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

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1、 南 京 工 程 学 院毕业设计说明书(论文)专 业： 光纤通信 题 目： 基于移动通信网的汽车定位 与防盗系统的研究（软件） Based on vehicle positioning and anti-theft system for mobile communication network(software) A Dissertation Submitted toNanjing Institute of TechnologyFor the Academic Degree of Bachelor of ScienceByYixinSun Supervised byEngineer Shugu

2、ang ZouCollege of Communication EngineeringNanjing Institute of Technology June 2012毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用

3、授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明

4、的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不

5、及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体

6、水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不

7、及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日 南京工程学院毕业设计说明书（论文）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际

8、问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘要 随着我国经济的发展，汽车行业已成为我国一个迅猛发展的巨大产业，同时也极大地带动了汽车软件的发展。目前国内外都在积极研究车辆导航和监控系统在实际生活中的应用，经过多年的发展和培育，我国GPS车辆定位和监控系统市场现在已进入规模发展时期。 本文对车载导航和监控的原理、系统结

9、构和功能进行了深入的分析和论述，提出了一种基于GISGPSGPRS的车辆导航和监控系统的方案。整个系统由车载终端和监控中心组成，监控中心包括通信服务器和监控终端，通信服务器只负责数据的存储和转发，主要的监控功能由监控终端完成。文章对车辆监控系统中车载终端的操作系统平台构建方法、监控终端软件系统进行了详细的介绍并实现了车载终端和监控终端的软件设计，将GIS地理信息技术、GPS定位技术和GPRS现代通信技术集成到一起。不但发挥了GPRS分组交换技术具有高速、实时、网络覆盖范围广的特点，还利用车载GPS定位实时和快速与GIS直观地对地理数据跟踪显示的优势，实现了移动车辆与监控终端之间实时在线及信息互

10、传的智能化远程监控、调度和管理。车载终端可以进行基本的地图操作，并可以接收和解析GPS信号，在实时显示自身位置的同时利用GPRS无线通信模块将终端的各种信息传送到监控终端，在监控终端进行地图匹配后显示在设备上，实现对车辆位置的实时监视。监控终端还能够对移动车辆的准确位置、速度和状态等必要的参数进行查询，提高运行效率。关键字：GPRS；GPS；汽车定位与防盗Abstract With chinas economic development,automotive industry has become a huge industry with rapid development,and great

11、ly promoted the development of the automotive software meanwhile.The vehicle navigation and monitoring system in real-life are being actively studied at home and abroad,after years of developing and nurturing,our countrys GPS vehicle location and monitoring system market has entered a period of rapi

12、d development. This paper analyzes and discusses mechanism of vehicle navigation and monitoring, system structure and functions and introduces the building method of vehicle-mounted terminals operating system platform,wireless transmission methods,monitoring terminal software system based on GIS in

13、monitoring and control center in detail.This subject proposes a vehicle navigation and control system program based on a GIS/GPS/GPRS,and completes the design of vehicle-mounted terminal and monitoring terminal.This system integrates GIS information technology,GPS technology and GPRS modern communic

14、ation technology together.Vehicle-mounted terminal can operate maps,receive GPS signals,and use GPRS wireless communication equipment to transmit the location data of the terminals and other information to the control centre and control terminal,display the car on the monitor after matching on the m

15、ap to achieve real-time monitoring of the vehicles location.Monitoring Center can also query accurate location,speed and status of the moving vehicles and send scheduling control instructions to carry out scientific scheduling management and improve operating efficiency.If a vehicle being in the eve

16、nt of an accident or hazard,it can also send alarm information to the center to achieve timely assistance and support.Key words: GPRS；GPS；Vehicle Location and Monitoring 目录第一章 绪论71.1论文选题的背景及意义71.1.1汽车电子市场需求71.1.2交通运输安全需求81.1.3课题研究的现实意义812汽车监控的国内外现状91. 3课题完成的工作及各章节组织结构10第二章 相关技术及原理112.1 GPS导航技术112.1.

