基于移动通信网的汽车定位与防盗系统的研究(软件)毕业设计(编辑修改稿)

基于移动通信网的汽车定位与防盗系统的研究(软件)毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

的传输。 1. 3 课题完成的工作及各章节组织结构 本 文 是 基于 Javascript 开发 的 Google Map 应 用程 序的 编 写， 用javascript，和 frontpage 软件，加载 google 地图， 根据 已知 的 时间，汽车运行的经纬度， 1 秒钟读一次汽车位置，显示在网页上。 并 实现一段时间内汽车运行轨迹的回放。 本文结构安排如下 : 第一章：绪论。 简要介绍了论文选题的背景及意义；汽车监控的国内外现状；各章节的组织结构。 第二章：相关技术及原理。 主要介绍了 GPS导航技术包括 GPS系统组成、GPS 信号、 GPS定位的常用观察值、 GPS定位方法、 GPS导航定位的特点； GPRS网络技术包括 GPRS 系统组成和 GPRS 的优缺点。 第三章：车辆导航及监控系统的总体设计。 主要包括系统构成、车载终端模块组成及原理、车载终端的硬件设计。 第四章：监控中心的软件设计。 主要包括 Javascript 简介、 google map API 概述、程序分析、完整程序及功能截图。 第五章：总结与展望。 首先对本课题完成的工作进行了总结，然后结合本课题涉及领域的发展现状进行了展望。 第六章：致谢。 第七章：参考文献。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 10 第二章 相关技术及原理 GPS 导航技术 系统组成 GPS 系 统是由 24 颗高度为两万公里的卫星组成，它们以 6 个不同的运行轨道运行，可提供全球范围从地面到 9000 公里高空之间任一载体的高精度的三维位置、三维速度和精确的时间信息。 安装在车辆上的车载单元只要能收到来自三颗卫星的定位信号，就可定出该辆车的经、纬度位置和时间信息。 GPS 计划始于 1973 年 ，已于 1994年进入完全运行状态。 GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成。 空间部分 GPS 的空间部分是由 24颗 GPS 工作卫星所组成 .这些 GPS 工作卫星共同组成了 GPS 卫星星座，其中 21 颗为可用于导航的卫星， 3 颗为活动的备用卫星。 这 24 颗卫星分布在 6个相互夹角为 60176。 的轨道上绕地球运行。 卫星的运行周期约为 12恒星时 ,即一天绕地球两周。 每颗 GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。 GPS 用户正是利用这些信号来进行工作的。 控制部分 GPS 的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。 其工作流程：监测站→主控站→注入站→每颗卫星。 主控站有一个，位于美国克罗拉多（ Colorado）的法尔孔（ Falcon）空军 基地，它的作用是根据各监控站对 GPS 的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。 监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（ Hawaii）、阿松森群岛（ Ascencion）、迭哥伽西亚（ Diego Garcia）、卡瓦加兰（ Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松 森群岛（ Ascencion）、迭哥伽西亚（ Diego 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 11 Garcia）、卡瓦加兰（ Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。 用户部分 GPS的用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。 它的作用是接收 GPS 卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 以上这三个部分共同组成了一个完整的 GPS 系统。 GPS 信号 GPS 卫星发射两种频率的载波信号，即频率为 的 L1 载波和 频率为 的 L2 载波，它们的频率分别是基本频率 的 154倍和 120 倍，它们的波长分别为 和。 在 L1 和 L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有： C/A 码 C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在 L1载波上，是 1MHz 的伪随机噪声码（ PRN码），其码长为 1023 位（周期为 1ms）。 由于每颗卫星的 C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的 PRN号来区分它们。 C/A码是普通用户用以测定测站到卫星间的距离的一种主要的信号。 P 码 P 码又被称为精码，它被调制在 L1 和 L2 载波上，是 10MHz 的伪随机噪声码，其周期为七天。 在实施 AS（ AntiSpoofing）时， P 码与 W 码进行模二相加生成保密的 Y 码，此时，一般用户无法利用 P 码来进行导航定位。 导航信息 导航信息被调制在 L1载波上，其信号频率为 50Hz，包含有 GPS卫星的轨道参数卫星钟改正数和其它一些系统参数。 用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻 GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。 SPS 和 PPS GPS系统针对不同用户提供两 种不同类型的服务。 一种是标准定位服务 (SPS– Standard Positioning Service)，另一种是精密定位服务 (PPS–Precision Positioning Service)。 这两种不同类型的服务分别由两种不同的 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 12 子系统提供，标准定位服务由标准定位子系统 (SPS– Standard Positioning System) 提供，精密定位服务则由精密定位子系统 (PPS – Precision Positioning System)提供。 