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基于GPS2fGPRS的出租车调度系统pdf

发布时间:2019-07-08 20:35 来源:未知 编辑:admin

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  ABSTRACT Fromwirelessradiovoice todidi hasachieved dispatchsystem,taxidispatchsystem forelectronic hasto more didi,however,driver greatdevelopment.Using pay the ofmobile affectsontheratedriver equipments,andperformancetelephonedirectly isa unitin itsfunctioncannotbe orders.Moreover,taxi-meternecessarytaxi,but getting achievedmobile withouttheinterfaceof sensor.The of by telephone mileage appearance embedded with a for a processoroperatingsystemprovidespossibilitydevising terminalwithfunctionsof itis intelligent taxi—meter,dispatch,andsafetysteering.Thus essentialto ataxi with cost systemhigh develop dispatch dissertationembedded to ataxiterminal dispatchstrategy.This adopts processordesign taxi—meterand anearest search tosend etc.,and combining dispatch neighbouralgorithm taxiforthe costofelectronic andsuitable oftaxi. dropping equipments dispatch Ahardwareschemeofmultifunctiontaxiterminalis makesof presented.ItTQ2440 etc. modules embedded,ATK-NEO-6M-V23GPS,MC52iGPRS,andcounting-price Theembedded withmain of used 400MHz,is processorSamsung$3C2440ALfrequence to from sensorfor the andfeeof processsignal mileage calculatingmileage riding, for theLatitudeand data data fromGPSsatellites Longitude analysecoming intercepting ofGPS datatoIntemetandthen centerandreceivethe module,transmit position dispatch and orderof centervia information GPRS,and dispatch displayridingfee,position order LCD. large dispatchusing A of center serverand terminalisbuilt. hardware plandispatchincluding supervising between ServerisaPCwith and data high—performancelarge—capacitystorage,transmits intemetand a dealdataoftaxiand supervisingterminal,andmanagesgreat passengers. terminalisaPCwith toreal-timeshowthe Supervising largescreen,isemployed taxiand alsobelabeledonelectronic locationinformationof passenger,which