GPS 布设控制网时每个测站上的观测时间一般在3040min 左右，采用快速静态定位方法，观测时间更短。 目前 20km 以内相对静态定位，仅需 1520 分钟 ； 快速静态相对定位 测量时，当每个流动站与基准站相距在 15km 以内时，流动站只需观测 12 分钟 ； 动态相对定位测量时，流动站出发时观测 12 分钟，然后可随时定位，每站观测仅需几秒钟。 (3) 测站间无需通视 ： GPS 测量不要求站点间相互通视，只需测站上空开阔即可。 (4) 可提供三维坐标 ： 经典大地测量将平面与高 度 采用不同方法分别测量 ，而 GPS 可同时精确测定测站点的三维坐标，目前 GPS 水准可达到四等水准测量的精度。 (5) 操作简单 ： 随着 GPS 的不断改进，自动化程度越来越高，体积也越来越小，重量越来越轻。 (6) 全天候作业 ： 目前 GPS 观测可在一天 24 小时内的任何时间进行，不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等天气状况的影响。 功能多、应用广 ： GPS 系统不仅可以用于定位测量，还可用于测速、测时。 测速精度可达 ，测时精度可达几十毫秒，精度都比较高。 随着 GPS技术的不断提高，其应用领域正在不断的扩大。 STM32 处理。