17、2 GPS信号122.1.3 GPS定位的常用观测值132.1.4 GPS定位方法132.1.5 GPS导航定位系统的特点152.2 GPRS网络技术162.2.1 GPRS概述162.2.2 GPRS系统构成162.2.3 GPRS的优缺点18第三章 系统总体设计方案193.1 系统构成193.2 车载终端模块组成及原理213.3 车载终端的硬件设计21第四章 监控中心的软件设计244.1 Javascript 简介254.1.1历史254.1.2 javascript和java的区别264.1.3 JavaScript的功能274.2 Google Maps API 概述284.2.1技术

18、背景284.2.2 Google 地图服务简介284.2.3 搭建Google Maps API开发环境304.3 程序设计314.3.1创建基本的地图314.3.2 功能拓展334.4 完整程序及功能截图37第五章 总结与展望465.1 全文总结465.2未来展望47第六章 致谢47第七章 参考文献48第一章 绪论1.1论文选题的背景及意义1.1.1汽车电子市场需求进入21世纪以来，全球汽车市场发展迅猛，随着信息技术的高速发展，人们对汽车安全性和舒适性要求的提高，汽车电子成为全球性的研究热点，汽车电子市场成绩斐然。2004年全球汽车电子产品市场规模将接近1000亿美元，2005年则大幅超过这

19、个数目，2007年全球汽车电子市场规模将达到1410亿美元，相比2006年小幅增长。在国外，平均每辆车上的电子装置占整车成本的20,-25；一些豪华轿车上可以装有48个微处理器，电子产品占整车成本的50以上。其中导航市场将与音频和娱乐融合，成为汽车电子市场中增长最快的领域之一，目前占总体汽车安全与舒适电子市场的503。作为全球汽车市场潜力最大的国家之一，2007年中国汽车电子市场持续保持快速增长态势，销售额达到1000亿元。据预测，未来的汽车电子产品中，围绕安全、节能、环保、舒适和娱乐等方面的元器件及其周边产品将发展最快。目前，中国消费者对车辆需求的增加、网络在车辆中的高速发展、安全与防盗需求

20、的增加、机械系统与电子系统之间的转换以及动力总成方面性能的提高，都进一步推动了我国汽车电子产品市场的发展。汽车电子产品将带给消费者更加舒适的乘车环境，提供给消费者更加简便且实用的监控措施。1.1.2交通运输安全需求随着社会经济的发展，各地交流越来越频繁，流动人口逐年增加，特别是春节等节假日，流动人口数量暴增，给各地交通运输管理带来了很大的压力和混乱。很多不法汽运经营者，为了自己的经济利益，不顾乘客的人身财产安全，经常超载超员，造成因此类情况的发生的交通事故频频发生。虽然这种情况时有发生，且即使交管人员加大检查力度，却仍屡禁不止，原因就在于交管人员不可能将每辆违规车辆都纳入管理范围之内，造成交管

21、成本增加却解决不好问题的现状。在我国，由于车辆监控设备的发展起步较慢、性能好的设备价格较贵，使基于安全保护的车载监控设备使用率较低，以长途客车和出租车为例，有关资料显示，目前我国长途客车有数十万辆，长途客车大都没有安装任何监控设备，长途客车运营过程中经常出现盗窃、抢劫等违法事件，而出租车上频频出现的抢劫、杀害司机等恶性案件，都极大地危害到了人民群众的财物和人身安全。我国幅员辽阔，各种车辆的数量非常巨大。在各种车辆的运营过程中，如何防范盗窃、抢劫等恶性案件的发生；在盗窃、抢劫等恶性案件发生时，如何快速报警或事后采取何种有效措施为公安机关迅速破案提供依据；如何控制车辆的超载行为，杜绝交通事故的隐患

22、等等。以上诸多问题，都需要车载监控设备的辅助，以达到控制事故，降低车内犯罪的目的。1.1.3课题研究的现实意义当前国内使用的车载监控系统大都结合了GPS定位技术和GPRS无线网络技术，主要用于为车主自主导航或者为车辆监控中心提供坐标信息。其作用主要是为方便驾车出行或车辆调度，减少交通堵塞现象的发生。GPS车载监控系统只能告知车辆的具体位置，却无法“看到”汽车现场的情况。随着汽车安全需求的扩大和电子技术的发展，对车载监控系统的需求也越来越高，其中图像采集和传输是一个非常突出的新需求。因为如果能够对车辆内部情况和车辆外部驾驶的情况进行拍照保存并通过GPRS网络回传监控中心，就可以让监控中心准确掌握

