嵌入式Linux-在车载导航系统中的应用

湖南文理学院课程设计报告课程名称：嵌入式系统课程设计专业班级：自动化11102班学号〔10〕学生姓名：指导教师：XXX完成时间：2023年6月6日报告成绩：评阅意见：评阅意见：评阅教师日期湖南文理学院制嵌入式Linux在车载导系统中的应用目录TOC\o"1-3"\h\u2767一、设计题目16516二、设计背景及意义112744三、GPS简述2212963.1GPS组成及工作原理2190063.2GPS卫星信号特征及定位原理4173973.2.1GPS卫星信号及美国的SA和AS政策4102643.2.2GPS卫星定位的根本原理6322663.3GPS定位的根本方法7211453.4GIS简介831080四、系统总体方案设计9246929322814.2方案介绍10156774.3嵌入式处理器的选择11179894.4嵌入式Linux操作系统11275854.5GPS接收机的选择13158104.6无线通信方式的选择1313262五、车载终端控制14131045.1GPS定位模块15244225.2无线传输模块1512004六、设计总结172684七、设计心得181579八、参考文献19一、设计题目随着全球经济的迅猛开展，交通紧张问题日益严峻，为此提出了ITS(智能交通系统)作为解决这一问题的全新方案。车辆导航监控系统是ITS的重要组成局部，本设计题目就是嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用，以IlltelPXA255处理器为核心处理器，以嵌入式Linux系统为操作系统，结合USB摄像头，GPS接收机，CDMA无线传输模块等外设构建了基于嵌入式系统的多功能车载导航监控系统。二、设计背景及意义自从二十世纪六、七十年代以来，随着交通需求的日益增大，交通与环境、交通与能源之间的矛盾日益加剧。世界各国都存在不同程度的交通拥挤和堵塞的现象，交通事故与日俱增，环境污染越来越受到人们的关注，这些都严重影响着社会经济开展和人民生活，以前那种简单的交通控制技术已经不能满足需求，交通事故和堵塞给人们带来了巨大的效率、能源和生命上的损失。21世纪人类正进入以计算机、网络、卫星通信为特征的信息社会，人员流动的日益频繁使得每个人对空间信息有了更多的依赖，尤其是在户外和移动过程中对地理信息的需求更加迫切。人们更加关心“当前我在哪里?〞、“目的地在哪里?〞、“如何到达?〞等问题。随着我国国民经济的飞速开展，城市建设日新月异，但与此同时城市交通问题变的日益严重，己成为严重影响许多大中城市开展的重点问题之一，许多大中城市政府部门每年都要投入大量的人力、物力，用以改善和解决城市交通拥挤的问题。人民生活水平的不断提高，使得拥有私车的人的数量迅速增加，这不但加剧了城市道路交通拥堵状况，同时也带来了车辆被盗事件的频发。在研究如何解决上述问题的过程中，ITS(智能交通系统)应运而生。它作为一种解决问题的全新方式在国内外迅速开展起来。ITS是一种综合性的网络，是一种实现地理信息获取、管理、可视化分析、输出等的高效手段。它与尖端科技领域的全球卫星定位技术(GPS)、通信技术、互联网技术以及其它应用领域有机结合，不仅为地理信息系统提供了良好的开展前景，同时也为这些应用领域提供了一套科学的解决应用问题的方法，不但可以提供全新、透明、可视、实时、互动、形象化的车辆跟踪、个人辅助导航等效劳，而且提供车辆管理、行车路线调度、交通事故处理等辅助决策功能。车辆导航监控系统是ITS系统的重要组成局部。它将卫星定位技术(GPS)，地理信息系统(GIS)以及现代通信技术融于一身。主要功能是将装有GPS接收机的移动载体的动态位置(经度、纬度、高度)、时间、状态等信息实时的通过无线网络链接到指挥控制中心，而后在具有强大地理信息处理和查询功能的电子地图上进行载体运动轨迹的显示，并能对载体的准确位置、速度、运动方向、车辆状态等根本信息进行监控和查询。电子地图数据库为车辆的监控管理提供了一个可视化的平台，GPS技术使车辆的实时定位成为可能，通信技术那么在GIS和GPS之间架起了桥梁，使得远距离监控得以实现。