毕业设计开题报告

题  目：      基于GPS的跟踪定位记录仪       

学生姓名：    张子科     学 号： *********   

专    业：          电子信息工程             

****             ***                

  2014年  3 月 24  日

1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：

（1）GPS的介绍

全球卫星定位系统(Globle Positioning System)是一种结合卫星及通讯发展的技术,利用导航卫星进行测时和测距。全球卫星定位系统(简称GPS)是美国从20世纪70年代开始研制,历时20余年,耗资200亿美元,于1994年全面建成。全球定位系统(Global Positioning System，缩写GPS)是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。全球定位系统 (GPS) 具有全球覆盖以及精度高、 定位速度快、 实时性好、 抗干扰能力强等特点，近年来得到广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用， 已成为信息时代不可缺少的一部分。

（2）GPS应用和优势

GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。因为是为军事研制开发，所以一开始只被军方使用，平民是禁用的。美国在GPS研制方面起步最早，把GPS技术用于导航、制导、侦查等方面，帮助其取得了世界霸主的地位。

随着经济以及科技的发展，GPS已充分显示了其在导航定位领域的霸主地位。许多领域也由于GPS的出现而产生性变化。目前，几乎全世界所有需要导航定位的用户，都被GPS的高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活和优质价廉所吸引。我国的GPS应用发展势头迅猛，短短几年，GPS在我国的应用已从少数科研单位和军用部门迅速扩展到各个民用领域，GPS的广泛应用改变人们的工作方式，提高了工作效率，带来了巨大的经济以及科技效益。如今，GPS技术已不是仅仅局限于军事或者使用了，我们的日常生活，方方面面，从手机上的导航定位软件到汽车导航。GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。在发达国家，GPS技术已经开始应用于交通运输和道路工程之中。目前，GPS技术在我国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步，相信随着我国经济的发展，高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入，其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入，并发挥更大的作用。

（3）基于GPS的跟踪定位记录仪的研究意义

随着人们生活水平的提高，人们对于业余生活的质量也随之升高。尤其是外出旅游的人数相对于以前有很大幅度的增长。随之现在出现了很多的“驴友”，他们对于野外徒步旅行，爬山，攀岩等具有一定危险程度的项目情有独钟，这些活动往往是具有一定人数的组团旅行。本系统主要是针对这些人群，用于时间日期的确定，最主要的是用于他们之间位置的通讯和对遇到危险或者有失去联系人群的报警和定位。这样监测终端可以及时实施搜救，使危险和损失降到最低。当然，此系统也可以用于车辆和贵重物品等的定位，应用范围广泛。

（4）基于GPS的跟踪定位记录仪国内现状

 目前GPS的跟踪定位记录仪在国内主要应用于车辆上，在其他应用上却很少。汽车行驶记录仪并不是新生产品，它由GPS车载终端衍生而来。2001年由、交通部、监督管理局联合发布的《关于加强公路客运交通安全管理的通告》文件，明确了长途客车使用汽车行驶记录仪的规定；而在2003年颁发并实施的GB／T19056-2003《汽车行驶记录仪》国家标准，使得记录仪产品市场有了强制性认证标准，并向着规范化的方向稳步发展现在，我国的车载GPS市场仍处在前期培育时期,采用后装形式给汽车用户提供一种灵活的选择无疑是更明智的策略。直到 2010年年底,我国车载GPS系统装备的车辆已达到了200万辆，这对于我国9000万辆汽车总数来说,其普及率还不到20%。但是在日本，其导航系统的装备率达到了59%,在欧美国家，其 GPS装备的车辆占了50%。这说明了我国GPS的潜在市场非常巨大。通过相关数据可知,到2015年,我国GPS系统装备的汽车至少番个五番。其中上海大众、二汽、一汽以及通用等都将配备GPS导航系统。由此可以看出，国内现在的记录仪让仍然具有很大的潜力。

（5）基于GPS的跟踪定位记录仪的发展趋势

 随着GPS跟踪定位记录仪的不断完善，如在人机交互方面的发展，在可视化方向发展，GPS跟踪定位记录仪不仅会记录下使用者的行走路线，还会记录下使用者行走的周围的环境，为生活或者为探险活动提供了更高一层的安全保障，也为搜救行动提供了更加清晰明了的搜救位置，是搜救更加的迅速便捷。这时候GPS定位记录仪不仅仅会存在于“驴友”之间和监测之间的活动中了，他还会普及到人们生活中的各个领域，具体分为以下几个领域：

① 陆地应用

各种车辆的行驶状态监控；旅游者或旅游车的景点导游；应急车辆（如、急救车等）的快速引导行驶；高精度时间比对和频率控制；大气物理观测；地球物理资源勘探；工程建设的施工放样测量；大型建筑和煤气田的沉降检测；板内运动状态和地壳形变测量；陆地以及海洋大地测量基准的测定；工程、区域、国家等各种类型大地测量控制网的测量和建设；请求救援在途实时报告；引导盲人行走；平整路面的实时监控，精细农业。

② 海洋应用

远洋船舶的最佳航线测定；远洋船队在途中航行的实时调度和监测；内河船只的实时调度和自主导航测量；海洋救援的搜索和定点测量；远洋渔船的结队航行和作业调度；海洋油气平台的就位和复位测定；海底沉船位置的精确探测；海底管道铺设测量；海岸地球物理勘探；水文测量；海底大地测量控制网的布测；海底地形的精细测量；船运货物失窃报警；净化海洋（如海洋溢油的跟踪报告）；海洋纠纷或海损事故的定点测定；浮筒抛设和暗礁爆破等海洋工程的精确定位；港口交通管制；海洋灾难检测。