23、车辆内外部信息，也能够在车辆出现事故时留下图像资料，避免事后取证难而造成争议。具有远程监控和图像传输的车载终端系统应用前景广阔。它可用于运钞车、运油车和运送其他贵重物品的货运车辆，起到防盗、防抢劫的作用；可用于公共汽车、长途大巴等客运车辆，监控是否存在拉客，超员超载的现象，减少交通事故的发生；可用于公安、消防的车辆上，对办案过程录像，以便将来取证；在环境监测车上，它可以记录环境污染现场情况，同时将图像资料实时传输给环境监控中心，便于事后追究相关污染部门责任等等。可见，本课题的研究具有重大的社会效益和经济效益。12汽车监控的国内外现状按照显示终端离采集终端距离的远近，车载视频监控系统分为远程视频

24、监控系统和现场视频监控系统。车载监控系统最早的解决方案是采用传统的本地模拟监控系统。模拟监控系统主要由摄像机、视频矩阵、监视器、录像机等组成，录像机等组成，利用模拟视频先将来自摄像机的视频连接到监视器上，利用视频矩阵主机进行各个监控点的观察，使用磁带录像机保存视频数据。由于查询取证十分繁琐，系统的功能简单、可靠性差，根本无法满足车辆运营过程中的特殊要求(颠簸、温度、湿度等)，因此该解决方案很快就淘汰了。随着嵌入式计算机处理能力的提高，车载监控系统逐渐转向数字方式，主要用于监测、记录汽车在行驶中各种状态和数据，在事故发生时能收集音视频资料。目前流行的解决方案是基于MPEG2和MPEG4技术的硬盘

25、录像方式。它具有处理数字化、计算机化，抗震效果大大加强，图像的存储时间也大大延长等显著特点。但此种监控系统仍然是一种本地化的监控系统，由于缺少联网功能，汽车的状态信息无法实时传送给监控中心。随着GSM业务的开通，具有远程监控功能的GSM车载监控系统不断出现。目前我国GSM网络己经覆盖全国，各地短消息系统也互通，这从理论上提供了全国范围的覆盖。而且目前GSM终端价格较低，有利于降低系统成本，同时它的蜂窝技术提供了大的用户容量。但GSM网络传送时间不确定，因为短消息采用信道命令时隙来传送，没有专门的数据通道，所以在命令时隙出现繁忙时候就容易出现数据传送延迟或丢失的情况；信道容量有限，一条短消息最多

26、能传送140个有效字节，不能全面及时地反映车载的实时信息。这些弱点阻碍了GSM车载监控系统的全面推广。最新的解决方案是基于GPS+GPRS的车载监控系统。GPRS是一种基于GSM系统的无线分组交换技术。提供端到端的、广域的无线口连接。它以“分组一转发的形式进行数据传送，支持瞬时连接、永远在线，通信费用大大降低。此种系统一般采用先进的GPRS模块、新颖的图像处理芯片、嵌入式网络处理模块等，能实现Internet自动接入，并采集视频图像，通过JPEG算法压缩后利用GPRS无线网络传送至Intemet网上的主机，实现GPRS无线网络远程图像的传输。1. 3课题完成的工作及各章节组织结构本文是基于Ja

27、vascript 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、

28、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。第二章 相关技术及原理2.1 GPS导航技术2.1.1GPS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

29、，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。1、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60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。2、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

30、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）

31、，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 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。3、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。2.1.2 GPS信号 GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60HMz的L

32、2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：1、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。 2、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（Anti-Spoofing）时，P码与W码进行

33、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。 3、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。4、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(SPSStandard Positioning Service)，另一种是精密定位服务(PPSPrecision Positioning Service)。这两种不同类型的服务分别由两种不同的子系统提供，标准定位服务由标准定位子