车辆导航监控系统可以在GPS和GIS系统的协助下借用先进的通信工具，对车辆进行实时路线监控，从而引导车辆避开拥塞路段提高道路交通通信能力，缓解交通拥挤和堵塞，使人们节约出行时间，减少开销。综上所述，将GIS、GPS技术运用于我国的交通运输行业具有重要的现实意义。它既可以提高交通运输的平安性、可靠性，又能改善效劳质量，提高运输管理水平，创造良好的社会效益和经济效益。三、GPS简述3.1GPS组成及工作原理GPS系统主要由三大局部组成，即空间卫星局部,地面监控局部以及用户接收局部。(l)空间局部空间卫星局部由空间运行的多颗卫星按一定规那么组成GPS卫星星座。GPS工作卫星共24颗，其中21颗卫星处于工作状态，3颗处于在轨备用状态，组成(21+3)GPS工作卫星星座。GPS卫星均匀分布在6个倾角为55。的轨道平面内，各轨道之间相距600，因此相邻两轨道之间的升交点赤经相差600。同一轨道面内相邻两卫星间升交距相差900，相邻两轨道面上的卫星升交角比拟，东边比西边超过30度。GPS卫星的主要作用主要有以下三个方面:1、接收地面注入站发送的导航电文和其它信号。2、接收地面主控站的命令，修正其在轨道运行偏差及启用备件等。3、连续的向广阔用户发送GPS导航定位信号，并用电文的形式提供卫星自身的位置以及其它卫星的概略位置，以便用户接收使用。GPS卫星的定位精度与被观测卫星的分布位置有关。对于只能观测到4颗卫星的情况，因为在这一时间段内别无选择，其定位精度一般较差，这个短暂的时间段称为“时间间隙段〞。在时间间隙段内须用新型的GPS/GLONASS集成式接收机同时接收GPS信号和GLONASS信号才能消除“间隙段〞的影响。“间隙段〞仅出现在极少数地区，而广阔范围内不会出现这种情况。(2)地面监控局部监测站卫星注入站主控站计算机中心GPS卫星作为一种动态点，其“监测站卫星注入站主控站计算机中心图1监测系统工作流程图(3)用户接收局部用户接收局部的根本设备，就是GPS信号接收机，其作用是接收、跟踪、变换和测量GPS所发射的GPS信号，以到达导航和定位的目的。GPS信号接收机，能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解释出GPS卫星所发送的导航电文，实时的计算出观测站三维位置，甚至三维速度和时间。按用途的不同，GPS信号接收机可分为导航型、测地型和授时型三种。按携带形式的不同可分为袖珍式、背负式、车载式、机载式、弹载式和星载式。按工作原理可分为码接收机和无码接收机，前者动态、静态定位都能用，后者只能用于静态定位。按使用载波频率的多少可分为单频接收机(用一个载波频率L;)和用两个载波频率(L，、LZ)的双频接收机，以双频接收机为精度定位的主要用机。对于车载型接收机，主要用于运动车辆的监控定位，可实时给出车辆的位置和速度。这类接收机一般采用C/A码伪距测量，单点实时定位精度较低，一般为士25m，但其价格廉价，因而应用广泛。3.2GPS卫星信号特征及定位原理3.2.1GPS卫星信号及美国的SA和AS政策GPS卫星播发的信号，包含载波信号、测距码、数据码等多种分量，它能满足多用户系统的导航、高精度定位的需要。GPS卫星信号包含的载波、测距码(包含P码、C/A码)、数据码(导航电文、或称D码)都是在同一个基准频率f0=10.23MHz的控制下产生的。GPS使用的L段载波有两种不同的频率，它们的频率和波长分别为:在载波L;上调制有C/A码、P码和数据码;在载波L:上只调制有P码和数据码。GPS卫星的测距码和数据码是采用调相技术调制到载波上的，由于伪随机码只有‘1’和‘0’，两种状态。当码值取O时，对应的码状态为+1;而码值取1时，对应的码状态为-1。载波和相应的码状态相乘后便实现了载波的调制，此时码信号被加载到载波上，经过播发可供用户接收，GPS卫星的数据结构如图2所示。图2GPS卫星数据结构GPS卫星采用两种测距码，即C/A码和P码，均属于伪随机码(PRN)，这种二进制的数码序列不仅具有良好的自相关特性，而且又是一种结构确定，可以复制的周期性序列。P码常用于精密导航和定位。虽然P码的精度很高，但其结构不公开，专供美国军方特许用户使用，而C/A码的精度虽然较低，但码的结构是公开的，可供GPS接收机的广阔用户使用。GPS信号的产生如图3所示。