基于卫星导航的车辆速度实时监控系统设计(附件)【字数：7971】
摘 要车辆定位监控系统作为高新技术中智能交通系统的一个重要分支，90 年代以后得到了很大的发展。定位监控系统的发展主要受到通信网络和地理信息系统发展情况的制约。文中介绍了一种基于GPS（全球定位系统）和 GPRS（通用分组无线业务）的车辆定位监控系统设计。该设计是基于Arduino平台来实现的简易GPS定位信息显示系统。这个控制系统主要完成接收数据、显示时间、经度、纬度等比较常规的功能。该方案基于使用单片机、GPS模块和LCD1602液晶显示屏等硬件, 并使用C语言实现了GPS信号的提取、显示和基本的键盘控制操作。通过实践测试 ,这种接收机能够达到基本GPS信息的接收以及显示。同时通过Arduino平台完成对车辆实时速度的检测计算，一旦超过设定速度，就通过GPRS模块向终端传递信息。
目 录
第一章 绪论 4
1.1研究背景 4
1.2国内外研究现状 4
1.3本文研究内容 5
第二章 实验设计 6
2.1 设计思路 6
2.2设计方法 7
2.3原理图 8
第三章 设计所选硬件型号及介绍 12
3.1.Arduino 12
3.2 显示电路 13
第四章 软件设计 16
4.1 概述 16
4.2 总体程序设计 16
4.3 中断子程序设计 17
第五章 实验过程与结果 19
5.1 GPS,GPRS模块跟Arduino 的连接 19
5.2 Arduino试运行 19
5.3实验过程 21
5.4 实验实物图 24
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录 34
绪论
1.1研究背景
近年来人们对于衣食住行的需求正在发生着巨大的改变，不同于传统的需求特点即满足基本生活需要，当前的大众需求更倾向于对精细化、智能化和个性化服务的追求。在这样的大背景下，传统的具有单一运输和代步功能的汽车已经不适应当前的市场竞争，而是具有大量辅助功能的汽车产品成为人们青睐的对象。其中汽车码 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
表就是辅助功能的典型代表，它可以在行车过程中计算车速和已行使里程，有助于司机调整驾驶状态。本文便是以此为启发研究设计了车辆速度实时监控系统。在车辆实时定位监控系统中,精确定位、无线网络传输和地理信息系统是密不可分的三个组成部分。全球卫星定位终端能够连续、实时地为全球用户提供高精度的位置、速度和时间等信息,因此车辆监控系统的精确定位功能可以依靠全球定位系统来实现;中国移动通信的公用无线通信网络(GSM)为定位终端和监控中心之间提供了通信通道,具有覆盖面广,通信费用低等特点;地理信息系统(GIS)以地理空间数据库为基础,能够提供多种空间的和动态的地理信息,因此车辆监控系统中应基于地理信息系统构建监控中心的软件系统[2]。本文对车辆实时定位监控系统的三大组成部分:车辆定位终端,通信网络和监控中心的构成和原理进行了详细分析,
1.2国内外研究现状
早在上世纪90年代美国就已经开展一系列智能化交通系统的实验和研究，其研究项目致力于对导航系统、通信服务系统等的开发。GPS车辆导航系统近年来也在美国得到广泛的应用，上世纪九十年代GPS车辆导航安装数量接近43万套，到了本世纪初期其安装总数翻了五倍之多。美国著名的包裹服务物流公司在其业务流程中充分发挥GPS和GIS技术的优势，对数以万计的邮件进行实时跟踪。使用者利用该系统进行相应的信息跟踪，获得了极大的便利性，工作效率显著提高。上世纪末美国推出了“OnStar”系统，利用该系统设计的车载导航仪在美国已经成为汽车必不可少的配置之一，倍受欢迎，目前已经被大规模应用，到本世纪初期已经在不同型号的汽车上安装使用超过几百万套。美国对于智能运输系统的建设进行采取财政支持，仅在本世纪初期就拨款近三亿元。通过一定的财政补贴不断完善ITS基础设施，并设立专项基金支持ITS工程[3]。