34、系统(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服务则由精密定位子系统(PPSPrecision 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。2.1.3 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 2.1.4 GPS定位

35、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。 （2）载波相位定位 载波相位定位所采用的观

36、测值为GPS的载波相位观测值，即L1、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。 （

37、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

38、静止同步观测，时间由几分钟、几小时甚至数十小时不等。2.1.5 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106，100500km可达107，1000km以上可达109，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1520分钟；快速静

39、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1-2分钟；动态相对定位测量时，流动站出发时观测1-2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。(

40、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O1ms，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。2.2 GPRS网络技术2.2.1 GPRS概述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。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

41、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1712kbps。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，

42、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1712kbs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。2.2.2 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

43、对多点服务中心,(Point-To-Multipoint Service Center，PTMSC)。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(Packet Control 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 SupportingNode)是GPRS网络中最重要的网络节点

44、。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 Servic

45、es Digital Network)，PSDN(Packet Switched DataNetwork)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2-1所示。图2-1 GPRS网

46、络结构图2.2.3 GPRS的优缺点GPRS非常重要的优点是引入了分组交换能力，克服了电路交换速率低、资源利用率差等缺点，与原有GSM的数据业务相比，具有资源利用率高，支持基于标准数据通信协议的应用，实时在线，按流量计费，快捷登录，高速传输，接入时间短，接入范围广等优点。它的最大特点是永远在线。它不是以上网的时间来收费，而是根据传输的数据量来收费。可以说GPRS是一项集方便、省钱于一身的新业务。同时,GPRS也存在一些问题：(1)GPRS会发生包丢失现象。由于分组交换连接比电路交换连接要差一些，因此，使用GPRS会发生一些包丢失现象。(2)实际速率比理论值低。GPRS数据传输速率要达到理论上的

47、最大值1722kbps，就必须只有一个用户占用所有的8个时隙，并且没有任何防错保护。运营商将所有的8个时隙都给一个用户使用显然是不太可能的。(3)存在转接时延。GPI塔分组通过不同的方向发送数据，最终达到相同的目的地，那么数据在通过无线链路传输的过程中就可能发生一个或几个分组丢失或出错的情况。第三章 系统总体设计3.1 系统构成本系统由车载终端和监控中心两大部分组成，其中监控中心包括通信服务器和监控终端两部分。融合GPS全球卫星定位系统、GIS地理信息系统、GPRS信系统以及计算机数据处理技术于一体，可实现全天候卫星定位、电子地图显示和车辆实时监控等功能。系统原理如图31所示。 图3-1 监控

48、系统原理图通信服务器具有两种基本的功能：数据转发和历史数据存储。监控终端通过通信服务器接收车载终端上发的数据信息和下发命令信息。另外，基于网络兼容性的考虑，需要建立一个统一的网络，使其既能够在车载终端处保持特有的性质，又能在主干网络上传输所有信息，可能需要额外通信服务器上实现一种通用协议来实现数据转换功能，以在其入口部分兼容各种不同规范和数据格式的GPS终端信息，同时在其出口部分实现对应用软件接口的统一。这样可以一方面解决用户己配备的GPS终端的可再利用性和可替代性，满足用户使用七的方便和投资上的合理，另一方面，为应用软件开发者提供了一个统一的接口，降低了开发的复杂度，提高了开发的效率。车载终

49、端分布在各个移动车辆上，负责接受GPS卫星定位信息，通过嵌入式处理器解算出车辆所处的位置坐标，车载终端通过GPRS模块连接到Internet上，将上发数据发送到通信服务器，通信服务器将收到的车载终端数据分类保存在数据库中。监控终端负责主要的监控指挥调度的任务，是监控中心的核心，它的主要作用是：(1)数据跟踪：将移动车辆的实时位置以列表的方式显示出来。如车号、经度、纬度、速度、航向、时间、日期等。(2)信息查询功能：用户能够在电子地图上根据需要对目标进行查询，如旅游景点、宾馆、医院等并在电子地图上显示其位置。(3)轨迹显示：将移动车辆的定位信息在相应的电子地图背景上显示出来。电子地图可任意放大、