图3GPS信号产生原理图SA技术，即有选择可用性技术，它是人为地将误差引入卫星时钟和卫星数据中，成心降低GPS定位精度。使C/A码定位的精度由原来的20m降低到loom。As(Anti-Spoofing)技术即反电子欺诈技术，其目的是为防止敌方使用P码进行精密导航定位。SA和AS技术的使用将对定位产生很大影响:1、降低单点定位精度;2、降低长距离相对定位地精度;3、AS技术会对高精度相对定位数据处理、整周未知数确实定带来不便。但鉴于GPS技术巨大的实用价值，美国将GPS向民用领域免费开放，同时于2000年5月1日起停止SA政策，即不再对民用定位码参加人为干扰，使民用定位精度大大提高。3.2.2GPS卫星定位的根本原理GPS卫星的定位原理是利用测绘学中的测距交会的原理确定点位。在绕地球运行的人造地球卫星上装有无线电信号发射机，在接收机时钟的控制下，可以测定信号到达接收机的时间△t，进而求出卫星和接收机之间的距离;从为各项改正数。但是，卫星上的原子钟和地面接收机的钟不会严格同步，假设卫星的钟差为ut，接收机的钟差为御，那么由于卫星上的原子钟和地面上接收机的钟不同步对距离的影响为△s。(式2.2)现在欲确定待定点P的位置，可以在该处安置一台GPS接收机。如果在某一时刻ti同时测得了4颗GPS卫星A、B、C、D的距离,那么可列出4个观测方程为:图4为GPS卫星定位的原理示意图。图4GPS卫星定位的原理示意图由此可见GPS定位的实质就是根据高速运动的卫星瞬间位置作为数据的起算数据，采取空间距离前方交会的方法，确定待定点的空间位置。利用GPS进行定位有多种方式，如果就用户接收机天线所处的状态而言，定位方式分为静态定位与动态定位，如果按参考点位置的不同，又分为单点定位和相对定位。(l)静态定位与动态定位静态定位是指GPS接收机在进行定位时，待定点的位置相对其周围的点位置没有发生变化，其天线位置处于固定不动的静止状态。此时，接收机可以连续地在不同历元同步观测不同的卫星，获得充分的多余观测量，根据GPS卫星的瞬间位置，解算出接收机天线相位中心的三维坐标。动态定位是指在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态的定位。动态定位是用GPS信号实时地测得运动载体的位置。其特点是测定一个动态点的实时位置，多余观测量少，定位精度低。(2)单点定位与相对定位单点定位的实质就是空间距离前方交会，理论上取3个独立的距离测量便可，但是由于GPS采用了单程测距的原理，此时卫星时钟与用户接收机时钟不同步，将这种误差称为伪距。其中卫星钟差可以用卫星电文中提供的钟差参数加以修正，而接收机参数只能作为一个未知参数，与测站的坐标在数据处理中一并求解。因此，在一个测站上为求出4个未知参数，至少需要4个观测值。相对定位又称差分定位，是采用两台以上的接收机同步观测相同的GPS卫星，以确定接收机天线间的相互位置关系的一种方法。其最根本的情况是用两台接收机分别安置在基线的两端，同步观测相同的GPS卫星，确定基线端点在世界大地坐标系中的相对位置或坐标差，在一个端点坐标己知的情况下，用基线向量推求另一待定点的坐标。3.3GPS定位的根本方法(l)伪距法定位伪距法定位的原理是在某一瞬间利用GPS接收机同时测定至少4颗卫星的伪距，根据的卫星位置和伪距观测值，采用距离交会法求出接收机的三维坐标和时钟改正数。伪距法定位一次的精度并不高，但定位速度快，经几小时的定位也能到达米级。(2)载波相位测量GPS接收机接收到的卫星信号中，已用相位调制技术在载波上调制了测距码和卫星导航电文，所以载波己不在连续。为此，在载波相位测量之前先进行解调以恢复载波相位。(3)多普勒定位法根据多普勒原理，当波源与观测者做相对运动时，观测者接收到的信号频率与波源发射的信号频率不同。利用GPS卫星的较高的射电频率，由积分多普勒计数得出伪距差。当采用积分多普勒计数法进行测量时，所需观测时间一般较长，同时，在观测过程中接收机振荡器要求保持较高的稳定。3.4GIS简介地理信息系统(GeographicInformationSystem，简称GIS)是综合性技术，它已经与其他技术互相融合。GIS应用需要利用和集成其他技术，同时，其它信息技术的应用也需要GIS。