开题报告-GPS轨迹记录系统.docx

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国内外争论动态
GPS系统的前身是美军研制的一种子午仪***系统〔Transit〕,1958年研制,1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球
13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。然而,子午仪系统使得研发部门对***取得了初步的阅历,并验证了由卫星系统进展定位的可行性,为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于***显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种的卫星导航系统。
为此,美国海军争论试验室〔NRL〕提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网打算,并于67年、69年和74年各放射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,这是GPS系统准确定位的根底。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的打算,这些卫星中除1颗承受同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道,该打算以伪随机码
〔PRN〕为根底传播卫星测距信号,其强大的功能,当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要根底。海军的打算主要用于为舰船供给低动态的2维定位,空军的打算能供供给高动态效劳,然而系统过于简单。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个打算都是为了供给全球定位而设计的,所以1973年美国国防部将2者合二为一,并由国防部牵头的卫星导航定位联合打算局〔JPO〕领导,还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多,包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
最初的GPS打算在联合打算局的领导下诞生了,该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星,地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样,粗码精度可达100m,精码精度为10m。由于预算压缩,GPS打算不得不削减卫星放射数量,改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上。然而这一方案使得卫星牢靠性得不到保障。1988年又进展了最终一次修改:21颗工作星和3颗备用星工作在互成30度的6条轨道上。这也是现在GPS卫星所使用的工作方式。
GPS的应用都是基于两个根本效劳1〕空间位置效劳
①.定位:如汽车防盗、地面车辆跟踪和紧急救生。
②.导航:如船舶远洋导航和进港引水、飞机航路引导和进场降落、智能交通、汽车自主导航及制导。
③.测量:主要用于测量时间、速度、及大地测绘,如水下地形测量、地壳形变测量,大坝和大型建筑物变形监测及浮动车数据,利
用GPS定期记录车辆的位置和速度信息。从而计算道路的拥堵状况。
2〕时间效劳
①.系统同步:如CDMA通信系统和电力系统
②.授时:准确时间的授入、准确频率的授入
2023年,中国GPS市场进展快速,无论是车载产品还是便携式产品,销量均较
2023年有明显上升。另外,GPS产品价格在2023年消灭明显下降,很多知名品牌也纷纷加大对低端市场的重视程度。从行业整体状况看,导航功能、相关增值效劳正渐渐成为的市场增长点,售后保障效劳也更加标准,市场呈现良性进展趋势。
卫星导航技术的进展趋势主要表现在三方面:一是卫星导航的多系统并存,使系统可用性得以提高,应用领域将更宽阔;二是多元组合导航技术正在得到推广应用,主要有GPS与移动通信基站定位、陀螺、航位推算技术等的组合应用;三是卫星导航与无线通信等其它高技术相结合,如GPS接收机嵌入到蜂窝、便携式PC、PDA和手表等通信、安全和消费类电子产品中,从根本上促进了IT技术的整体进展。
随着汽车、手机等高档消费品的普及,中国正在成为全球***导航系统〔GPS〕产业增长最快的市场之一。中国投资询问网《2023年中国GPS导航市场分析及投资询问报告》称,截至2023年底,中国安装车载导航设备的车辆缺乏10万辆,普及率不到1%。随着中国市场的高速进展及品牌的层出不穷,估量GPS产业产值在2023年可接近10亿元。“十一五”期间,GPS在航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等领域的应用都会有很大的进展空间。
选题的依据和意义
从上面的分析可以看出,GPS的技术在国外已相当成熟,然而由于GPS在我国处于起步阶段,与产业进展相配套的环境还不尽完善,制约了企业的创和进展。这也预示着GPS将来在中国的航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等领域的应用都会有很大的进展空间。
例如在交通领域:目前,随着社会的进展,交通的进展越来越快,道路、航线等变得越来越简单,交通事故时有发生,在这种状况下,将用户的运行路线实时记录下来有助于分析事故缘由。GPS行驶记录仪可以记录车辆的运行方向、速度、位置等根本信息,并可对车辆进展超速报警,可准时提示驾驶员,提高驾驶员。
又如:我们可以将这种功能潜入到各种电子设备当中,如手表,手机等日常使用的电子产品,用于对人的实时定位和轨迹记录。当今的中国正步入人口老龄化社会,平均每6—7个人当中就有一个老人。老年人口众多,421〔四个老人,两个年轻人,一个孩子〕问题突出。年轻人工作压力大,生活压力大,老年人空巢化严峻,老人无人照看,老人丧失大事频频消灭。这无疑也是一个巨大的市场,可以应用GPS对老年人的轨迹进展实时记录,这样,就可以避开老人丧失问题。
该课题是一个格外有创的课题,同时也结合的它的有用性,具有有用价值。通过对该课题的设计也很好的煅炼了自己的力量。让我对GPS的工作原理有了更深的生疏。同时,在实现这个设计的过程也很好地煅炼了自己的动手力量和独立思考力量。完成一个这样有有用价值的作品,对我以后步入社会后的工作也很有帮助。
二、争论的根本内容,拟解决的主要问题:
设计一种GPS轨迹记录仪器,要求测量经纬度坐标,能与地图连接,实时在地图上显示位置,并记录运动轨迹,也可以依据需要查询某时间点的位置。
设计指标:
GPS定位精度10米左右;
记录时间大于24小时;所要解决的主要有以下几个问题
1、硬件电路的设计制作,将GPS定位、GPRS通信模块、单片机、电源模块集成到一个系统板中;
2、用单片机解析GPS定位数据〔由于GPS数据是一大串的,要提取里边有用的〕;
3、实现GPRS通信,将单片机处理以后的定位数据通过GPRS方式发送到电脑终端;
4、上位机软件的编写,需要制作一个上位机软件界面来调用百度地图显示GPS
定位;
5、数据库数据存储,将上位机软件从计算机WEB端口读取的数据处理后存储到数据库中;
三、争论步骤、方法及措施:
由上述介绍可以将该课题设计分为两大局部:
底层局部:1、单片机处理GPS数据2、单片机掌握GPRS模块3、SIM900A模块发送GPS定位数据
上层局部:1、web端口数据提取2、上位机软件界面显示3、数据库数据存储4、数据库数据调用
GPS定位模块