日本涉足智能交通研究领域的时间也很早，现阶段日本致力于对VICS、ETC、AHS三大系统的开发和应用，不断深化对ITS研究。其中车辆信息与通信系统的应用实验已经全面展开，该系统的主要功用是为驾驶司机提供全面的交通信息，极大的提高了驾驶安全性。目前日本很多重要城市和地区都建立了相应的VICS 服务系统，比如东京、长野等地，配置有此类导航装置的车辆数目已形成一定规模，并且还在以较高的速率在增长。20世纪90年代末期车辆信息与通信系统已经在关东、中部及关西地区实施，日本计划在本世纪初实现VICS系统在日本主要城市的全面覆盖[4]。
我国在导航定位系统的研究领域也取得了不错的成绩，北斗卫星导航系统是我国自主建设并独立运行的卫星导航系统属于世界四大定位系统之一，现阶段我国的车载导航主要利用GPS，北斗系统主要应用于军事定位工作，因此卫星导航系统有待于进一步完善和提高[5]。
1.3本文研究内容
本文在对车辆速度实时监控系统进行设计的过程中主要涉及两个主要内容：（1）信息获取。对行使中的车辆进行监测和定位，采集其运行的时间数据和地理位置信息，以此计算实际行车速度。（2）控制系统的运行。包括仿真系统的控制和蜂鸣器的控制两部分，当传输过来的速度信息高于系统设置的标准数值，蜂鸣器发声，向用户传递警告信号。本文针对以上两个主要研究内容展开相应的实验设计。
第二章 实验设计
2.1 设计思路
车辆速度实时监控系统的设计以GPS定位技术为基础，对行使车辆的实际地理信息进行准确定位，同时监测该车辆的行使时间，利用位置和行使时间数据计算车辆的行使速度，若超过设置的标准速度，该系统就会利用GPRS向用户发送超速提醒信号。本设计的重难点在于车辆行使速度计算程序设计和延时程序设计。除此以外本设计采用Arduino芯片，首先需要通过和AT系列的比较完成对Arduino芯片的学习，掌握其具体操作流程和程序代码的编程。本设计中所使用的GPS接收机需要具备信息接收、加工处理以及转换成相应数据进行显示的功能，因此该系统的硬件设计就需要具备相应的信息处理器，在完成上述功能的同时还要促使各部分功能相互协调、实现功能联合。在处理器的选择上，本设计采用的是单片机，单片机具有技术完备、功能集成、结构简便，价格优惠等优势，可以有效实现本设计的功能要求。
目 录
第一章 绪论 4
1.1研究背景 4
1.2国内外研究现状 4
1.3本文研究内容 5
第二章 实验设计 6
2.1 设计思路 6
2.2设计方法 7
2.3原理图 8
第三章 设计所选硬件型号及介绍 12
3.1.Arduino 12
3.2 显示电路 13
第四章 软件设计 16
4.1 概述 16
4.2 总体程序设计 16
4.3 中断子程序设计 17
第五章 实验过程与结果 19
5.1 GPS,GPRS模块跟Arduino 的连接 19
5.2 Arduino试运行 19
5.3实验过程 21
5.4 实验实物图 24
结束语 30
致 谢 31
参考文献 32
附录 34
绪论
1.1研究背景
近年来人们对于衣食住行的需求正在发生着巨大的改变，不同于传统的需求特点即满足基本生活需要，当前的大众需求更倾向于对精细化、智能化和个性化服务的追求。在这样的大背景下，传统的具有单一运输和代步功能的汽车已经不适应当前的市场竞争，而是具有大量辅助功能的汽车产品成为人们青睐的对象。其中汽车码 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
