基于PC/104的GPS车辆定位系统

1 引言

为了缓解现代城市交通的压力，近年来出现了将最新的GSM（全球移动通信系统）、GPS（全球定位系统）、GIS（地理信息系统）系统与计算机网络技术相结合的ITS智能交通系统。通过此系统可以合理利用和充分发挥现有道路的交通潜力，有效解决交通拥挤的现象。借助于高科技手段，ITS系统可以对机动车辆实施管理、调度、救生、咨询或进行防盗等多种功能，幅度提高交通管理质量。对集团用户则可以提高车辆的营运效率，降低营运成本。

为了实现ITS智能交通系统，如何进行车辆定位是一个关键性的问题。GPS车辆定位系统，是借助GPS全球定位系统为机动车辆提供定位信息的系统。GPS系统可以提供全球覆盖、全天候、免费的高精度标准授时/导航定位服务，通过车载GPS接收机可以实时地获得车辆的经纬度位置和时间等关键信息。也正因为此，GPS系统成为当前车辆定位的首选方案。车辆定位系统将GPS系统获得的经纬度信息进行地图匹配，以确定车辆在城市交通道路中的具体位置。 本文将PC/104嵌入式计算机应用在GPS车辆定位系统设计中，讨论了系统的软硬件设计。2 GPS车辆定位系统工作原理 GPS车辆定位系统的工作原理如图1所示。

从图1可以看出GPS车辆定位系统与GPS系统、定位业务，以及GIS系统的应用密不可分。以下将对它们的研究现状加以简要介绍。

2.1 GPS全球定位系统

GPS原名“导航星”（NAVSTAR）系统，1993年12月8日由美国国防部建成并投入运营。该系统将24颗卫星分布在6个等间隔空间轨道上，其中有三颗备用星。这种分布可以保证全球任意地区、任何时刻都处于不少于4颗卫星的观测之下。GPS接收机通过天线接收卫量信号和导航电文，然后进行码测量或相位测量，依据导航电文提供的卫星位置和钟差改正信息，就可确定4个导航参数：纬度、经度、高度和时间，从而实现定位和导航。GPS接收机仅接收数据，因此在同一地区可以有任意数目的用户接 GPS信号。

2.2 定位业务（LCS）

移动通信发展到今天，最能体现它勃勃生机的地方在于其丰富多彩的数据业务和增值业务。移动定位业务作为移动通信网的一种增值业务，在这一发展机遇下也悄然兴起。据预测，到2004年，在各种移动通信业务用户数排名中，定位业务用户数将位居第二，成为仅次于语音业务的增值业务。美国联邦通信委员会（FCC）早在1996年，就规定美国的移动通信公司必须在2001年前为每位拥有手机的用户提供定位业务，使这些用户能够用手机拨打911紧急救援电话（相当于中国的110电话）。FCC还对所要提供的位置精度作了规定。由于定位业务的深远影响，GSM的标准组织ETSI也委托美国的T1P1为GSM制定Phase 2+的定位业务标准，并已纳入到ETSI的标准当中，同时，AMPS、CDMA、寻呼系统等移动通信系统都在积极开发定位业务，许多厂商已经开发出了许多定位设备，提供精度越来越高的定位业务。它的应用前景主要集中在以下几点：紧急救援、车辆导航和智能交通系统（ITS）、工作调度和团队管理、移动黄页查询、与距离有关的计费等。

2.3 GIS地理信息系统

GIS地理信息系统能以一个空间信息为主线，将其它各种与其有关的空间位置信息结合起来，是以计算机为手段，对具有地理特征的空间数据进行处理的软件系统。GIS的用途十分广泛，可以为各类应用目的服务，例如交通、能源、农林、水利、测缓、地矿、环境、航空、国土资源综合利用等等。在未来“数字地球”的建设中，GIS将起到十分重要的作用。研究GIS的理论与技术、开发GIS软件产品以及推进和深化GIS各类应用已经成为国内外科技界和产业界的一大热点。
GIS的理直流电感器论基础主要有两大支柱：地球科学和信息科学。前者涉及地物空间信息及其关系信息的获取、分类模型及语音表示中的理论问题和实践问题，后者则涉及信息的组织、存储、处理、可视化表示及传输中的理论问题和实践问题。GIS的技术基础包括遥感技术、定位技术和信息技术的各个方面。其发展趋势之一是OpenGis（开放地理数据互操作）；发展趋势之二是全关系化，其目标就是大大提高空间数据的建设、分析速度，大大简化GIS应用软件的设计。GIS发展的总趋势是从以系统为中心向以数据为中心发展。并且，GIS/GPS技术的一体化一直是GIS技术界努力的方向。

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