基于QT的GPS导航毕业设计论文答辩

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1、毕业设计设计题目名称：基于QT的GPS导航学 生 姓 名：专业名称：软件技术班 级：软件10-2学 制：3学 号：学历层次：专 科指导教师：评 阅 人：论文（设计）提交日期： 2013 年 6月 14日论文（设计）答辩日期： 2013 年 6月 18日42 毕业设计成绩评定书 专业、班级 软件10-2 姓名 # 日期 2013-06-18 1、设计题目 基于QT的GPS导航 2、设计指导教师（签名） 3、设计评阅人（签名） 评阅日期 4、评定意见及成绩 年 月 日# # # # 职业技术学院 毕业设计（论文）成绩评定表所学专业软件技术班级软件10-2姓名#设计题目基于QT的GPS导航指导教师段

2、珊珊指导教师评语成绩指导教师日期评阅教师评语成绩评阅教师日期答辩委员会评语和成绩负责人日期中文摘要近年来，随着人们生活水平的不断提高，汽车逐渐进入家庭，并成为生活必需品，未来几年内汽车的增长速度还将会大幅上升。车载GPS系统具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景。我们估计，国内汽车市场对GPS系统的需求量，将以每年30%以上的速度递增。GPS的最大特点是兼具导航、定位、防盗等功能，我国GPS市场过去一直饱受技术应用、市场规模因素的瓶颈，随着这两年我国自主研发的北斗导航系统日渐完善，在导航定位技术水平与产品成熟程度的不断提高，特别是汽车市场的飞速发展，我国GPS市场已经进入规模发展的时期，未来国

3、内GPS市场前景相当看好，同时GPS定位技术在军事领域也有着巨大的作用。所以GPS的发展及研发至关重要。关键字：GPS发展历程、GPS的定位原理、GPS精密定位方法、GPS的研究意义English AbstractIn recent years, with the continuous improvement of living standards, the automobile gradually into the family, and become the necessities of life, the next few years car growth rates will rise

4、 sharply. Future car GPS system has a huge market potential and immeasurable. We estimate, the domestic automobile market demand of GPS system, will increase by more than 30% annually. GPS is the biggest characteristic of both navigation, positioning, anti-theft function, bottleneck in Chinas GPS ma

5、rket in the past has been plagued by technical application, the size of the market factors, along with the Beidou navigation system this year Chinas independent research and development of increasingly perfect, in technology level and product positioning is constantly increasing, especially the rapi

6、d development of automobile market in China, GPS market has entered the scale of development period, the prospects for the domestic GPS market in the future quite good, at the same time, GPS positioning technology in military field also has the huge function. So the development and research and deve

7、lopment is very important in GPS.Key words: GPS development course, GPS positioning principle, GPS precise positioning method, GPS research significance.目录第一章 前言11.1 毕业设计的目的和任务11.1.1 目的11.1.1 任务1第二章 毕业设计选题22.1 设计题目背景22.2 可行性分析6第三章 开发平台73.1 LINUX简介73.2 QT简介7第四章 关键技术94.1 GPS卫星导航定位原理94.2 GPS卫星测速原理104.3

8、 GPS卫星测时原理114.4 串口编程技术124.5 电子地图概述144.6 数据的处理174.7 技术基础204.8 开发环境21第五章 总体设计235.1 程序设计概述235.2 程序功能分析235.21 主界面设计255.3 电子地图矢量数据管理的设计285.4 GPS导航数据管理的设计36第六章 总结和展望41第七章 致谢42第八章 参考文献43徐州建筑职业技术学院毕业设计说明书第一章 前言1.1 毕业设计的目的和任务1.1.1目的毕业设计是带有研究性质的专题研究分析、设计报告，是完成教学任务、培养合格人才的一个重要实践性教学环节。通过毕业设计，可以培养学生的开发和设计能力，提高综合

9、运用所学知识和技能去分析、解决实际问题的能力，检验学生的学习效果等均具有重要意义。 通过毕业设计，旨在是学生对所学过的基础理论和专业知识进行一次系统的回顾和总结，通过对具体题目的分析，是理论与实际相结合，巩固和发展所学理论知识，掌握正确的思维方法和基本技能，提高学生独立思考能力和团结协作的工作作风，提高学生利用计算机解决实际问题的能力及计算机实际操作水平，促进学生建立严谨的科学态度和工作作风。1.1.2任务（1）巩固和提高学生学过的基础理论和专业知识。（2）提高学生运用所学专业知识进行独立思考和综合分析、解决实际问题的能力。（3）培养学生掌握正确的思维方法和利用计算机解决实际问题的基本技能。（