map,for local tocustom decides situation.Furthermore,accordingorder,it supervisorknowing thenumberoftaxisent distancebetweencustomand transmit analysing empty·taxi,and the tothemobile ofcustomandtaxiterminal. dispatchmessages telephone Linux onthetaxi thesecureandstable embedded Transplant system terminal,under Linux tooltowrite of QTdevelopment applicationprograms operationsystem,utilize taxi—terminaland center terminal.Theof center dispatch dispatchsupervising program II 万方数据 wasdonebasedonBaidu thereal—time oftaxilocationonthe map,realizes display map baiduAPIinto orderthenearea implantingmap QTapplicationcode,getsdispatchby sendstheordertocustomandtaxiterminal. neighboursearch,and Thetaxi realizesthereal-timesurveillanceoftaxi dispatchsystem location,and sendsthenearest taxitocustom.The toreducethe empty systemhelps emptyloading rateoftaxiandthe timeof the of waiting passenger,therebyimproveoperationefficiency taxi system. Keywords:GPS;GPRS;Embeddedsystem;Baidumap;Taxidispatching III 万方数据 目 录 摘要…………………………………………………………………………..I ABSTRACT………………………………………………………………………………………….II 1绪论………………………………………………………………………………………………..1 1.1研究背景………………………………………………………………………1 1.2国内外研究发展现状………………………………………………………..1 1.2.1国内出租车调度系统………………………………………………..1 1.2.2国外出租车调度系统………………………………………………..2 1.3论文内容………………………………………………………………………3 2出租车调度系统基础理论………………………………………………4 2.1嵌入式技术……………………………………………………………………4 2.1.1嵌入式硬件平台……………………………………………………一4 2.1.2嵌入式操作系统……………………………………………………一5 2.1.3嵌入式图形界面系统………………………………………………..7 2.2GPS全球卫星定位系统………………………………………………………8 2.2.1GPS系统组成…………………………………………………………9 2.2.2 GPS定位原理………………………………………………………..10 2.3 1 GPRS无线通信技术…………………………………………………………1 2.3.1 1 GPRS特点…………………………………………………………………………l 2.3.2 GPRS网络结构………………………………………………………13 2.3.3GPRS系统工作原理…………………………………………………13 2.3.4GPRS分组数据路由…………………………………………………14 2.4百度地图……………………………………………………………………..15 2.5本章小结……………………………………………………………………..17 8 3出租车调度系统硬件设计…………………………………………….1 3.1系统结构……………………………………………………………………一18 3.2系统硬件选型…………………………………………………………………19 