GIS与其他技术的融合如下：(1)GIS--CAD"CAD是一种计算机辅助制图和设计技术，主要面向工程设计，在图形数据的采集与编辑方面具有很强的功能，而GIS是一门空间综合管理技术，既可以管理空间位置，又可以管理空间对应的属性信息，并具有很好的对应关系。(2)GIS遥感：遥感技术的开展为GIS数据快速更新提供了一个有效的方法，当前In--SAR的开展更是GIS数据采集的革命。同时，GIS应用的开展也提高了遥感的数据提取和分析能力。随着高精度遥感的开展和遥感动态网络的出现，GIS与遥感的结合会更加密切。(3)GIS--GPS：GPS被认为是二十世纪影响人类社会12大技术之一，然而GPS如与GIS结合，才能普及它的应用，而不只是停留在大地测量领域，如智能化交通(ITS)中基于电子地图的车辆导航系统等，同时与GPS结合也提高TGIS动态分析的能力。(4)GIS--Internet技术：基于Internet技术的GIS，已成为GIS开展的重要方向，可以利用Internet在Web上发布和出版空间数据，为用户提供空间数据浏览、查询和分析的功能，从而使GIS的应用更加灵活。(5)GIS--多媒体技术：GIS也是一种重要的多媒体。GIS与多媒体结合已经成为现实，在多媒体系统中嵌入GIS功能，或在GIS系统增加多媒体功能极大地增强GIS交互能力并加大GIS提供的信息量。〔6)GIS--虚拟现实技术：GIS与虚拟现实技：GIS与虚拟现实技术结合，提高TGIS图形显示真实感和对图形的可操作性。使用户能身临其地理环境中实现观察、触摸、操作和检测等。四、系统总体方案设计本系统由车载GPS终端、通信系统、监控中心三大局部组成，见图3.3。其中多功能车载GPS终端分布在各移动的车辆上，负责接收GPS卫星定位信息、，通过GPS接收机中的处理器解算出车辆所处的位置坐标。坐标数据经处理后可以显示在本机上，同时通过CDMA模块，以短信的形式将车辆的位置、状态等信息发送至公网，公网将接收到的车辆定位信息传送至监控中心，在监控中心经过计算机系统的处理后与计算机系统上的GIS电子地图进行匹配，并在地图上动态显示坐标的正确位置。同时，系统可以通过连接在终端上的视频采集设备(USB摄像头)对当前的图像以一定的速率采集并保存成视频信息以供日后事故鉴定之用，也可选择视频实时显示模式，作为辅助倒车之用。此外，截取的关键视频图片还可以通过无线网络传送到监控中心，实现远程无线图像监控。用户还可以通过连接在终端上的麦克风实现语音留言的功能。系统在车辆导航监控系统中的应用监控中心局部的主要功能有:(1)数据跟踪:将车辆的各种实时行驶信息以列表的方式显示出来，以供查询。(2)图上跟踪: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、缩小、复原、移动，还可提供车辆的运行轨迹。(3)信息查询功能:为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等信息、，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。(4)远程无线图像监控:通过接收由CDMA无线网络传送来的车载终端发送的图像信息、，实现远程无线图像监控功能。整个车载终端的硬件设计是在X-HyperXscalePXA255B开发板上完成的，扩展了一块USB子板用于连接USB摄像头，并用串口连接GPS接收板，用于接收GPS卫星定位数据。总之，系统构成示意图如图5所示：电子地电子地图图片接收指令发送调度指挥中心无线网络CDMA无线数据接发模块视频监控模块GPS主模块图5系统构成示意图4.2方案介绍本系统主要为解决机动车辆的导航调度、图像监控、关键信息存储等智能化管理问题而进行设计开发。系统主要用于城市机动车辆的导航调度智能化管理，也可用于私人轿车的导航娱乐，同时也可作为高科技车辆防盗系统:车主一旦发现车辆被盗，可以报失公安部门或相关管理部门，通过短信设定，启动程序，不断报告该车的地理位置，从而使公安机关可以迅速定位失窃车方位，将窃贼绳之以法。系统采用Intel公司Xscale架构的PXA255处理器为核心处理器，操作系统选用嵌入式Linux系统。本系统所包含的功能如下:视频取证功能;卫星防盗功能;无线追踪功能;辅助倒车功能;语音留言功能等。