10、4）增强学生对软件开发过程的认识，掌握软件设计方法，进行编制技术文件等基本技能的训练，使之具有一定程度的实际工作能力。（5）是学生掌握文件检索、资料查询的基本方法以及获取新知识的实际工作能力。（6）促使学生学习和获取新知识，掌握自我学习的能力。（7）通过参与实际工作，使学生了解社会工作，具备一定是实际工作能力。第二章 毕业设计选题2.1 设计题目背景 1978年2月22日第一颗GPS试验卫星的入轨运行，开创了以导航卫星为动态已知点的无线电导航定位的新时代。GPS卫星所发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的空间信息资源。陆地、海洋和空间的广大用户，只要持有一种能够接收、跟踪、变换和测量GP

11、S信号的接收机，就可以全天时、全天候和全球性地测量运动载体的七维状态参数和三维状态参数。其用途之广，影响之大，是任何其他无线电接收设备望尘莫及的。不仅如此，GPS卫星的入轨运行，还为大地测量学、地球动力学、地球物理学、天体力学、载人航天学、全球海洋学和全球气象学提供了一种高精度、全天时、全天候的测量新技术。纵观现状，GPS技术有下述用途。 2.1.1国外现状在硬件方面，全世界已经有包括 IBM、MicroOptical、Xybernaut 在内的超过 100 家公司生产与移动计算相关的产品，如带 LCD 显示器的眼镜、手执微型键盘、手执鼠标、声控输入设备、GPS天线等。在应用系统开发方面，美国

12、麻省理工学院、哥伦比亚大学和欧洲的瑞士联邦技术学院、荷兰 Delft 技术大学等都在医学、工业等各个移动计算领域进行应用系统的开发工作。在地图数据方面，美国爱荷华州立大学和加利福尼亚大学美国地理信息与分析中心（NCGIA）正在合作为 NASA 和联邦统计机构进行一项名为 Batutta 的计划，旨在研制一套专为地学野外采样使用的移动作业系统，包括地理环境与地理信息系统在无线移动环境中的集成以及穿戴式计算机、便携计算机、PDA 和台式服务器的联合使用。在软件开发方面，作为GIS 市场的领头雁 Autodesk、ESRI 和 Intergraph 三大公司为 Mobile GIS 技术做出了极大的

13、贡献。Autodesk 公司开发 Autodesk OnSite 的 “移动访问”模块。ESRI 研制了 ArcGIS 软件产品ArcPad。而Intergraph 建立自己的移动 GIS 解决方案IntelliWhere。这些软件极大方便了Mobile GIS个人导航系统的开发。2.1.2.国内现状在硬件方面，国内的硬件技术很不成熟，相关导航产品的结构设计、生产已接近国际水平，硬件差距较大，绝大多数产品尚未达到工业级技术标准。同时这几年，所有的自主导航仪的硬件几乎是清一色的日本货，全是丰田、索尼、日立和先锋等名牌产品。在应用系统开发方面，从1981年到1985年，完成了技术引进、数据规范和标

14、准的研究、空间数据库的建立、数据处理和分析算法及应用软件的开发等环节，对GIS进行了理论探索和区域性的实验研究。从1986年到现在，我国GIS的研究和应用进入有组织、有计划、有目标的阶段，逐步建立了不同层次、不同规模的组织机构、研究中心和实验室。在软件开发方面，在科技部等国家有关部门的大力组织和支持下，国产GIS基础软件开发工作取得了重要进展，出现了一批GIS高技术企业，开发出了较为成熟的国产GIS软件，如MapGIS、GeoStar、CityStar、SuperMap、MapEngine、GROW等，并形成了一定的产业规模，同时一些导航系统软件也逐步出现，例如灵图的天行者，MAPKING、L