3.3TQ2440开发板………………………………………………………………20 3.3.1核心板参数………………………………………………………….20 3.3.2底板硬件特性……………………………………………………….20 3.3.3开发板接口说明……………………………………………………21 3.4ATK—NEO-6M-V23 GPS模块………………………………………………一22 万方数据 3.4.1模块特性…………………………………………………………….22 3.4.2模块使用…………………………………………………………….23 3.5MC52IGPRS模块……………………………………………………………23 3.5.1模块特性…………………………………………………………….23 3.5.2模块接口…………………………………………………………….24 3.6出租车终端线路设计………………………………………………………25 3.6.1TQ2440串口…………………………………………………………………………….25 3.6.2GPS模块串口………………………………………………………一26 3.6.3GPRS模块串口………………………………………………………26 3.6.4模块连接…………………………………………………………….28 3.7本章小结……………………………………………………………………一28 4出租车调度系统软件设计…………………………………………….29 4.1出租车终端软件设计………………………………………………………29 4.1.1开发环境搭建……………………………………………………….29 4.1.2 GPRS拨号上网实现…………………………………………………33 4.1.3 GPS定位信息接收………………………………………………….35 4.1.4图形界面设计……………………………………………………….37 4.2调度中心软件设计…………………………………………………………4l 4.2.1百度地图API调用…………………………………………………41 4.2.2图形界面设计……………………………………………………….42 4.2.3调度策略…………………………………………………………….44 4.3通信程序设计……………………………………………………………….45 4.4本章小结……………………………………………………………………..46 5出租车调度系统运行结果与分析……………………………………47 5.1车载终端……………………………………………………………………..47 5.2调度中心……………………………………………………………………..48 5.3车辆调度……………………………………………………………………一49 5.3.1车载终端与调度中心PC通信……………………………………49 5.3.2全自动调度………………………………………………………….50 5.4本章小结………………………………………………………………………5l 6总结与展望………………………………………………………………52 参考文献……………………………………………………………………53 致 谢………………………………………………………………………56 V 万方数据 1绪论 随着经济的日益发展、人民生活水平的不断提高以及城市化进程的加快,人们 对公共交通提出了越来越高的要求。出租车凭借其方便、快捷、安全以及舒适的优 点在城市交通中占据重要地位,但存在空载率高等问题。虽然我国出租车调度系统 经过几十年发展获得一定研究成果,但出租车终端性能和调度策略都有待改进。 1.1研究背景 由于乘客与出租车司机相互之间信息的不对称,乘客“打车难”,而司机“空 载率”居高不下的问题比较突出。我国出租车调度的发展一直是车企或政府交通相 关部门推进的,进展缓慢。现如今多种打车软件盛行,以“嘀嘀”、虬陕的”为例, 出租车司机与乘客能通过手机APP实现交互、快速定位、快速匹配,但是该套系统 在实践中存在诸多弊端。首先打车系统不被政府认可,其次司机在车辆行驶过程中 使用几台手机抢夺订单存在严重的安全隐患,为了能抢到订单司机需另行采购高性 能的智能手机同时配备3G/4G的快速网卡,增加了司机在硬件投入方面的经济负担 [1-21。此外,手机没有里程测量传感器接口,不能实现计价功能。因此互联网公司推 出的手机打车软件虽然改善了打车体验,暂时调整了部分供需,但不是出租车行业 的变革,车企或政府交通相关部门与互联网公司优势互补,推出更合理的调度方案才 是未来的发展方向。 