智能车载GPS/GSM系统及其在车辆定位中的应用
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摘要
本文涉及一种车载GPS接收记录装置，属于电子信息技术、自动控制技术、汽车技术，是在汽车上实现GPS数据的接收和记录，并在上位机中用电子地图再现车辆在过去一段时间里所经过的地方，以实现管理车辆的目的。本论文首先对车辆定位与导航系统的原理进行简单的叙述，而后介绍了车载定位单元的软件设计和硬件设计，在论文的最后还对车辆定位精度的提高作了简单研究。
在车载GPS的设计中，本文分两章分别叙述了硬件设计和软件设计。在硬件设计方面，介绍了以MCS-51单片机为核心，应用MOTOROLA D15手机模块和GARMIN OEM板，设计GPS接收机的主控电路板。在软件设计方面，介绍了主程序的编写、主控板与GPSOEM板之间通信程序的编写、FLASH卡的擦除和读出程序的编写、GSM短消息发送程序的编写，以及将FLASH卡中的数据发送到上位机程序的编写。
尽管全球定位系统已是目前精度最高的无线电导航系统，但仍有许多用户不满足于GPS的原始精度，希望获得更高的性能。基于输出的数据处理就是一种广泛采用的技术。本文最后一节先是对车辆定位与导航系统的误差来源作了较详细的叙述，而后使用中值滤波方法来提高定位精度，仿真结果表明此方法是有效的，最后，编写了中值滤波的汇编程序，将此程序移植到车载GPS机中，从而提高了GPS接收机输出数据的定位精度。
In this dissertation, a GPS receiver device with record memory is proposed, which is used in the fields of electronic information, automatic control and automobile industry.By receiving data from a GPS OEM Broad, storing the data in the record memory, and displaying where the automobile was in the past a month using the electronic map in the computer, the administration of a group of automobiles is realized. Firstly, the theory of the vehicle positioning and navigation is presented with briefness.Secondly, the hardware design and the software design for the GPS receiver device is introduced. Lastly, a study on the accuracy of the vehicle positioning is argued.
In the design of the GPS receiver device, this dissertation introduces the hardware design and the software design with a chapter respectively.By using the GARMIN GPS OEM Board and the Motorola GSM Module, controlled by the microcomputer MCS-51, the GPS main controlled circuit board is madeo In the software design, the main program, the program of the communication between the GPS main controlled circuit board and the GPS OEM Board, the program of the erase and the read for the record memory, the program of the short message service, the program of the data transformation from the record memory to the computer is proposed.
Although the Global Positioning System is the most accurate wireless positioning system at present, many users are not satisfied with the origin accuracy and hope to have better quality. The data processing based the output data is a widely used technology.In the last section of the dissertation, the types and the reasons of the error is presented, and the medium filter used to improve the accuracy is argued.The stimulation shows that the method is feasible.Finally, the assembly program according to the medium filter is programmed, and the program is transformed into the microcomputer, thus the accuracy of the output data from the GPS receiver device is improved.
在车载GPS的设计中，本文分两章分别叙述了硬件设计和软件设计。在硬件设计方面，介绍了以MCS-51单片机为核心，应用MOTOROLA D15手机模块和GARMIN OEM板，设计GPS接收机的主控电路板。在软件设计方面，介绍了主程序的编写、主控板与GPSOEM板之间通信程序的编写、FLASH卡的擦除和读出程序的编写、GSM短消息发送程序的编写，以及将FLASH卡中的数据发送到上位机程序的编写。
尽管全球定位系统已是目前精度最高的无线电导航系统，但仍有许多用户不满足于GPS的原始精度，希望获得更高的性能。基于输出的数据处理就是一种广泛采用的技术。本文最后一节先是对车辆定位与导航系统的误差来源作了较详细的叙述，而后使用中值滤波方法来提高定位精度，仿真结果表明此方法是有效的，最后，编写了中值滤波的汇编程序，将此程序移植到车载GPS机中，从而提高了GPS接收机输出数据的定位精度。
In this dissertation, a GPS receiver device with record memory is proposed, which is used in the fields of electronic information, automatic control and automobile industry.By receiving data from a GPS OEM Broad, storing the data in the record memory, and displaying where the automobile was in the past a month using the electronic map in the computer, the administration of a group of automobiles is realized. Firstly, the theory of the vehicle positioning and navigation is presented with briefness.Secondly, the hardware design and the software design for the GPS receiver device is introduced. Lastly, a study on the accuracy of the vehicle positioning is argued.