15、EADSTAR、领路人等，打破了国外GIS软件对我国市场的垄断，有力促进了我国地理信息系统技术和自主导航技术的发展。在地图数据方面，经过了20年的努力，国家测绘局与其他相关部门协作完成了全国l：100万、 1：25万基础地理空间数据库以及全国七大江河数字地形模型的建设，并启动了全国l：5万，部分省份1：1万基础地理空间数据库的建设。这些基础数据有力促进了GIS技术的广泛应用。与此同时，一些车载导航电子地图开发也开始慢慢进入正轨，如北京灵图的天行者地图其精度较高，地图范围覆盖面较广，受到用户喜爱；凯利德地图软件也受到国内认可和欢迎。2.1.3.GPS技术的陆地应用 各种车辆的行驶状态监控；旅游者

16、或旅游车的景点导游；应急车辆（如公安、急救车等）的快速引导行驶；高精度时间比对和频率控制；大气物理观测；地球物理资源勘探；工程建设的施工放样测量；大型建筑和煤气田的沉降检测；板内运动状态和地壳形变测量；陆地以及海洋大地测量基准的测定；工程、区域、国家等各种类型大地测量控制网的测量和建设；请求救援在途实时报告；引导盲人行走；平整路面的实时监控，精细农业。 2.1.4.GPS技术的海洋应用 远洋船舶的最佳航线测定；远洋船队在途中航行的实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量；海洋救援的搜索和定点测量；远洋渔船的结队航行和作业调度；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测；海底管

17、道铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；船运货物失窃报警；净化海洋（如海洋溢油的跟踪报告）；海洋纠纷或海损事故的定点测定；浮筒抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位；港口交通管制；海洋灾难检测。 2.1.5.GPS技术的航空应用 民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量。 2.1.6GPS技术的航天应用 低轨道通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载入航天器的在轨防护探测；星

18、载GPS的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维姿态参数测量。 由此可见GPS技术已经延伸到各个领域的方方面面，但是要完成以上所述的各种用途，最基本的就是要具备能够接收GPS信号并且能够调制输出的设备，而设备最基本的功能就是能显示当时所处地点的经纬度以及UTC标准时间。现在世面上已经有许多基于GPS接收模块所开发的产品，GPS手持机、车载GPS导航仪等等，虽然其功能强大，如车载GPS导航系统都带有大比例尺地图，但价格都比较昂贵，而且对于普通应用完全没有必要。所以基于这种情况本次设计针对普通用户使用GPS的切实需要，设计并制作实现了基于QT的GPS定位信息的低成本手持GPS

19、设备。2.1.7GPS技术的其他应用汽车GPS导航系统也有一个很大的特点是防盗，分为被动式防盗和动态跟踪。前者是指业主离开汽车，停泊的车辆符合其自身的监控系统，通过对GPS监控中心，警报，并与业主的手机，电话报警，自动链接等盗窃，破坏，移动，车辆后者可以行使被盗车辆定位跟踪，状态监测，汽车跟踪记录，甚至控制车辆断电，油等。随着计算机技术的飞速发展, 全球定位系统(GPS) 和地理信息系统 (GIS) 在各行各业中得到广泛的重视和应用, 两者的集成化程度也日益加强，实现了GPS 导航信息在GIS上的可视化、一体化和集成化，能够在地图上实时动态地跟踪目标和显示地理位置。GPS定位为GIS提供了采集

20、数据信息的新方法，GIS为GPS提供了可视化的原始地图背景，两者关系愈加紧密。电子地图是随着计算机技术的发展而产生的一种崭新的地理信息载体，具备地图的内涵, 是数字地图在计算机屏幕上的符号化显示, 具有信息丰富、直观易懂、更新方便、实用灵活等特点, 因而受到用户的普遍欢迎。所以电子地图与GPS定位系统相结合成为两者未来发展的必然趋势。随着GPS车载导航设备和PDA设备的快速发展，GPS、电子地图与掌上电脑技术相融合，逐步形成一个嵌入式的掌上导航系统，是当前GIS、GPS研究领域的主要趋势。如今，作为GPS与GIS 很好的结合体，GPS车载导航系统在国内外市场已经逐步普及，成为汽车行业的宠儿。本

21、文选题意义在于利用GIS矢量数据（shapefile非拓扑关系数据）作为电子地图格式，结合GPS，在电子地图上实现实时定位，对基于电子地图GPS定位技术的研究打下了坚实基础。作为GPS导航与GIS的结合体，嵌入式掌上导航系统成为了国内外GPS厂商发展的重点，尤其是汽车行业的宠儿车载GPS导航系统。车载GPS导航系统是一种先进的导航系统，能够探测到汽车在行驶途中的当时位置，协助驾驶者在陌生的道路环境中，通过电子地图与话音指南，准确地掌握前往目的地的路线。它是GPS导航定位技术与电子地图技术结合的焦点。现阶段，随着电子产和汽车产业的快速发展，国内外汽车生产商、GPS专业厂商加快了对汽车GPS导航系