利用嵌入式、全球定位系统(GPS)、无线分组业务(GPRS)以及网络地理信 息系统(Web.GIS)等技术,开发新一代更加人性化、更加合理的调度系统,以及 集计价、调度、安全行驶、防盗功能一体化的出租车智能终端具有很好的应用前景。 1.2国内外研究发展现状 1.2.1国内出租车调度系统 我国出租车调度系统主要经历了四个发展阶段[3卅:第一代出现在上世纪七十年 代,调度员根据手工记录的用车订单,利用车载无线电台向司机发送调度指令,为 半自动化的调度系统。第二代起源于上世纪八十年代,利用计算机完成乘客用车信 息的输入,但仍采用无线电语音呼叫。第三代开始利用全球定位系统(GPS),调 度中心通过比较乘客上车点与出租车GPS定位信息实现出租车调度【5卅。第四代依 万方数据 问频繁、少量数据传输的需要,G1S技术使得车辆、乘客位置的可视化成为可能【7_lo】。 调度策略决定了调度的合理性。李志浩等人提出了基于内点快速归属调度算法 …,姚仲敏等人提出了。。‘种考虑堵车信息的出租车调度方案【12l。其中第一种调度策 略首先进行GIS建模,将乘客抽象为GIS中的内点,然后通过内点快速归属算法查找附 近的空车,以解决出租车空载率高的问题。第二种调度策略是基于一种出租车通过 堵车区域的损耗方程,根据出租车上传的拥堵信息用通行损耗方程来规划出租车路 径,选择通行损耗最小的空车进行调度。 出租车综合监控调度系统中车载终端的设计很关键。刘滨等人提出了一种基于 GPS—GPRS的出租车监控系统设计方案,采用基于Cortex-M3内核的LM3S1138为控 制核心,不运行操作系统,终端能实现位置信息的采集与上传fB】。林义民等人设计 的基于GPS/GPRS的嵌入式车载导航与防盗系统,以$3C2440作为底层硬件处理器, 嵌入式Linux作为软件平台,能实现导航与防盗功能【“1。 目前对出租车调度系统的研究也很多,并取得了一定的研究成果。陈少杰等设 计了一套较为完整的出租车调度系统,采用基于网格的调度算法,车载终端选用 GPS数据,以调度中心服务的实用率为49%证明系统的高效可行【15】。北京四维赛洋 科技有限公司设计的出租车调度系统由车载终端、中心机房服务器以及调度中心组 成,车载终端完成GPS数据的收发,中心机房负责接收所有车载终端上传的位置信 息,并提供GIS J报务和数据存储,调度中心由PC主机和电线】。以上系统都没 有考虑将出租车上必备的计价器整合进调度系统,也没有进行其他功能的扩展。 1.2.2国外出租车调度系统 国外对车辆调度系统的研究起步较早,早在90年代中后期就己经有许多比较成 熟的相关产品投放到市场。目前国际上流行的车辆调度系统是由美国模块公司开发 的DSIPATCH调度系统,它的软、硬件功能都很强,是一款综合监控系统。经过多 年的发展,GPS定位、设备自动监控、自动派车等功能现己完全实现,并且在世界 范围内都已经得到了较为广泛的应用。在西方很多发达国家的城市马路上很难找到 一辆空驶的出租车,除了电话预约或者在指定的出租车停靠点,在街头很少看到打 的的人。早在1995年底,新加坡的出租车公司就已经建立了较完备的出租车GPS智 能化调度系统,为乘客提供派车服务【17-13】。 万方数据 1.3论文内容 本课题要求开发出租车智能监控调度系统中的调度子系统,以及集计价、调度、 安全行驶、防盗功能一体化的出租车智能终端。论文内容安排如下。 第一章绪论,首先阐述了出租车调度系统的研究背景与意义,然后介绍了国内 外出租车调度系统的发展历程,以及调度策略、车载终端的研究现状。 第二章出租车调度系统基础理论,介绍了课题涉及到的嵌入式、GPS全球定 位、GPRS无线通信以及车载定位Web—GIS技术。 第三章出租车调度系统硬件设计,首先对系统进行需求分析,确定系统硬件方 案,设计接线图,从而完成出租车调度系统硬件平台的搭建。硬件设计的主要部分 是出租车终端,终端通过GPS模块采集车辆位置信息,并把位置信息通过GPRS无 线链路、Intemet上传到调度中心主机。 第四章出租车调度系统软件设计,介绍了车载终端软件界面、调度中心软件界 面以及二者之间通信的程序设计与实现。要求调度中心能在地图上实时显示出租车 当前位置,并通过调度程序分析提供调度信息,并将调度信息下传到出租车终端。 要求出租车终端能在其软件界面显示调度信息和出租车所在位置信息。 第五章出租车调度系统运行结果,介绍了出租车终端子系统和调度中心子系统 运行结果。出租车终端实现了计价,定位信息的获取、转发与显示,调度信息的接 收功能。调度中心能接收车辆定位信息并在电子地图上标注,通过就近调度程序计 算出被调派车辆编号并向调派车辆转发调度信息。 第六章总结与展望。归纳了课题研究成果,并对未来研究指明了方向。 