基于嵌入式LINUX的车载导航系统设计

3 GPS/GPRS 系统的组成原理及构成

(1) GPS 定位基本原理

GPS 的定位原理实质上就是测量学的空间测距定位，利用在平均20200km 高度均匀分布在6 个轨道的24 颗卫星，发射测距信号码和载波，用户通过接收机接收这些信号测量卫星至接收机之距，通过一系列方程演算，便可知地面定位坐标。用户测得的到卫星的距离称为“伪距”，它不是用户到卫星的真正距离，其中还包括卫星时钟的偏差，用户时钟的偏差信号，传播延迟引起的测距误差等，因此在至少收到三颗卫星后，即可计算出平面坐标（经纬度）值，收到四颗则可在计算出方程值，这就是GPS 的基本定位原理。

图 2 GPS 定位原理图

程式中各个参数意义如下:

x,y,z 为待测点坐标的空间直角坐标。x i 、y i 、z i (i=1, 2, 3, 4)分别为4 颗卫星在t 时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。Vti (i=1, 2, 3, 4)分别为4 颗卫星的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vt0为接收机的钟差。由以上方程即可解算出待测点的坐标 x,y,z 和接收机的钟差Vt0。

(2) GPRS 网络结构及传输原理

GPRS 是在原有的GSM 网络中增加了两个节点：SGSN(Serving GPRS SupportNode，服务GPRS 节点）和GGSN（Gateway GPRS SupportNode，网关GPRS 节点），SGSN 的主要作用就是记录车辆的当前位置信息，并在车辆和GGSN 之间完成移动分组数据的发送和接收，GGSN 主要是起网关作用，它可以和许多不同的数据网络连接。GGSN 提供了GPRS 网络与Internet 的接口，而SGSN 负责联系移动终端和GGSN，应此，一个完整的GPRS 通讯过程就是车载终端发出的数据先传至BSS（Base Station System 基站系统），经由GPRS 网络传至GGSN,通过GGSN 接入Internet，在Internet 上依靠TCP 协议传给上位机，终端接收数据的流程则与此相反，GPRS 数据收发在网络层使用TCP/IP 协议。

4 系统软件的设计与实现

(1) 系统软件结构

主要由以下模块组成：用户界面显示模块、GPRS 通讯模块、GPS 定位模块、地图匹配模块、路径规划模块、电子地图模块、底层通讯模块等。

　　图3 系统软件结构总体框图

用户界面显示模块：用户与车载导航系统交互的平台，通过调用其它模块起到信息交互的作用；GPRS 通讯模块：将用户驾驶信息及车况信息实时传送至远程监控端，不仅起到记录车况的作用，而且还能防盗；GPS 定位模块：实时接收卫星定位数据，包括经纬度，时间，海拔，即时速度等；地图匹配模块：根据GPS 定位获得的数据，与系统中存储的地图信息进行匹配，获得车辆周围的地理信息，为用户提供参照；路径规划模块：用户输入起始坐标和终点坐标，系统自动计算最近道路，从而起到车辆导航的作用；底层通讯模块：通过CAN 总线及232 总线，获取车辆各种信息，从而在用户显示界面上显示出来。