22、统研制，而我国汽车导航系统本身起步比国外要晚了许多，在各个方面存在着较大差距，下面简述国内外在该行业上的研究进展状况。2.2 可行性分析可行性分析: 可行性分析是指在客观条件制约下, 系统开发的必要性和可行性分析。 它是此系统进行的一项重要工作。对系统能否正常进行,能否从中获得经济效益起着决定性的作用，可能性就是指开发的条件是否具备，而必要性是指客观上是否需要。可能性和必要性相辅相称,缺一不可的。2.2.1 管理上的可行性 运行上的可行性也称为管理可行性，因为一个系统的开发与实施不仅有技术上的，经济上的因素,而且关系到用户的态度。GPS自身因其成本低廉，安全性高和兼容性好等原因，使得用户可以很

23、轻松的使用系统，上手容易，无需进行任何使用培训，因此，运行上是可行的。2.2.2 技术上的可行性根据客户提出的系统功能、性能及实现系统的各项约束条件，根据新系统目标来衡量所需的技术是否具备，本系统是车载导航系统，现有的技术以较为成熟，硬件、软件的性能要求、环境条件等各项条件良好，估计利用现有技术条件应完全可以达到该系统的功能目标。2.2.3 经济上的可行性用导航仪将大大提高行驶效率，缩短行车时间，硬件并不贵，几乎可以人手一个。2.2.4 运行上的可行性新系统的研制和开发是充分得考虑驾驶员对路况的认识，使用者方便查询路况。从而能用最少的时间到达目的地。2.2.5 法律上的可行性新系统的研制和开发

24、，将不会侵犯他人、集体和国家的利益，不会违反国家政策和法律。第三章 开发平台3.1 LINUX简介Linux是一种自由和开放源码的类Unix操作系统，存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。Linux可安装在各种计算机硬件设备中，比如手机、平板电脑、路由器、视频游戏控制台、台式计算机、大型机和超级计算机。Linux是一个领先的操作系统，世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲，Linux这个词本身只表示Linux内核，但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整个基于Linux内核，并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名

25、于天才程序员林纳斯托瓦兹。Linux操作系统是UNIX操作系统的一种克隆系统，它诞生于1991 年的10 月5 日（这是第一次正式向外公布的时间）。以后借助于Internet网络，并通过全世界各地计算机爱好者的共同努力，已成为今天世界上使用最多的一种UNIX 类操作系统，并且使用人数还在迅猛增长。Linux是一套免费使用和自由传播的类Unix操作系统，是一个基于POSIX和UNIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。它能运行主要的UNIX工具软件、应用程序和网络协议。它支持32位和64位硬件。Linux继承了Unix以网络为核心的设计思想，是一个性能稳定的多用户网络操作系统。它主

26、要用于基于Intel x86系列CPU的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的Unix兼容产品。Linux以它的高效性和灵活性著称，Linux模块化的设计结构，使得它既能在价格昂贵的工作站上运行，也能够在廉价的PC机上实现全部的Unix特性，具有多任务、多用户的能力。Linux是在GNU公共许可权限下免费获得的，是一个符合POSIX标准的操作系统。Linux操作系统软件包不仅包括完整的Linux操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows图形用

27、户界面，如同我们使用Windows NT一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。3.2 QT 简介Qt是一个1991年由奇趣科技开发的跨平台C+图形用户界面应用程序开发框架。它既可以开发GUI程式，也可用于开发非GUI程式，比如控制台工具和服务器。Qt是面向对象语言，易于扩展，并且允许组件编程。2008年，奇趣科技被诺基亚公司收购，QT也因此成为诺基亚旗下的编程语言工具。它提供给应用程序开发者建立艺术级的图形用户界面所需的所用功能。Qt很容易扩展，并且允许真正地组件编程。基本上，Qt 同 X Window 上的 Motif，Openwin，GTK 等图形界 面库和 Windows 平