万方数据 2出租车调度系统基础理论 本章对出租车调度系统所涉及到的嵌入式系统、卫星定位、移动通信、电子地 图技术进行了详细介绍。通过分析确定了以三星$3C2440为嵌入式处理器、Linux userinterface)开发工具、GPS进行 为操作系统、Qt/Embedded为GUI(Graphical 定位、GPRS进行无线通信、百度地图进行出租车监视与调度的技术方案。 2.1嵌入式技术 根据IEEE(国际电气和电子工师协会)的定义,嵌入式系统是控制、监视或者 辅助设备机器和车间运行的装置,是嵌入到对象体系中的专用计算机系统,由硬件 平台、嵌入式操作系统、嵌入式应用程序三个部分组成。由嵌入式系统定义中的三 个基本要素可以衍生出嵌入式系统的基本特点【19】: 与“嵌入性”相关的特点:因为是要嵌入到其它系统中,所以必须满足被嵌入 系统的基本要求,如电气性能可靠、占用物理环境小、成本低等等。 与“专用性”相关的特点:在特定的应用环境中满足被嵌入系统的最小软硬件 配置和软硬件可裁剪要求。 与“计算机系统”相关的特点:必须是能够满足被嵌入系统控制要求的计算机 系统。必须配置好与被嵌入系统相匹配的接口电路。 如今嵌入式技术已广泛应用于消费类电子产品、通信、军事、工业等领域。 2.1.1嵌入式硬件平台 嵌入式系统一般由以下几个部分组成:嵌入式微处理器,外围硬件设备,嵌入 式操作系统,特定的应用程序。其中嵌入式硬件系统是由微处理器(MCU)和一些 外围硬件设各所组成的,主要包含CPU、内存、存储设备、输入输出设备以及接口 等其他设备。 嵌入式微处理器是嵌入式硬件系统的核心,当前主流的嵌入式微处理器系列主 要有ARM系列、MIPS系列、PowerPC系列,而嵌入式处理器的产品有数千种之多。 ARM系列的嵌入式微处理器大约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额, ARM10E、ARMl l以及ARMCortex等在内的多种系列。其中ARM9系列微处理 器主要具有以下特点: ◆提供5级整数流水线 万方数据 ◆采用Harvard结构; ◆支持16位Thumb指令集和32位ARM指令集; ◆支持32位AMBA总线接口; CE等多种嵌入式操作系统; ◆具有内存管理单元MMU,支持Linux、Windows ◆具有指令高速缓存和数据高速缓存,有更高指令和数据处理能力[20-211。 ARM9完全满足出租车终端开发的性能要求,因此本文选用三星$3C2440微处 理器进行样机开发。$3C2440基于ARM920T内核,其高性能、低功耗和低成本的 优点非常适用于小型、手持电子产品的开发。片上提供了丰富的系统外设接口,从 而可降低系统开发成本。片上主要功能包括: ◆多种供电电压,内核为1.2V,储存器为1.8V/2.5W3.3V,而外部I/O则为 3.3V: ◆具有MMU的微处理器、支持16KB的数据缓存以及16KB的指令缓存; ◆使用SDRAM控制和片选逻辑做为外部存储控制器; 256K色TFT; ◆l通道IIC总线接口,且支持多主机: ◆l通道IIS总线通道UART(IrDAI.0,发送和接收FIFO都是64字节); ◆4通道DMA以及外部请求引脚; ◆PWM定时器、内部定时器以及看门狗定时器; ◆8通道10位ADC; ◆兼容SD主接口协议1.0版和MMC卡协议2.11兼容版: ◆130个通用I/O口和24通道外部中断源; ◆普通、慢速、空闲以及掉电四种模式; ◆PLL片上时钟发生器【22J。 2.1.2嵌入式操作系统 嵌入式操作系统是嵌入式应用软件开发的基本平台,提供了嵌入式系统软硬件 是嵌入式领域中常用的操作系统∞】。 taC/OS.II是一个专门为计算机嵌入式应用设计的抢占式、多任务实时内核,能 万方数据 管理64个任务,并且提供内存与时间管理、中断服务、任务调度与管理、任务问同 步与通信等重要功能,结构精巧,性能强大,具有很好的实时性与可拓展性【z。l。 VxWorks是嵌入式系统领域中应用较为广泛、市场占有率也较高的一款嵌入式 操作系统。它是美国WindRiver公司开发的实时操作系统,主要由400多个相对短 小精悍并且独立的目标模块组成。用户通过选择适当的模块来裁剪和配置系统,具 备基于优先级的任务调度、中断处理、定时、内存管理、任务问同步与通信等功能, 内建多处理器控制程序以及符合POSIX(可移植操作系统接口)规范的内存管理, 而且拥有简明易懂的用户接口,其核心甚至可以缩减到8KB[251。 WindowsCE(WindowsEmbedded 发的一个嵌入式实时操作系统,是一个非常小巧精致的旨在开发各类信息设备的操 作系统。其核心代码全部由C语言开发,操作系统本身还包含了非常多的由各个厂 家用c语言或者汇编语言开发的驱动程序。