50、缩小、还原、移动。(4)轨迹回放：将指定被监控终端的历史轨迹进行回放。(5)车辆调度管理：向被监控车载终端发送命令，对车辆进行控制。同时接收和处理车载终端发回的各种反馈信息。(6)用户管理：添加删除用户及设置相应的权限。在本课题中，通信服务器只主要负责数据的存储和转发，绝大部分监控功能由监控终端完成。因此笔者将主要工作放在了与导航技术相关性较强的车载终端及监控终端的设计开发上，结合现有通信服务器实现一个完整的车辆监控系统，以上给出的也是一个完整的监控系统框架。但在实际的车辆监控应用中，有时也会碰到这样的情况，车载终端和监控中心相互之间发送的数据量比较小，比如只对家用车辆或者对为数不多但重要程度

51、比较高的车辆进行监控时，这时可以考虑绕过通信服务器而在监控终端加强存储能力和数据库的功能，将监控终端和通信服务器的功能集成到一起，只由车载终端和监控终端构成一个轻量级的监控系统，既降低了系统成本和复杂性又能够提高监控的实时性，简单实用，可操作性也相对较高。因此，只要将本系统的监控终端稍作改进，与车载终端一起也可以组成一个如上所述的完整的轻量级监控系统，提高了系统的可伸缩性和应用范围，具有较高的实用价值。3.2 车载终端模块组成及原理车辆的所有信息都必须通过车载终端得到，而且车载终端还必须具备一定的处理能力，接收并处理分别来自GPS模块和监控终端发出的信息。车载终端包括ARM嵌入式主板，GPS卫

52、星接收模块，GPRS无线通信模块以及各种扩展子卡。GPRS无线链路基于移动公司的GPRS移动通信公网，包括MSC基站控制器，SGSN业务支撑节点，GGSN网关支撑节点。车载终端设计应满足以下功能和要求：(1)使用GPS模块对车辆位置信息进行采集和通过GPRS模块向监控终端发送各种数据信息。(2)应具备基本的导航功能。包括电子地图和车辆当前位置点显示，基本的地图操作，地图数据查询等功能。(3)对位置信息数据进行必要的处理。车载终端应具备较强的处理能力，以适应电子地图加载和通讯的需要。(4)具备可靠的通信能力。车载终端的应用环境决定了它采用GPRS无线通信方式是最好的选择。(5)系统简易、方便、资

53、源丰富，适应低成本、低功耗、体积小的要求。车辆在运行过程中，车载终端的GPS接收机接收定位卫星的定位数据，计算出自身所处的地理位置的坐标等信息为自身使用。同时通过车载终端的GPRS模块以及自定义的GPRS通信应用层协议接口，由GPRS网络将车辆的位置、状态、报警等综合信息发送到监控终端，并存入中心数据库。3.3 车载终端的硬件设计 车载终端的硬件整体结构包括ARM嵌入式主板，GPS接收模块，GPRS无线通信模块以及各种扩展子卡。(1)ARM嵌入式主板本系统的硬件平台是以Samsung公司的ARM920T处理器一S3C2410为核心运行在203MHZ，外围扩展2M的Nor Flash存储器，64

54、M的Nand Flash存储器，64M的SDRAM存储器，并行JTAG接口，两个串口，一个USB接口和一个显示器接口等外围接口电路。考虑到嵌入式系统的可裁减性，将一些不必要的接口和设备屏蔽或简化。硬件主板的组成结构如图3-2所示：图3-2 ARM嵌入式主板的组成结构图(2)GPS接收机GPS接收机采用EverMore公司出产的GM305系列模块，该模块采用了EverMore公司最新的12通道GPS技术，内部包含一个具有主机连接电缆的鼠标样小盒。GM-305继承了EverMore公司标准的快速启动和在野外、城市和峡谷环境中的高性能表现。最新的GPS内核固件提供了更进一步的可靠性。GM-305先进