28、台上的 MFC，OWL，VCL，ATL 是同类型的东西。3.2.1.QT图形化界面的处理 Qt Creator是一个用于Qt开发的轻量级跨平台集成开发环境。Qt Creator可带来两大关键益处：提供首个专为支持跨平台开发而设计的集成开发环境 (IDE)，并确保首次接触Qt框架的开发人员能迅速上手和操作。Qt Creator包含了一套用于创建和测试基于Qt应用程序的高效工具，包括：一个高级的C+代码编辑器 上下文感知帮助系统 可视化调试器 源代码管理 项目和构建管理工具Qt Creator在LGPL2.1版本授权下有效，并且接受代码贡献。3.2.2.Qt的优势所在Qt 的良好封装机制使得 Qt

29、 的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说是非常 方便的。 Qt 提供了一种称为 signals/slots 的安全类型来替代 callback，这使得各个元件之间的协同工作变得十分简单。丰富的 APIQt包括多达 250 个以上的 C+ 类，还提供基于模板的 collections， serialization， file， I/O device， directory management， date/time 类。甚至还包括正则表达式的处理 功能。支持 2D/3D 图形渲染，支持 OpenGL大量的开发文档XML 支持Webkit 引擎的集成，可以实现本地界面与Web内容的无缝集

30、成但是真正使得 Qt 在自由软件界的众多 Widgets (如 Lesstif，Gtk，EZWGL，Xforms，fltk 等等)中脱颖而出的还是基于 Qt 的重量级软件 KDE 。第四章 关键技术 4.1 GPS卫星导航定位原理导航是一个技术门类的总称，它是引导飞机、船舶、车辆以及个人（总称作运载体）安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地的一种手段。GPS导航是广义的GPS动态定位，其定位方法主要有以下几种：4.1.1.单点动态定位单点动态定位的基本方程为： （3-1）式中，为动态用户在时刻的瞬时位置；是第j颗GPS卫星在其运行轨道上的瞬时位置，它可根据广播星历计算；为码接收机所测得的G

31、PS信号接收天线和第j颗GPS卫星之间的距离，即站星距离； d是由于接收机时钟误差的因素所引起的站星距离偏差。利用（3-1）式解算各个坐标分量的修正值，即给定用户三维坐标的初始值（，），求解三维坐标的改正值（，）和距离偏差d。4.1.2.伪距差分动态定位所谓差分动态定位（DGPS）就是用两台接收机在两个测站上同时测量来自相同GPS卫星的导航定位信号，用以联合测得动态用户的精确位置。由式（3-1）可知基准站测得至GPS卫星j的伪距为： （3-2）式中，为基准站和第j 颗GPS卫星之间的真实距离；是GPS卫星星历误差所引起的距离偏差；为接收机时钟相对于GPS时间系统的偏差；是第J颗GPS卫星时钟相

32、对GPS时间系统的偏差；为电离层时延所引去的距离偏差；是对对流层时延所引去的距离偏差；为电磁波的传播速度。4.1.3.动态载波相位差分测量由载波相位观测方程得出动态差分方程： （3-3）当动态用户和基准站都同时观测了4颗相同GPS 卫星时，则可解算在t时刻动态用户位置估计值的改正数，从而实现动态载波相位测量的目的。4.2、GPS卫星测速原理尽管载体的运行速度各不一样，且不是匀速运动，但是，只要在这些运动物体上安设GPS信号接收机，就可以在进行动态定位的同时，实时地测得它们的运行速度。依式（3-1）可知，用户天线和GPS卫星之间的距离： （3-4）根据物理学关于线速度的定义，则对式（3-4）进行

33、求导，得到动态用户的三维速度表达式： （3-5）式中，站星距离 （3-6） 由于、三者的值很小，可忽略不计。则在进行测速之前，先使动态接收机处于静止状态，此时有：=0 （3-7）可按式（3-4）解算出卫星的三维速度，随即进行动态用户的速度测量。4.3、GPS卫星测时原理GPS卫星都安装有四台原子时钟 ，导航定位时受到美国海军天文台（USNO）经常性的监测。GPS系统得地面主控站能够以优于5ns的精度，使GPS时间和世界协调时UTC之差保持在1s以内。因此，GPS卫星可以成为一种全球性的用户无限的时间信号源，用以进行精确的时间比对。利用GPS信号进行时间传递，一般采用下列两种方法：4.3.1 一