WinCE的内核提供抢先多任务、中断处 理以及内存管理等功能,内核的上面是桌面应用程序和图形用户界面GUI[261。 Linux操作系统是目前最为常见的一款开放源代码的操作系统,从1991年问世 到现在,不仅在PC平台,而且在嵌入式平台中都大放光彩。在目前已开发的嵌入 式系统中有70%以上的项目上运行着嵌入式Linux操作系统。其优势如下: ◆Linux是一款自由操作系统,它的源代码是开放的,而且几乎任意一款常用程 序都可以在Linux的软件资源中找到; ◆Linux系统有一个小巧灵活的多任务内核,稳定且便于裁剪,它已经在很多领 域特别是网络服务器领域得到了非常好的应用: 流行的CPU,己经被广泛移植到几十种硬件平台上; ◆Linux网络功能强大,支持多种网络协议: ◆Linux内核中的绝大部分代码都是有关设备驱动的,因此可以非常便捷的进 行外围硬件设备的拓展: ◆Linux支持很多种图形系统和文件,用户界面友好而且兼容性好: ◆Linux的GNU开发工具系列一直以来为人们所称道,十几种集成开发环境 大多是免费的,这极大地降低了开发成本。 基于Linux环境的嵌入式软件的开发,从整体上看包括以下几个方面的内容: 开发环境的建立、开发引导装载程序、移植嵌入式Linux操作系统、建立根文件系 统、开发应用程序陟29l。 万方数据 综合Linux的开源性、稳定性和强大网络功能,本文选择嵌入式Linux操作系 统为出租车调度系统的开发和运行环境。 2.1.3嵌入式图形界面系统 人机交互技术是嵌入式技术中重要的组成部分。越来越多的嵌入式系统如智能 手机、PDA(Personal DigitalAssistant)、智能车载系统等的出现,都要求提供美观的 系统界面、简单便捷的用户操作以及良好的人机交互图形用户界面GUI功能。嵌入 式图形界面系统与计算机桌面图形用户界面系统有着许多不同,因此在设计嵌入式 图形界面系统时不能照搬桌面图形界面的设计模式。Micro Windows(Nano.x Window),MiniGUI,OpenGUI,Qtopia 晃面开发库【30.311。 Micro Software公司主持开发的基于典型客户/服务器体 Windows由美国Century 系结构的GUI系统,提供类似XWindows的客户/服务器体系结构以及相对完善的 图形功能是其主要的特色。MicroWindows支持MIPS、ARM以及Intel16位和32位的 CPU,它不仅可以在没有操作系统或其他图形系统的支持下成功运行,而且还能对裸 显示设备进行直接操作。但是由于Qt/Embedkd的发布,该项目开始进展缓慢,基本停 留在0.89Pre7版本,开放源码的MicroWindows项目处于基本停滞状态。另外,Micro Windows的图形引擎中存在着不少低效算法,没有经过任何优化,严重影响系统的稳 定性。 MiniGUI是一款比较知名的国产自由软件,由北京飞漫软件技术有限公司主持 开发。它是一款面向实时操作系统的图形界面开发软件平台,旨在为基于Linux的 ’ 嵌入式系统提供轻量级的图形界面支持。MinjGUI可以分为底层的图形抽象层和输 中都设计得非常完善,提供常用的控件类,支持对话框、消息框以及多种常见图像和 汉字输入法。MiniGUI着重于图形接口以及窗口系统的开发,在中低端嵌入式系统 产品中有较好的应用。 持多种显示模式、多种操作系统平台,不过美中不足的是目前还只支持X86硬件平 台。在OpenGUI中共分为快速图形引擎、图形绘制API以及GUI对象集三层,最低 万方数据 便,功能强大,但是其由汇编语言实现的内核严重影响到它的可移植性。目前的发展也 基本处于停滞状态。 Qt泛指Qt的所有桌面版本,包括Qt/Xll、Qt 本,具有面向对象、跨平台、可移植性好以及界面设计美观等特点,它得到了非常 广泛的应用。但是由于Qt利用C++语言进行程序编写,它的c++接口对某些应用 而言过于庞大,这对想要使用这个库的商品化产品提出了比较高的硬件性能要求。 随着电子技术的快速发展,Qt/Embedded被广泛应用于各种高端嵌入式产品和设备 供了多种支持嵌入式软件开发的工具,如qmake、QtDesigner、uic、QTLinguist、 Assistant等[32-331。 QT 工具。手写Makefile比较困难并且容易出错,尤其在进行跨平台开发时必须针对不 同平台分别撰写Makefile,会增加跨平台开发的复杂性与困难度。qmake会根据专 案文件(.pro)里面的信息自动生成适合平台的Makefile。开发者能够自行撰写专 案文件或是由qmake本身产生。