In the design of the GPS receiver device, this dissertation introduces the hardware design and the software design with a chapter respectively.By using the GARMIN GPS OEM Board and the Motorola GSM Module, controlled by the microcomputer MCS-51, the GPS main controlled circuit board is madeo In the software design, the main program, the program of the communication between the GPS main controlled circuit board and the GPS OEM Board, the program of the erase and the read for the record memory, the program of the short message service, the program of the data transformation from the record memory to the computer is proposed.
Although the Global Positioning System is the most accurate wireless positioning system at present, many users are not satisfied with the origin accuracy and hope to have better quality. The data processing based the output data is a widely used technology.In the last section of the dissertation, the types and the reasons of the error is presented, and the medium filter used to improve the accuracy is argued.The stimulation shows that the method is feasible.Finally, the assembly program according to the medium filter is programmed, and the program is transformed into the microcomputer, thus the accuracy of the output data from the GPS receiver device is improved.
引文
[1]刘瑞华，刘建业，基于DGPS的车辆定位的研究，测控技术，2001年第20卷第2期。
[2]吴景勤，全球定位系统在我国的应用，地理科技管理，1997年第3期。
[3]内置HD61202控制驱动器图形液晶显示模块，使用手册，北京金电蓬远显示技术有限公司。
[4]TRULY LCD MODULE MSC_G12864DYSY_1N Version 1.1,Product specifications, TRU-LY SEMICONDUCTORS LTD,August 3,1998.
[5]李维题 郭强，《液晶显示应用技术》，电子工业出版社，2000年3月。
[6]孙涵芳 徐爱卿，MCS-5196系列单片机原理及应用(修订版，北京航空航天大学出版社，1996。
[7]方群 袁建平 郑谔，卫星定位导航基础，西北工业大学出版社，1999。
[8]袁建平，熊焰。用于远距离差分GPS的电离层误差分析与补偿．西北工业大学学报，1993，1(11)。
[9]张其善等著，智能车辆定位导航系统与应用，科学出版社，2002。
[10]Hoshal G, Pease T.Measuring the Transport Environment with wineless Communication[C] .Best of Transpack.IoPP.Herndon,Virginian,U. S.A: 1996 3-10.
[11]Alvin Ong.Global Positioning Satellite Data Enhances Transport Environm_ent Measurement.Proceedings of 11th IAPRI World Conference on Packaging[C]. Singapore. 1999,7:696-706.
[12]Kipp,William.Understanding Today's Transport Environment Measuring Recorders[C].The 44th International Instrumentation Symposium.Reno Nevada May 1998:117-122.
[13]Dana Peter.Geographer's Craft Project,Dept of Geography[C],University of Texas at Austin,1999.