34、站单机定时法即在一个已知位置测站上，用一台GPS信号接收机观测一颗GPS卫星，从而测定用户时钟的偏差。可解算得到用户时钟偏差为： (3-8)上式即为一站单机的定时方程式。4.3.2 共视比对定时法即在两个测站上各安设一台GPS信号接收机，在相同 的时间内，观测同一颗GPS卫星，而测定用户时钟的偏差。依（3-8）可知，A、B两个测站所测的用户时钟偏差分别为： （3-9）通过数据传输而将测站A的用户钟差送到B，得到两个用户的钟差 （3-10）上式中消除GPS卫星的时钟偏差；实际传播时间是依据测站位置和卫星位置而求得 （3-11）因此共视用户的钟差： （3-12）4.4 串口编程技术串口通信程序框图

35、串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。大多数计算机（不包括笔记本电脑）包含两个基于RS-232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线

36、的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺串行通信串口通信（Serial Communications）的概念非常简单，串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成，分别是

37、地线、发送、接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。a，波特率：这是一个衡量通信速度的参数。它表示每秒钟传送的bit的个数。例如300波特表示每秒钟发送300个bit。当我们提到时钟周期时，我们就是指波特率例如如果协议需要4800波特率，那么时钟是4800Hz。这意味着串口通信在数据线上的采样率为4800Hz。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用

38、于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据不会是8位的，标准的值是6、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0127（7位）。扩展的ASCII码是0255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自

39、己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样

40、使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。4.5 电子地图概述电子地图是随着计算机技术的发展而产生的一种崭新的地理信息载体，它脱胎于地图，将地图以数字的方式存储、呈现，并只能在电脑中才能使用。它具有显示、传输和分析的功能，可以提供比传统地图更佳的呈现方式，如放大、缩小、漫游、搜索以及路径规划。常规的纸质地图强调的是数据载体、符号化和显示，它是电子地图发展的根源之一，而电子地图则侧重于分析，所以后者其表现方式也比前者要强大的多，具有许多独特的优点。这些优点包括：4.5.1、电子地图的特点1、信息丰富、信息量大电子地图可包括图形、图像、文档、

41、统计数据等多种形式，不仅可以存储二维平面图形，还可以保存三维影像，也可以与视频、音频信息相连，数据类型与数据量的可扩展性比较强 , 电子地图使用数字存储介质，该介质容量可以很大，例如一张光盘很容易存放几百张地图。而纸质地图只能存储基本的二维地形、地物要素，并且由于地图纸张、篇幅大小的限制，大部分的细部要素被综合取舍，所以其所能存储信息容量是非常有限的。2、使用非常灵活、方便电子地图一般以图层为单位组织数据，图层则一般按地图要素分别显示，这样每层显示一个要素（比如，一层显示街区，一层显示水系，一层显示绿地，一层显示道路等等），各图层可单独显示，也可多层组合叠层显示，从而达到一些纸质地图无法达到的

42、效果。比如，在地区/政区图层上加载人口统计图层，可分析不同街区、不同地区的人口分布状况。而两张不同要素的纸张地图则不能简单的叠加，使用起来也比较不方便。3、集成了声音、图文和数字多媒体把图形的直观性、数字的准确性、声音的引导性和亲切感相结合，充分调用了使用者的各种感官，这是传统地图所无法比拟的。4、地图数据更新快速电子地图显示的数据都存储在数据库中，随着计算机技术的不断发展，数据库的更新越来越快，相应的电子地图就可以以最新的数据进行显示，它的数据更新周期要比纸质地图短的多。5、功能非常强大电子地图使用了计算机工具，可以非常方便的进行地图的各种计算、统计和分析，可以进行动态模拟，便于定性与定量分

43、析，具有较强的灵活性。查询检索和分析功能能够支持从地图图形到属性数据和从属性数据到图形数据的双向检索；图形动态变化功能从开窗缩放、浏览阅读等基本功能到底图动画功能、多维动画图形模拟等；多级比例尺之间互相转换，可以将屏幕显示地图内容与当前比例完美的匹配，自动的对地图内容进行与比例尺相适应的取舍或综合。6、交互性十分强电子地图能提供给用户较强的交互能力，如用户可对地图进行任意的放大、缩小、漫游、要素选取、要素渲染、对象标注等等。比如，用户可以自己感兴趣的地点进行标注，甚至可以进行编辑，来满足用户的不同要求。4.5.2、电子地图的分类电子地图的分类有很多，按照电子地图的功能和数据结构的不同可为以下几