qmake包含额外的功能来方便Qt开发,如自动的 包含moc和uic的编译规则【¨1。 经过综合考虑,本论文选用Qt/Embedded作为嵌入式系统的图形用户界面开发 工具。 2.2GPS全球卫星定位系统 目前卫星定位系统主要有两种:GPS和北斗。GPS投入使用时间早、发展成熟、 性能稳定。从定位精度上来说,GPS三维定位精度P码(军用)己由16m提高到 系统三维定位精度约几十米,授时精度约为lOOns,因此本文选用GPS定位系统。 Satellite And GPS是“NavigationTimingRanging/GlobalPositioningSystem”的 缩写,是伴随着科学技术的飞速发展,而建立的新一代精密卫星定位系统。该系统 由美国国防部于1973年开始研究,1994年投入使用,历时21年,耗资数百亿美 元。整个项目分为3个阶段实施:第一阶段从1978年到1979年,是原理方案可行 性验证阶段,总共发射了4颗试验卫星,建立起地面跟踪网;第二阶段从1979年 到1984年,是系统的研制与试验阶段,又陆续发射了7颗试验卫星,同时并行研 制了各种导航接收样机:第三阶段从1989年到1994年,是工程发展和完成阶段, 万方数据 由24颗卫星组成了GPS的空间星庶部分,全球定位系统全面建成。这从根本上解 决了人类在地球及其周围空间范围内的导航定位濉题.无沦是在军事上,还是在民 用上,对人类的日常活动产生了划时代的影响I”J。 2.2.1 GPS系统组成 GPS系统主要包括空间星座、地面控制和用户接收三大组成部分[36-37J。 1、GPS空间星座 GPS空间星座部分总共包括24颗卫星(其中3颗为备用卫星1。这24颗卫星平 均分布在6个轨道面内,也就是随每个轨道上分布着4颗卫星。各卫星轨道平面相 对地球赤道面的倾角大约为55度。各个平面升交点的办经相差60度,相邻轨道l 。11甲竹升褒距桐羊大约为’0嚏罔2I是GPS甲晕照片,罔2.2是GPS早唪 翻21GPS上型烘,: 蹦22“I,s丝& constellation l GPSsatellite 2,2GPS Fi92 photo Fig 卫星运行的时问周期大约为11dqT,158分,而轨道平均高度大约在20200千米。因 此,每天出现在同一观测站上的卫星分布图形是相同的,只小过每天会提前4分钟。 随着时『日J和地点的不同.同时出现在地平线颗备用卫星,它们在必要的时候可以根据指令代替故障卫星进行 工作.这极大地保障了GPS空间部分正常而高效的运行。 2276GHz) 卫星向地面发射频率分别为1L波段(1.57542GHz)和2L波段(1 的两种载波信号。为了确保频率的稳定性,卫星上安装了精度很高的原子钟:卫星 位置的广播星历,用于测距的C/A代码(粗捕获码)和P代码(精码),以及其它 系统信息都调制在载波上,能为全球范围内的任意多用户提供全天候、高精度的测 速、定位以及授时应用。 万方数据 2、GPS地面控制 分布在全球范围内的主控站、信息注入站和监测站构成GPS地面控制部分,它 在整个GPS系统中起到中心枢纽的作用。导航定位时,GPS卫星一直是一动态的已 知点,因为卫星的位置能够通过卫星的轨道参数及其运动计算得到。地面控制系统 在整个GPS系统运转的过程中需要提供卫星播发的星历、监测并控制卫星上设备的 运行、监测卫星运行的轨道。最后地面控制系统还要通过GPS时间系统维持卫星处 于同…时间标准。 3、GPS用户接收 用户接收部分主要由卫星接收机、无线电传感器以及数据处理软件三部分构成。 GPS接收机要求具备以下功能: ◆选择、捕获待测的卫星信号,然后跟踪这些卫星的运行; ◆对捕获接收到的GPS信号进行相应的变换、放大等处理,测量出信号从 卫星传播到接收机天线的时问,同时解析出导航电文; ◆计算出测量点的位置,速度和时间等参数,最终实现定位乃至导航。 2.2.2 GPS定位原理 GPS采用的是三点定位的方法。在知道了一个未知点分别到三个已知点距离的 情况下,分别以三个已知点为球心、距离为半径做三个圆,未知点一定位于三个球 面的相交处(因有接收方向,若为两个点时,处于接收背面的点是可以舍去的), 从而可精准地测出未知点的位置。其实质为通过均匀分布在大约20200km高空的6 个轨道上的24颗卫星发射测距信号码和载波,用户使用的GPS接收机接收这些信 号后即可测量出卫星至接收机距离,然后经过一系列方程演算便可得到地面点位置 坐标【38】。 卫 2 勘 巳星 X Z ㈣ 如 Z3 星1、 y y ,‘ X yZ, 、/ 戥㈣ yZ 、 (、、、 / \

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