[14]宋之涛，GPS的基本原理及其应用前景，《株洲工学院学报》，第15卷第5期，2001年9月。
[15]高振松，戴连君，过静君，小区域GPS车辆管理系统的若干问题探讨，
《测绘学报》，2001年，第3期。
[16]房俊龙，董守田，于寿磬，车载GPS定位系统中移动站的硬件和软件设计，《农机化研究》，2002年2月，第1期。
[17]何光林，马宝华，计算机与GPS-OEM板之问的通信研究，《探测与控制学报》，第24卷第2期，2002年6月。
[18]孙志勇，刘春生，基于“Jupiter”GPS接收机的应用设计，《国外电子元器件》，2002年第3期。
[19]卢建刚，过静君，吴卫峰，郝彤途，如何选用嵌入式操作系统进行GPS开发，《测绘学报》，2002年第4期。
[20]赵文浩，刘建业，何秀风，GPS车辆监控系统中短消息通信技术研究，《工业控制计算机》，2002年第15卷第2期。
[21]杨大凯，王剑，察柏根，短消息在交通控制中的应用，《电子技术应用》，2002年3月。
[22]彭宁昆，卢钢，卢益民，基于短消息的车辆监控移动单元的设计，《测控技术与设备》，2002年第28卷第2期。
[23]日本测地学会编，故国华，全文福，郑斯华，王树义翻译，《人造卫星精密定位系统》，地震出版社，1989。
[24]肖明耀，《误差理论及应用》，计量出版社，1985年，北京。
[25]数理统计编写组，《数理统计》，西北工业大学出版社，1999年7月，西安。
[26]关德新，冯文全，《单片机外围器件使用手册，电源器件》，北京航空航天大学出版社，1998．4。
[27]李朝青，《PC机及单片机的数据通信技术》，北京航空航天大学出版社，2002年12月。
[28]苏惠敏，周鹏，陈哲，GPS/INU/MM车辆定位导航系统研究，《航空学报》，2001年3月，第22卷第2期。
[29]宋茂忠，提高定位精度的数据处理技术，《数据采集与处理》，第16卷第2期，2001年6月。
[30]苏沽，周东方，岳春生，车辆导航中的实时地图匹配算法，《测绘学报》，
第30卷，第3期，2001年8月。
[31]余学祥，吕伟才，抗差卡尔曼滤波模型及其在GPS检测网中的应用，《测绘学报》，第30卷第1期，2001年2月。
[32]何立萍，浅谈的发展及对抗措施，《宇航计测技术》，第21卷第3期，2001年6月。
[33]赵新民主编，智能仪器设计基础，哈尔滨工业大学出版社，1999年7月。
[34]Parkinson B W,Gilbert S W.NAVSTAR:global positioning system—tenyears later[C].In Proceeding of the IEEE,1983,71 (10): 1177-1186
[35]Kobayashi K,cheok K C,Watanabe K,etal,Accurate differential global positioning system via fuzzy logic Kalman filter sensor fusion technique[J].IEEE T-IE, 1996,45(3):510-518
[36]Zhuang W.Performance analysis of GPS carrier phase observableJ].IEEE T-AES, 1996,32(2):754～767
[37]Rao Rama B,Rhines M D,Teig D J,et al.Research on GPS antennas at MITRE[C].In:IEEE PLANS'98,1998.634～641
[38]KRAKIWSKY J.The Diversity among IVHS Navigation System Worldwide[A].IEEE-IEE Vehicle Navigation and Information System Conference[C] .Piscataway: Institute of Electrical and Electronics, 1993.433-436.
[39]贾志军，单甘霖，陈兴亚，王洪锋，动态定位中的自适应扩展卡尔曼滤波算法，《军械工程学院学报》，第13卷第2期，2001年6月。
[40]江春红 苏惠敏，陈哲，信息融合技术在INS/GPS/TAN/SMN 四组合系统中的应用，《信息与控制》，第30卷第6期，2001年12月。
[41]王壬林，宋凝芳，差分GPS技术在农业飞防导航中的应用，《战术导弹控制技术》，2001年第4期(总第35期)
[2]吴景勤，全球定位系统在我国的应用，地理科技管理，1997年第3期。
[3]内置HD61202控制驱动器图形液晶显示模块，使用手册，北京金电蓬远显示技术有限公司。
[4]TRULY LCD MODULE MSC_G12864DYSY_1N Version 1.1,Product specifications, TRU-LY SEMICONDUCTORS LTD,August 3,1998.
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[11]Alvin Ong.Global Positioning Satellite Data Enhances Transport Environm_ent Measurement.Proceedings of 11th IAPRI World Conference on Packaging[C]. Singapore. 1999,7:696-706.
[12]Kipp,William.Understanding Today's Transport Environment Measuring Recorders[C].The 44th International Instrumentation Symposium.Reno Nevada May 1998:117-122.
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[40]江春红 苏惠敏，陈哲，信息融合技术在INS/GPS/TAN/SMN 四组合系统中的应用，《信息与控制》，第30卷第6期，2001年12月。
[41]王壬林，宋凝芳，差分GPS技术在农业飞防导航中的应用，《战术导弹控制技术》，2001年第4期(总第35期)