44、种：1阅读型电子地图主要为单一的地图显示和阅读，该类型电子地图是把已制作的模拟地图通过扫描数字化作为图像数据存储，使用栅格数据模型表达地图图形。阅读型电子地图一般属于早期的产品，主要由于没有建立空间信息数据库，或者没有数字地图可利用，但又急于提供使用，该类型电子地图不能用于查询分析，但可在计算机屏幕上阅读。如数字化电子地图等。2.交互型电子地图交互型的电子地图是具有多种功能高级型的电子地图，交互型电子地图是在地图矢量数据库和软硬件资源支持下，能实现对电子地图各种操作，例如显示阅读、属性查询、空间检索分析，输出硬拷贝等。交互型的电子地图是当前主要研究方向之一，在数据组织管理、功能操作、用户界面友

45、好等诸多方面，体现了电子地图技术水平。现今，大部分车载导航电子地图、个人电子地图、地区电子地图等都是交互型的电子地图产品。3.网络型电子地图网络型电子地图是在Internet或局域网络环境中使用的电子地图。近年来，新计算机技术不断运用到Web中，其中，传统地图与Web结合造就的网络型电子地图就是一种建设性的结合。GIS、格栅、VR也应用在网络型电子地图，使之从最初的“无缝”图片发展成二维、三维等真正的电子地图。在二维电子地图方面：目前国内比较有代表性是有北京图为先公司开发的平台，北京灵图公司开发的平台，还有就是以Google为代表的运用了美国卫星航拍技术的平台。在三维电子地图方面：具有代表性是

46、2005年Google在上推出的新产品：Google Earth。还有该领域的后起之秀：杭州阿拉丁信息科技有限公司开发的平台。4.5.3、电子地图系统的发展对电子地图系统的研究伴随着整个空间信息科学（其中包括互联网、GPS ,遥感、多维可视化技术的进展）的发展而不断扩展和深人，主要表现在以下方面：1.面向对象的电子地图模型电子地图除了地图图层基本组成外，还要包括一系列功能函数，以完成符号化生成、图形编辑、地图整饰、地图内容检索、空间分析等任务，这样地图类及其功能函数组成了电子地图概念模型。2.建立电子地图图层创作模版图层创作“模板”是对不同地图图型设计的规格，其中最重要的是将空间和属性数据转化

47、为地图图形的可视化方法和符号化参数的设置。在研发的系统中给出了通用地图符号库和专题地图符号模型及符号梯尺模型等工具，可以建立多种地图图层创作“模板”，制作各种类型电子地图。3.电子地图设计研究电子地图创作，在数据和软硬件技术资源支撑下，决定其质量的关键是电子地图设计。设计中，需要考虑的因素很多，首先要解决的问题是已建立的空间信息的无缝数据文件，其海量数据的图形显示同屏幕尺寸和分辨率之间的矛盾；然后是在同一主导数据库的支撑下，进行多级比例尺地图显示的综合。对于计算机相对有限的存储能力和有限的屏幕显示的矛盾解决，要充分利用系统中多种方式的地图检索、开窗放大、多向漫游、导航视图以及多窗口设置等手段来

48、解决地图阅读。因此精心设计和方便操作，对提高读者的视觉感受和读图效果是大有帮助的。4.6数据的处理一、 NMEA0183标准语句1、 Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息$GPGGA,M,M,*hh UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） GPS状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算 正在使用解算位置的卫星数量（0012）（前面的0也

49、将被传输） HDOP水平精度因子（0.599.9） 海拔高度（-9999.999999.9） 地球椭球面相对大地水准面的高度 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空） 差分站ID号00001023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）2、 GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息$GPGSA,*hh 模式，M=手动，A=自动 定位类型，1=没有定位，2=2D定位，3=3D定位 PRN码（伪随机噪声码），正在用于解算位置的卫星号（0132，前面的0也将被传输）。 PDOP位置精度因子（0.599.9） HDOP水平精度

50、因子（0.599.9） VDOP垂直精度因子（0.599.9）3、 GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息$GPGSV,*hh GSV语句的总数 本句GSV的编号 可见卫星的总数（0012，前面的0也将被传输） PRN码（伪随机噪声码）（0132，前面的0也将被传输） 卫星仰角（0090度，前面的0也将被传输） 卫星方位角（000359度，前面的0也将被传输） 信噪比（0099dB，没有跟踪到卫星时为空，前面的0也将被传输）注：,信息将按照每颗卫星进行循环显示，每条GSV语句最多可以显示4颗卫星的信息。其他卫星信息将在下一序列的NMEA0183语句中输出。4、 Re

