基于嵌入式LINUX的車載導航系統設計

3 GPS/GPRS 系統的組成原理及構成

(1) GPS 定位基本原理

GPS 的定位原理實質上就是測量學的空間測距定位，利用在平均20200km 高度均勻分布在6 個軌道的24 顆衛星，發射測距信號碼和載波，用戶通過接收機接收這些信號測量衛星至接收機之距，通過一系列方程演算，便可知地面定位坐標。用戶測得的到衛星的距離稱為“偽距”，它不是用戶到衛星的真正距離，其中還包括衛星時鐘的偏差，用戶時鐘的偏差信號，傳播延遲引起的測距誤差等，因此在至少收到三顆衛星后，即可計算出平面坐標（經緯度）值，收到四顆則可在計算出方程值，這就是GPS 的基本定位原理。

圖 2 GPS 定位原理圖

程式中各個參數意義如下:

x,y,z 為待測點坐標的空間直角坐標。x i 、y i 、z i (i=1, 2, 3, 4)分別為4 顆衛星在t 時刻的空間直角坐標，可由衛星導航電文求得。Vti (i=1, 2, 3, 4)分別為4 顆衛星的衛星鐘的鐘差，由衛星星歷提供。Vt0為接收機的鐘差。由以上方程即可解算出待測點的坐標 x,y,z 和接收機的鐘差Vt0。

(2) GPRS 網絡結構及傳輸原理

GPRS 是在原有的GSM 網絡中增加了兩個節點：SGSN(Serving GPRS SupportNode，服務GPRS 節點）和GGSN（Gateway GPRS SupportNode，網關GPRS 節點），SGSN 的主要作用就是記錄車輛的當前位置信息，并在車輛和GGSN 之間完成移動分組數據的發送和接收，GGSN 主要是起網關作用，它可以和許多不同的數據網絡連接。GGSN 提供了GPRS 網絡與Internet 的接口，而SGSN 負責聯系移動終端和GGSN，應此，一個完整的GPRS 通訊過程就是車載終端發出的數據先傳至BSS（Base Station System 基站系統），經由GPRS 網絡傳至GGSN,通過GGSN 接入Internet，在Internet 上依靠TCP 協議傳給上位機，終端接收數據的流程則與此相反，GPRS 數據收發在網絡層使用TCP/IP 協議。

4 系統軟件的設計與實現

(1) 系統軟件結構

主要由以下模塊組成：用戶界面顯示模塊、GPRS 通訊模塊、GPS 定位模塊、地圖匹配模塊、路徑規劃模塊、電子地圖模塊、底層通訊模塊等。

　　圖3 系統軟件結構總體框圖

用戶界面顯示模塊：用戶與車載導航系統交互的平臺，通過調用其它模塊起到信息交互的作用；GPRS 通訊模塊：將用戶駕駛信息及車況信息實時傳送至遠程監控端，不僅起到記錄車況的作用，而且還能防盜；GPS 定位模塊：實時接收衛星定位數據，包括經緯度，時間，海拔，即時速度等；地圖匹配模塊：根據GPS 定位獲得的數據，與系統中存儲的地圖信息進行匹配，獲得車輛周圍的地理信息，為用戶提供參照；路徑規劃模塊：用戶輸入起始坐標和終點坐標，系統自動計算最近道路，從而起到車輛導航的作用；底層通訊模塊：通過CAN 總線及232 總線，獲取車輛各種信息，從而在用戶顯示界面上顯示出來。