表就是辅助功能的典型代表，它可以在行车过程中计算车速和已行使里程，有助于司机调整驾驶状态。本文便是以此为启发研究设计了车辆速度实时监控系统。在车辆实时定位监控系统中,精确定位、无线网络传输和地理信息系统是密不可分的三个组成部分。全球卫星定位终端能够连续、实时地为全球用户提供高精度的位置、速度和时间等信息,因此车辆监控系统的精确定位功能可以依靠全球定位系统来实现;中国移动通信的公用无线通信网络(GSM)为定位终端和监控中心之间提供了通信通道,具有覆盖面广,通信费用低等特点;地理信息系统(GIS)以地理空间数据库为基础,能够提供多种空间的和动态的地理信息,因此车辆监控系统中应基于地理信息系统构建监控中心的软件系统[2]。本文对车辆实时定位监控系统的三大组成部分:车辆定位终端,通信网络和监控中心的构成和原理进行了详细分析,
1.2国内外研究现状
早在上世纪90年代美国就已经开展一系列智能化交通系统的实验和研究，其研究项目致力于对导航系统、通信服务系统等的开发。GPS车辆导航系统近年来也在美国得到广泛的应用，上世纪九十年代GPS车辆导航安装数量接近43万套，到了本世纪初期其安装总数翻了五倍之多。美国著名的包裹服务物流公司在其业务流程中充分发挥GPS和GIS技术的优势，对数以万计的邮件进行实时跟踪。使用者利用该系统进行相应的信息跟踪，获得了极大的便利性，工作效率显著提高。上世纪末美国推出了“OnStar”系统，利用该系统设计的车载导航仪在美国已经成为汽车必不可少的配置之一，倍受欢迎，目前已经被大规模应用，到本世纪初期已经在不同型号的汽车上安装使用超过几百万套。美国对于智能运输系统的建设进行采取财政支持，仅在本世纪初期就拨款近三亿元。通过一定的财政补贴不断完善ITS基础设施，并设立专项基金支持ITS工程[3]。
日本涉足智能交通研究领域的时间也很早，现阶段日本致力于对VICS、ETC、AHS三大系统的开发和应用，不断深化对ITS研究。其中车辆信息与通信系统的应用实验已经全面展开，该系统的主要功用是为驾驶司机提供全面的交通信息，极大的提高了驾驶安全性。目前日本很多重要城市和地区都建立了相应的VICS 服务系统，比如东京、长野等地，配置有此类导航装置的车辆数目已形成一定规模，并且还在以较高的速率在增长。20世纪90年代末期车辆信息与通信系统已经在关东、中部及关西地区实施，日本计划在本世纪初实现VICS系统在日本主要城市的全面覆盖[4]。
我国在导航定位系统的研究领域也取得了不错的成绩，北斗卫星导航系统是我国自主建设并独立运行的卫星导航系统属于世界四大定位系统之一，现阶段我国的车载导航主要利用GPS，北斗系统主要应用于军事定位工作，因此卫星导航系统有待于进一步完善和提高[5]。
1.3本文研究内容
本文在对车辆速度实时监控系统进行设计的过程中主要涉及两个主要内容：（1）信息获取。对行使中的车辆进行监测和定位，采集其运行的时间数据和地理位置信息，以此计算实际行车速度。（2）控制系统的运行。包括仿真系统的控制和蜂鸣器的控制两部分，当传输过来的速度信息高于系统设置的标准数值，蜂鸣器发声，向用户传递警告信号。本文针对以上两个主要研究内容展开相应的实验设计。
第二章 实验设计
2.1 设计思路
车辆速度实时监控系统的设计以GPS定位技术为基础，对行使车辆的实际地理信息进行准确定位，同时监测该车辆的行使时间，利用位置和行使时间数据计算车辆的行使速度，若超过设置的标准速度，该系统就会利用GPRS向用户发送超速提醒信号。本设计的重难点在于车辆行使速度计算程序设计和延时程序设计。除此以外本设计采用Arduino芯片，首先需要通过和AT系列的比较完成对Arduino芯片的学习，掌握其具体操作流程和程序代码的编程。本设计中所使用的GPS接收机需要具备信息接收、加工处理以及转换成相应数据进行显示的功能，因此该系统的硬件设计就需要具备相应的信息处理器，在完成上述功能的同时还要促使各部分功能相互协调、实现功能联合。在处理器的选择上，本设计采用的是单片机，单片机具有技术完备、功能集成、结构简便，价格优惠等优势，可以有效实现本设计的功能要求。
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