基于GPS和GOOGLE EARTH的定位系统设计与研究

摘要

笔记本、车辆等在日常生活中的使用十分频繁，其便携性和灵活性给人们的工作带来了极大的方便。然而失窃等情况的发生会给所有者造成极大的损失，特别是对于记录着重要保密信息的笔记本而言，这一情况将会造成巨大的损失。
　　针对丢失情况，设计与开发一套定位系统分必要。将GPS技术、GSM技术、Google Earth技术融为一体，综合运用GPS技术的高精度和高稳定性，GSM的高覆盖率，Google Earth技术直观的特性，提出一种基于上述三种技术的定位解决方案，该方案具有定位精度高，定位覆盖范围大等突出特点，系统总体分为两个组成部分，分别是定位的硬件终端和定位服务端。定位终端是以硬件板卡和嵌入式程序的形式存在，该板卡安装到笔记本电脑上，通过GPS模块和GSM模块，实现对笔记本所在位置信息的获取，并通过通信模块与监控中心交换信息。定位终端不仅可以向监控中心传输当前定位载体的所在位置，还可以根据接收到的指令，对定位载体进行数据安全的保护性操作。监控中心根据应用层次的不同分为两种类型，对于个人用户的定位，其监控服务中心只需要一台智能手机，安装监控软件后，实现与定位终端的信息交互;对于集团型大规模的定位服务，则构建一个基于地理信息系统的管理平台，并将定位数据存储到数据库中。
　　(1)在系统功能的具体实现中，运用Google Earth二次开发平台，取代了传输的二维电子地图，使定位载体的定位信息以及运动路径信息以更为精确的方式在三维地图上进行展现，提高定位的直观性;
　　(2)在利用GPS进行定位的算法研究方面，对常用的ILS算法和EKF算法进行研究，指出其各自存在的缺陷，并将两者有机地结合起来，提出了一种ILS-EKF混合算法，并通过实验证明其算法性能大幅提高;
　　(3)在定位终端的设计中，由于定位信息的体积较大，而单片机芯片的存储空间有限，因此提出了一种基于映射的数据压缩算法，有效地利用了有限的存储空间;
　　(4)将虚拟串口技术应用于定位终端的设计中，解决了所采用的单片机型号串口有限的问题，减小了定位终端的体积，降低了成本，提高了终端的稳定性。
　　物品的定位是确保物品安全的一项重要措施，特别是对于笔记本电脑而言，由于其通常记录着大量的重要数据，对其安全性的管理影响重大。课题所研究的定位系统融合了多种定位手段，这些手段优势互补，最终构成一套体积小、性能稳定、定位效果好的系统，具有较高的实用价值。而在系统设计过程中所研究改进的GPS解算算法，以及基于映射的数据压缩算法等，均改善了系统的性能，且有一定的理论价值。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 定位技术的现状与应用

1．2．2 笔记本定位研究现状

1．3 研究内容及章节安排

第2章 基础理论与关键技术研究

2．1 全球定位系统

2．2 全球移动通讯系统

2．3 地理信息系统及Google Earth

2．4 小结

第3章 笔记本电脑定位系统的设计

3．1 需求分析

3．1．1 系统功能需求分析

3．1．2 系统性能需求分析

3．2 系统开发的原则

3．3 系统总体架构设计

3．3．1 系统功能架构设计

3．3．2 系统组成架构设计

3．3．3 系统运行架构设计

3．4 定位终端硬件设计

3．4．1 主控制模块设计

3．4．2 GPS模块的设计

3．4．3 GSM模块的设计

3．4．4 PCIe／UART模块的设计

3．5 监测平台的硬件设计

3．6 硬件可靠性设计

3．7 小结

第4章 笔记本定位系统的实现

4．1 定位终端软件实现

4．1．1 初始化功能

4．1．2 串口操作功能

4．1．3 定位功能

4．1．4 通信功靛

4．2 监控终端软件关键技术实现

4．2．1 指令通信功能的实现

4．2．2 基于ILS-EKF的GPS定位算法改进

4．3 基于Google Earth的软件功能实现

4．3．1 静态定位功能的实现

4．3．2 动态定位功能的实现

4．3．3 报警功能的实现

4．4 小结

第5章 系统测试

5．1 静态定位功能测试

5．2 动态定位功能测试

5．3 报警功能测试

5．4 系统性能测试

5．5 小结

结论

参考文献

致谢