本章将对整个系统的软硬件方案作一个总体描述。4.3嵌入式处理器的选择嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。据不完全统计，目前全世界嵌入式处理器的品种总量已经超过1000多种，流行体系结构有30多个系列。但与全球PC市场不同的是，没有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统市场。设计者在选择处理器时要考虑的主要因素有:处理性能、技术指标、功耗、软件支持工具、是否内置调试工具、供给商是否提供评估板等，综合以上几点，决定采用Intel公司Xscale架构的PXA255处理器作为系统核心处理器。IntelXsealePXA255处理器是新一代的32位嵌入式处理器，采用0.18um工艺制造。内核采用ARMVersionSTE型指令结构，具有7级超流水线，其中T指Thumb指令集，E(DSP一Enhance)指加强的DSP指令集，能进行整数和浮点数处理。具有犯K数据缓存/32K指令缓存等。PXA255处理器除了采用Xscale体系的内核外，还具有以下特点:(l)内核工作频率高:200--400MHz(2)系统存储器接口:100MHzSDRAM(3)支持大容量存储器:可支持16/64/128和256MBoRAM技术，4个soRAM区，每个区支持64MB存储器，时钟允许支持多至6个静态存储器。(4)时钟和电源控制器采用3.6864MHz振荡器，具有PLL和外围PLL，可产生各种工作频率。32.768KHz振荡器可驱动实时时钟，电源管理器和中断控制器电源控制器可控制快速，运行，空闲和睡眠工作方式。(5)接口资源丰富:具有DMA控制器，LCD控制器，USB从机模块，支持USBI.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用口标准，3个uART以及BluetoothuART，1个IZc总线接口单元，支持2个CMCI/CF卡插槽，多媒体卡控制器以及JTAG调试等模块。由此可见，PXA255处理器是一款高性能、低价格、低功耗的RISC处理器，合于数字移动、个人数字助理、网络路由器等嵌入式应用场合。4.4嵌入式Linux操作系统为了使嵌入式系统的开发更加方便和快捷，需要有专门负责管理存储器分配、中断处理、任务调度等功能的软件模块，这就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统是用来支持嵌入式应用的系统软件，是嵌入式系统极为重要的组成局部，通常包括与硬件相关的底层驱动程序、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形用户界面(GUI)等。嵌入式操作系统根据应用场合可以分为两大类:一类是面向消费电子产品的非实时系统，这类设备包括个人数字助理(PDA)、移动、机顶盒(STB)等;另一类那么是面向控制、通信、医疗等领域的实时操作系统，如Wind形ve:公司的VxW6rks、QNX系统软件公司的QNx等。实时系统(RealTimeSystem)是一种能够在指定或者确定时间内完成系统功能，并且对外部和内部事件在同步或者异步时间内能做出及时响应的系统。在实时系统中，操作的正确性不仅依赖于逻辑设计的正确程度，而且与这些操作进行的时间有关，也就是说，实时系统对逻辑和时序的要求非常严格，如果逻辑和时序控制出现偏差将会产生严重后果。Linux从1991年问世到现在，短短的十几年时间己经开展成为功能强大、设计完善的操作系统之一，不仅可以与各种传统的商业操作系统分庭抗争，在新兴的嵌入式操作系统领域内也获得了飞速开展。嵌入式Linux(EmbeddedLimix)是指对标准Linux经过小型化裁剪处理之后，能够固化在容量只有几K或者几M字节的存储器芯片或者单片机中，适合于特定嵌入式应用场合的专用Linux操作系统。嵌入式Linux的开发和研究是操作系统领域中的一个热点，目前已经开发成功的嵌入式系统中，大约有一半使用的是Linux。Linux之所以能在嵌入式系统市场上取得如此辉煌的成果，与其自身的优良特性是分不开的。