单片机
MSP430F149

GPRS通信
模块 PC
上位机软件数据库
百度地图图形界面
电源模块
图1 系统框图
依据上述介绍可以写出程序主流程图如图2所示:
开头
系统初始
GPS发送
数据
GPS数据是否
有效
Y
单片机数据处理
数据调用
GPRS发送
PCWEB终端
数据存储
N
地图显示
数据是否满
Y
清空数据
库
图2程序主流程图
底层局部:GPS定位模块实时在向与其链接的单片机串口发送数据,包括有效数据和无效数据,通过编写单片机中断延时程序和串口识别程序来实现在设定的时间间隔读取一次有效数据。读取到有效的数据以后,单片机掌握GPRS模块,通过SIM900A向指定的WEB端口发送单片机转换好的数据,完成定位数据的发送。
上层局部:编写上位机程序对WEB端口承受到的数据进展提取,并通过上位机调用百度地图〔百度地图是开放的,它有一个调入接口〕,将承受到的经纬度信息显示在地图上,同时将读取到的数据存储在事先编写好的数据库里,推断数据库是否满,假设满,则对数据库进展清空。
四、争论工作进度:
序号 时间
1 -
内容
2
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3

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8
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9
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10

确定论文题目,收集资料任务书
开题报告会
生疏单片机的开发,各模块硬件的设计与制作
外文文献翻译和文献综述写作
编写程序及调试整个系统软硬件联调
撰写毕业论文论文评审及修改毕业辩论
五、主要参考文献:
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:原理与软件实现[M].北京:电子工业出版社,2023[3](美)JamesBao-:asoftwareapproach[M].北京:电子工业出版社,2023
魏二虎,[M].武汉:武汉大学出版社,
洪利,章扬,[M].北京:北京航空航天大学出版社,2023
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杨青青,祖静,[J].电阻测试,2023,〔1〕
#:根底、进阶与必做300题[M].北京:电子工业出版社,2023
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