55、的系统设计为需要经济的GPS解决方案的用户提供了强劲的性能：NMEA-0183格式输出；一个RS-232串行输入输出;位置和速度过滤器；串口波特率为4800kbps；使用作为程FLASH作为程序存储器，固件可升级。GM-305采用内嵌式天线单元，可直接获取卫星的原始数据，它只需要能接收到来自三颗卫星的定位信号，就可以定出经纬度位置和时间信息。(3)GPRS模块及其工作过程GPRS模块，即GPRS DTU全称GPRS数据传输单元，在国内目前实际上对GPRS DTU具有更加明确的约定：GPRS DTU是专门用于将串口数据通过GPRS网络进行传送的GPRS无线设备。GPRS DTU的四个核心功能：

56、内部集成TCPIP协议栈提供串口数据双向转换功能支持自动心跳，保持永久在线支持参数配置，永久保存本课题中GPRS DTU工作过程描述：GPRS DTU上电后，首先读出内部FLASH中保存的工作参数(包括GPRS拨号参数，串口波特率，数据中心IP地址等等，这些事先都已经配置好)。GPRS DTU登陆GSM网络，然后进行GPRS PPP拨号。拨号成功后，GPRS DTU将获得一个由移动随机分配的内部IP地址(一般是lOXXX)。也就是说，GPRS DTU处于移动内网中，而且其内网IP地址通常是不固定的，随着每次拨号而变化。我们可以理解为GPRS DTU这时是一个移动内部局域网内的设备，通过移动网关

57、来实现与外部Internet公网的通信。这与局域网内的电脑通过网关访问外部网络的方式相似。GPRS DTU主动发起与数据中心的通信连接，并保持通信连接一直存在。由于GPRS DTU处于移动内网，而且IP地址不固定。因此，只能由GPRS DTU主动连接数据中心，而不能由数据中心主动连接GPRS DTU。这就要求数据中心具备固定的公网IP地址或固定的域名。数据中心的公网IP地址或固定的域名作为参数存储在GPRS DTU内，以便GPRS DTU一旦上电拨号成功，就可以主动连接到数据中心。具体地讲，GPRS DTU通过数据中心的IP地址(如果是采用中心域名的话，先通过中心域名解析出中心IP地址)以及端

58、口号等参数，向数据中心发起TCP或UDP通信请求。在得到中心的响应后，GPRS DTU即认为与中心握手成功，然后就保持这个通信连接一直存在，如果通信连接中断，GPRS DTU将立即重新与中心握手。由于TCP/UDP通信连接已经建立，就可以进行数据双向通信了。对于DTU来说，只要建立了与数据中心的双向通信，完成用户串口数据与GPRS网络数据包的转换就相对简单了。一旦接收到用户的串口数据，DTU就立即把串口数据封装在一个TCP/UDP包里，发送给数据中心。反之，当DTU收到数据中心发来的TCP/UDP包时，从中取出数据内容，立即通过串口发送给用户设备。通过有线的数据采集中心，同时与很多个GPRS

59、DTU进行双向通信。这是目前GPRS DTU应用系统中最为常用的方式。 本课题选择的众山公司的ZSD3120是一款使用GPRS网络进行无线数据传输的终端设备。内置西门子公司生产的工业级高可靠性GPRS引擎(MC35iMC39i)和高速嵌入式处理器。支持PPP、TCP、UDP、ICMP等众多复杂网络协议和SOCKET标准，提供全透明数据传输和用户自由控制传输两种模式。同时支持点对点、点对多点、设备问、设备与中心问等各种不同的通讯模式。用户不用关心复杂的网络协议，使用RS232485422接口，就可以进行无线数据收发，使设备能够随时随地接入Interner。根据以上描述，使用厂家提供的设置程序设置GPRS DTU的相应参数，设置界面如下图所示，主要设置GPRS模块的串口波特率，数据采集中心的IP地址、口令等。图3-3 GPRS DTU参数没置界面第四章 监控中心的软件设计本课题所设计的是监控中心的软件平台，因此这一章节将是论文的重点。在这一章中将首先介绍软件设计过程中所用到的关键技术，包括编程语言javascript , google地图的开发接口 google map API ，其次，介绍设计过程中所用到的一些函数，在本章最好将附上该软件设计的完整程序，以及功能的演示效果图。4.1 Javascript 简介 JavaScript是一种能让你的网页