(l)广泛的硬件支持Linux能够支持x86、ARM、MIPS、ALPHA、PowerPC等多种体系结构，目前己经成功移植到数十种硬件平台，几乎能够运行在所有流行的CPU上。甚至可以在没有存储管理单元(MMU)的处理器上运行，这些都进一步促进了Linux以在嵌入式系统中的应用。(2)内核高效稳定Linux内核的高效和稳定已经在各个领域内得到了大量事实的验证，Linux的内核设计非常精巧，分为进程调度、内存管理、进程间通信、虚拟文件系统和网络接口五大局部，其独特的模块机制可以根据用户的需要，实时地将某些模块插入到内核或从内核中移走。这些特性使得Linux系统内核可以裁剪得非常小巧，很适合于嵌入式系统的需要。(3)开放源码，软件丰富Linux是开放源代码的自由操作系统，它为用户提供了最大限度的自由度，由于嵌入式系统千差万别，往往需要针对具体的应用进行修改和优化，因而获得源代码就变得至关重要了。Linux的软件资源十分丰富，每一种通用程序在Linux上几乎都可以找到，并且数量还在不断增加。在Linux上开发嵌入式应用软件一般不用从头做起，而是可以选择一个类似的自由软件做为原型，在其上进行二次开发。(4)优秀的开发工具开发嵌入式系统的关键是需要有一套完善的开发和调试工具。传统的嵌入式开发调试工具是在线仿真器(In一CireultEmulator，ICE)，它通过取代目标板的微处理器，给目标程序提供一个完整的仿真环境，从而使开发者能够非常清楚地了解到程序在目标板上的工作状态，便于监视和调试程序。在线仿真器的价格非常昂贵，而且只适合做非常底层的调试，如果使用的是嵌入式Linux，一旦软硬件能够支持正常的串口功能时，即使不用在线仿真器也可以很好地进行开发和调试工作，从而节省了一笔不小的开发费用。嵌入式Linux为开发者提供了一套完整的工具链(肠01ehain)，它利用GNU的gee做编译器，用gdb、kgdb、xgdb做调试工具，能够很方便地实现从操作系统到应用软件各个级别的调试。(5)完善的网络通信和文件管理机制Linux从诞生之日起就与internet密不可分，支持所有标准的Internet网络协议，并且很容易移植到嵌入式系统当中。这些都为开发嵌入式系统应用打下了很好的根底。应此，本系统设计采用嵌入式Linux系统为操作系统。4.5GPS接收机的选择GPS接收机模块用于接收经纬度数据并通过GPS更新系统时间。目前市面上的GPS模块价格从几百元到几千元不等，其接口形式多种多样，如标准串口、蓝牙无线接口、USB接口等。但考虑到USB或蓝牙接口模块一般不提供Linux驱动程序，如选用要自行编写驱动程序难度较大。而串口编程较为简单，速率也满足要求，应选串口的GPS接收机使用较为方便。出于多种考虑，本系统选取的GPS接收机型号为u—BloxRCB--LC.4.6无线通信方式的选择本系统作为一个车载GPS导航监控系统，如何将定位信息传回控制中心对系统的实现至关重要，国内外目前采用的通信方式主要有以下几种:(l)无线电台采用电台方式传送数据，需要配备车载电台。GPS车载电台的定位数据经车载电台调制，并由车载天线发射给基站，基站把数据传送到监控中心。电台方式的缺点是速度比拟慢，容量小，系统覆盖范围小，且建设和维护电台基站系统的本钱很高，不是一般用户所能承受。一般用于医疗急救、警察、军队等特殊用户。(2)卫星通信GPS的定位信息直接通过卫星网传送给控制中心，这种方式的好处是覆盖面广，根本没有盲区，但是设备复杂本钱高昂，适合军事、科学考察等用途，但对于本系统来说，过高的本钱不适合实际运营。(3)数字集群通信在一个区域设立一系列专用无线收发台站，能与在此区间内行驶的车辆之间进行通信，收取车辆定位信息，发送控制指令。这种方式的实时性好，但是投资大，如果建立一个能够覆盖全省道路网范围的集群网络需要的投资巨大。(4)利用现有的无线公网进行通信目前已有的公共无线网络传输方式主要有:WLAN网络、GPRS网络、CDMA网络三种。其中Wi--Fi采用802.llb协议传输速率高可达nMbP/s，但传输距离有限一般只有50--150米。GPRS通过网络信号实现数据交换，具有覆盖面广、随时随地接入网络的优势。但其传输速率较低，传输图像、视频等大数据有困难。