51、commended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息$GPRMC,*hh UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） 地面速率（000.0999.9节，前面的0也将被传输） 地面航向（000.0359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输） UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 磁偏角（000.0180.0度，前面

52、的0也将被传输） 磁偏角方向，E（东）或W（西） 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）5、 Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息$GPVTG,T,M,N,K,*hh 以真北为参考基准的地面航向（000359度，前面的0也将被传输） 以磁北为参考基准的地面航向（000359度，前面的0也将被传输） 地面速率（000.0999.9节，前面的0也将被传输） 地面速率（0000.01851.8公里/小时，前面的0也将被传输） 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差

53、分，E=估算，N=数据无效）6、 Geographic Position（GLL）定位地理信息$GPGLL,*hh 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 定位状态，A=有效定位，V=无效定位 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）二、 GARMIN定义的语句7、 Estimated Error Information（PGRME）估计误差信息$PGRM

54、E,M,M,M*hh HPE（水平估计误差），0.0999.9米 VPE（垂直估计误差），0.0999.9米 EPE（位置估计误差），0.0999.9米8、 GPS Fix Data Sentence（PGRMF）GPS定位信息$PGRMF,*hh GPS周数（01023） GPS秒数（0604799） UTC日期，ddmmyy（日月年）格式 UTC时间，hhmmss（时分秒）格式 GPS跳秒数 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 纬度半球N（北半球）或S（南半球） 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输） 经度半球E（东经）或W（西经） 模式，M=手动

55、，A=自动 定位类型，0=没有定位，1=2D定位，2=3D定位 地面速率（01851公里/小时） 地面航向（000359度，以真北为参考基准） PDOP位置精度因子（09，四舍五入取整） TDOP时间精度因子（09，四舍五入取整）9、 Map Datum（PGRMM）坐标系统信息$PGRMM,*hh 当前使用的坐标系名称（数据长度可变，如“WGS 84”）注：该信息在与MapSource进行实时连接的时候使用。10、 Sensor Status Information（PGRMT）工作状态信息$PGRMT,*hh 产品型号和软件版本（数据长度可变，如“GPS 15L/15H VER 2.05”

56、） ROM校验测试，P=通过，F=失败 接收机不连续故障，P=通过，F=失败 存储的数据，R=保持，L=丢失 时钟的信息，R=保持，L=丢失 振荡器不连续漂移，P=通过，F=检测到过度漂移 数据不连续采集，C=正在采集，如果没有采集则为空 GPS接收机温度，单位为摄氏度 GPS接收机配置数据，R=保持，L=丢失注：本语句每分钟发送一次，与所选择的波特率无关。11、 3D velocity Information（PGRMV）三维速度信息$PGRMV,*hh 东向速度，514.4514.4米/秒 北向速度，514.4514.4米/秒 上向速度，999.99999.9米/秒12、 DGPS Bea

57、con Information（PGRMB）信标差分信息$PGRMB,K,*hh 信标站频率（0.0，283.5325.0kHz，间隔为0.5kHz） 信标比特率（0，25，50，100或200bps） SNR信标信号信噪比（031） 信标数据质量（0100） 与信标站的距离，单位为公里 信标接收机的通讯状态，0=检查接线，1=无信号，2=正在调谐，3=正在接收，4=正在扫描 差分源，R=RTCM，W=WAAS，N=非差分定位 差分状态，A=自动，W=仅为WAAS，R=仅为RTCM，N=不接收差分信号4.7技术基础1.技术基础了解linux基础，懂得在linux下使用通信终端软件，在linux下调用api，同时了解pc环境的设计，使用qt的gui的界面设计和程序设计2.项目技术要求熟悉C+编程，熟悉QTgui，了解各个gui的作用3.界面编程要求使用开源GIS界面平台quantumGis4接口编码要求串口通信 GPS信号格式5.软件基础Linux系统使用基础，minicom的设置，nfs设置，gcc编译基础，arm-linux交叉编译器基础，QT界面 设计，开发板文件传输。4.8开发环境1. 开发环境选定开发的linux版本，Ubuntu10.10发行版本附带的