SPS 主要面向全世界的民用用户。 PPS主要面向美国及其盟国的军 事部门以及民用的特许用户。 GPS 定位的常用观测值 在 GPS 定位中，经常采用下列观测值中的一种或几种进行数据处理，以确定出待定点的坐标或待定点之间的基线向量 : L1 载波相位观测值 L2 载波相位观测值（半波或全波） 调制在 L1 上的 C/A 码伪距 调制在 L1 上的 P 码伪距 调制在 L2 上的 P 码伪距 L1 上的多普勒频移 L2 上的多普勒频移 GPS 定位方法 GPS有很多定位的方法，其中最主要的定位方法有：根据定位所采用的观测值 、根据定位的模式、 根据获 取定位结果的时间 、根据定位时接收机的运动状态 （ 1）伪距定位 伪距定位所采用的观测值为 GPS 伪距观测值，所采用的伪距观测值既可以是 C/A 码伪距，也可以是 P 码伪距。 伪距定位的优点是数据处理简单，对定位条件的要求低，不存在整周模糊度的问题，可以非常容易地实现实时定位；其缺点是观测值精度低， C/A 码伪距观测值的精度一般为 3米，而 P码伪距观测值的精度一般也在 30 个厘米左右，从而导致定位成果精度低，另外，若采用精度较高的 P 码伪距观测值，还存在 AS的问题。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 13 （ 2）载波相位定位 载波相位定位所 采用的观测值为 GPS的载波相位观测值，即 L L2或它们的某种线性组合。 载波相位定位的优点是观测值的精度高，一般优于 2 个毫米；其缺点是数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题。 （ 3）绝对定位 绝对定位又称为单点定位，这是一种采用一台接收机进行定位的模式，它所确定的是接收机天线的绝对坐标。 这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业。 绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。 （ 4）相对定位 相对定位又称为差分定位，这种定位模式采用两台以上的接收机，同时对一组相同的卫星进行观测，以 确定接收机天线间的相互位置关系。 （ 5）实时定位 实时定位是根据接收机观测到的数据，实时地解算出接收机天线所在的位置。 （ 6）非实时定位 非实时定位又称后处理定位，它是通过对接收机接收到的数据进行后处理以进行定位得方法。 （ 7）动态定位 所谓动态定位，就是在进行 GPS 定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是变化的。 也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个随时间的改变而改变的量。 动态定位又分为 Kinematic 和 Dynamic 两类。 （ 8）静态定位 所谓 静态定位，就是在进行 GPS定位时，认为接收机的天线在整个观测过程中的位置是保持不变的。 也就是说，在数据处理时，将接收机天线的位置作为一个不随时间的改变而改变的量。 在测量中，静态定位一般用于高精度的测量定位，其具体观测模式多台接收机在不同的测站上进行静止同步观测，时间由几分钟、几小时甚至数十小时不等。 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 14 GPS 导航定位系统的特点 GPS 与其它导航系统相比，具有的优点概括起来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 10． 6， 100～ 500km 可达 10． 7， 1000km 以上可达 10． 9，在 300～1500m 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 lmm。 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30一 40min 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 15～ 20 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程采用不同方法分别施测，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。 (7)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 O． 1ms，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。 GPRS 网络技术 GPRS 概述 GPRS(General Packet Radio Service，通用分组无线业务 )是一种采用分 南京工程学院毕业设计说明书（论文） 15 组交换技术传输数据及信令的高效率数据传输方式。 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。 分组通信的实质是依靠高处理能力的计算机来充分利用宝贵的通信信道资源。 基于分组交换的 GPRS 业务理论上的速率可达 171． 2kbps。 GPRS允许用户在分组交换模式下发送和接收数据，从而提供了一种高效、低成本的无线分组数据业务。 分组交换的基本过程是把数据先分成若干个小的数据包，可通过不同的路由，以存储转发的接力方式传送到目的端，而组装成完整的数据。 分组交换基本上不是实时系统，延时也不固定，但可以使不同的 数据传输“共用”传输带宽：有数据时占用带宽，无数据时不占用，从而分享资源。 在 GSM无线系统中，无线信道资源非常宝贵。 如采用电路交换，通信需要建立端到端的连接，信道只能被一个用户独占，在成本效率上显然缺乏可行性。 而采用分组交换的 GPRS则可灵活运用无线信道，每一个用户可以有多个无线信道，而同一信道又可以由几个用户共享，从而极大的提高了无线资源的利用率。 在理论上， GPRS 可以将最多 8 个时隙组合在一起，给用户提供高达 171． 2kb／ s 的带宽。 由于GPRS 用户的数据通信费是以数据流量为基础，而不考虑通信时长，所以 GPRS用于 IP 业务的接入将更为用户所接受。 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， PTM— SC)。 3．边界网关 (Boarder Gateway， BG) 4． 改 进 基 站 子 系统 BSS： 在基 站 控。