无线CDMA网络，是基于数字蜂窝网CDMA实现分组数据交换传输。CDMA网是覆盖范围广泛的全数字网，具备提供语音和数据效劳的诸多优点，包括较低的误码率及极低的本钱。中国联通在全国范围都建有网络，并可实现全国漫游。最重要的是CDMAIX具有上网本钱低、传输速率快的特点而且可向3G平台平滑过渡，但一般CDMAIX模块价格偏高。综合以上分析，系统采用CDMAIX网络作为无线接入网络，通过短信收发，无线上网等功能将监控信息传送给控制中心。五、车载终端控制本系统车载终端硬件局部主要包括X-HyperXscalePXA255B开发板，液晶屏，GPS接收板。软件模块主要包括GPS接收模块、语音留言模块、视频取证与辅助倒车模块、无线监控模块，并设计有统一的图形用户界面。5.1GPS定位模块GPS接收机采用u-BloxRCB-LC，接收数据采用NMEA0183格式，波特率设为9.6KbPs。5.2无线传输模块无线传输模块系统构成如图4.10所示，通过具有无线上网功能的CDMAIX无线通信模块实现无线上网，数据收发。短信收发流程图如图4.11所示，程序使用AT命令进行相关操作：(l)向终端发送带有“Position〞字串的短信，终端收到短信后，结合GPS模块然后以短信的方式返回给。(2)向终端发送带有“st〞字串的短信，终端收到短信后，主动的给回。(3)向终端发送带有“st〞字串的短信，终端收到短信后，自动挂断当前的。(4)向终端发送带有“〞字串的短信，终端收到短信后，提取xx.xxx.xxx.xxx，并主动拨号上网，上网后，和效劳器进行绑定尝试。如果绑定成功，那么结合GPS和摄像头进行GPS和摄像头数据的传送;效劳器收到终端的数据后，分别将图片数据存为文件并显示，将GPS数据发送给电子地图，这样就可实现远程监控。如果绑定失败，那么终端会自动下线。(5)在数据传送过程中，无论效劳器关闭或效劳器向终端发送停止命令终端都会自动下线。(6)CDMA的短信功能和上网传数据功能不能同时占用信道，所以在进行短信或功能时不能进行上网数据业务，反之亦然。因此，车载终端无线应用程序短信收发流程图如图6所示：开始初始化串口读短信读GPS信息回传GPS数据Listen/stop关键字向发送者回复/挂断提取短信内容Position关键字删除短信翻开串口是否读到SMSR122121NO图6车载终端无线应用程序短信收发流程图当接收到的短信中含有上网的有效信息时，终端便开始上网，使用PPP拨号协议。终端成功上网后，便可进行数据传送。为了保证数据传送的稳定性(相对UDP协议不乱序，不丢包等)，程序采用了TCP协议传送。数据收发流程图如图4.12所示。ppp拨号上网用到重要组件:/usr/sbi可pppdppp拨号上网最重要的局部，负责翻开串口并设置，引导客户端与效劳器进行会话，引导进行身份密码验证，引导把ttySx(串口)和PPPO(ppp拨号上网用来处理网络业务中的一系列操作)绑定，进行正常的数据传送业务等。/usr/sbin/chat用来和效劳器进行会话，对超时、无应答等进行设置，和效劳器进行身份密码验证。为保证无线modem的正常工作，使用的方法有:(l)收到一条短信处理完就删除掉，如收到的短信中没有相关内容，那么会自动删除。这样模块收到的短信总数永远不会超过20条的上限，可以保证短信的正常收发(如果短信己满，那么收不到新的短信)。〔2)由于无线上网和业务(短信和打)各自对无线信道的独占性，即打时不能上网，但可以收发短信，上网时收不到短信和接不了。程序采取的措施是结束后发送stop短信保证不再占有信道，上网过程中遇到一些情况，比方:效劳器关闭，未翻开，绑定失败，效劳器要求停止传送等，都会自动下线，并恢复到上网前的状态。数据收发流程图如图7所示：客户端效劳器创立socket创立socket〔〕连接connect〔〕发送send〔〕接收recive〔〕关闭close〔〕创立socket〔〕绑定bind〔〕侦听llisten〔〕接受accept〔〕接收recive〔〕应答send〔〕关闭close〔〕图7数据收发流程图六、设计总结嵌入式GIS系统是目前GPS定位系统应用的一个热点，开展十分迅速。尽管它的开展历史不长，但己引起各方面的广泛关注，有着巨大的市场潜力。以嵌入式GIS系统为核心的智能交通系