③ 航空应用

民航飞机的在途自主导航；飞机精密着陆；飞机空中加油控制；飞机编队飞行的安全保护；航空援救的搜索和定点测量；机载地球物理勘探；飞机探测灾区大小和标定测量；摄影和遥感飞机的七维状态参数和三维姿态参数测量。

 ④ 航天应用

低轨道通讯卫星群的实时轨道测量；卫星入轨和卫星回收的实时点位测量；载入航天器的在轨防护探测；星载GPS的遮掩天体大小和大气参数测量；对地观测卫星的七维状态参数和三维姿态参数测量。

随着导航领域的日益发展，其应用性能和价格方面都会有所改善，GPS产品会日益被人们接受和应用，可以说无论是GPS定位记录仪的发展趋势还是说整个导航领域的发展都会有一个很好的前景。

2．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：

（1）系统总体设计

GPS跟踪定位记录仪整套系统包括单片机控制模块、LCD液晶显示模块、GPS定位模块、 GPRS数据传输模块、 PC机监测端和测端。系统结构如图1所示。

图1  GPS跟踪定位记录仪总体结构框图

各模块的主要功能如下：

a．GPS定位模块

采集接受卫星的定位信息、时间信息。

b. STM32单片机控制器

处理GPS定位模块传入的信息，抽取经纬度信息和时间信息显示到液晶屏上，并把定位信息以特定数据格式输出给GPRS模块。

c. TFTLCD显示液晶

显示手持终端的具体位置信息和时间信息。

d．GPRS通信模块

把定位信息通过GPRS网络传给特定IP地址和手机用户。

e. PC机控制中心

监测手持终端的具体位置和行走路线。

f.测终端

监测手持终端的具体位置和行走路线。

（2）实现方案

  系统分为四大模块：数据接收、数据处理、数据传输和定位监测。

  数据接收部分采用的是GPS定位模块，GPS定位模块可以直接把卫星定位信息解析输出来，我们可以直接用串口把解析数据传给单片机进行数据处理。

数据处理部分采用的单片机型号是STM32F103VCT6，STM32F103VCT6具有较多的I/O引脚，并且其运算速度远远大于51单片机，能够满足TFTLCD液晶的显示控制。数据处理采用的是NMEA-0183协议，根据通信协议和显示内容，我们可以只处理$GPRMC语句，如:$GPRMC,000059.000,V,3802.8776,N,11425.8687,E,0.000,0.00,160314,,E,N*15,里面包含了具体的经度和纬度，UTC时间和日期信息，然后我们提取$GPRMC语句中的信息显示在LCD液晶屏上让手持着能够直观的看见自己所在位置以及时间信息。数据处理还包含一个重要的内容就是如何把定位信息通过GPRS传输出去,系统是利用串口通讯方式传输数据。

数据传输部分分为两大块：一块是GPRS模块与PC机之间的通讯传输通道，一块是GPRS模块与手机端通信的传输通道。与PC机之间的通信，系统采用TCP/IP协议，使GPRS模块与以太网进行连接，通过配置PC机上的软件参数打通计算机与GPRS模块之间的通信通道，这样就可以进行数据传输了。与手机之间的通信，采用的是GPRS模块发送短信的方式,发送定位信息，然后通过解析短信内容，实现手机对手持机的监测。

定位监测也分为两个部分，计算机监测和测，监测过程是通过专门的监测软件来完成的。监测的内容包含手持者位置信息、所经路径和时间信息。

参考文献

[1]孔志宏.全球卫星定位系统原理及应用.山西科技　SHANXI SCIENCE AND TECHNOLOGY， 2006年第1期　1月20日出版.

[2] 徐绍铨，张华海，杨志强等编著．GPS测量原理及应用[M]．武汉：武汉大学出版社．2008

[3] 洪大永.GPS 全球定位系统技术及应用[M].厦门:厦门大学出版社,1998.

[4] 王惠南，GPS导航原理与应用.北京：科学出版社，2003

[5] 李勇.我国车载GPS系统的应用现状与发展前景[J].合肥学院学报,2008(2).

[6]王伟珣，GPS与GPRS在汽车行驶记录仪中的应用，吉林大学，2009.05

[7] 李飞光， 李良儿.单片机 C 程序设计指导[M]. 北京:北京航空航天大学出版社， 2005.

[8] Encyclopædia Britannica 2007 Ultimate Reference Suite.Version.2007.01.00.000000000  Encyclopædia Britannica, Inc.2007.01

[9] GS1100 Seriers Operational manual.Verison1.0.Serf Company.2004.11

[10] NMEA Protocol Specification . Verison1.31. Fastrax Oy.2003.06

[11]蔡锐丹, 许少云, 甘义成. GPRS无线数据传输系统的设计与应用[J]. 通讯技术, 2004, (1)

[12]文志成，GPRS网络技术[M],电子工业出版社，2005（6）

[13][美]R.J.(Bud)Bates. 《通用分组无线业务(GPRS)技术与应用 》.人民邮电出版社. 2004.2.1

[14] 白雪，徐雷钧，刘围海，黄振跃．基于单片机的GPS定位信息采集系统[J]．微计算机信息，2008，24(8—1)：228—229．

[15]Hamila. Data processing for mobile phone positioning. [M].Vehicular Technology Conference, 1999. VTC 1999 - Fall. IEEE VTS 50th,1999

指导教师意见：

                                           指导教师：