基于DSP/GPS/GSM/GIS的移动目标定位与监控系统设计研究

摘要

近年来，随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提高，人类不仅更加注重自身的医疗和健康问题，所接受的各种健康检查和医疗护理项目与日俱增，而且也越来越关注其周围的居住和生活环境，譬如，为了保护物种，特别像是大熊猫、东北虎等稀有动物，他们开始采取野生放养和人工监护相结合的方式，为了丰富生活，他们开始饲养像犬、猫等各类宠物。然而，所有这些在提高人们生活质量和改善人类生存环境的同时，也给人类造成了巨大的管理压力，例如，我们经常能够听到报道说某某病人又走失、某只宠物又伤人之类的消息。为此，如何有效地对各类病人，特别是像老年痴呆和精神分裂等类型的特殊病人，以及各种野生放养动物和家庭饲养宠物等进行有效的定位与监控管理，目前已经开始引起世界各国的普遍重视，逐渐成为一项热点研究问题。 针对以上的实际应用背景和需求，实验室自立了研究项目“基于DSP/GPS/GSM/GIS的移动目标定位与监控系统研究”，旨在对面向特殊病人、野生动物和家庭宠物等移动目标定位与监控管理应用的系统进行深入研究，探讨和解决其中的各项技术难题，从而为这类定位与监控系统将来在实际中推广应用奠定基础。 本课题正是结合实验室该自立研究项目而提出的，目的是在跟踪和调研国内外相关技术研究动态的基础上，详细分析这类系统的特殊性，并在此基础上，对系统的总体设计技术、移动目标定位终端设计技术、监控中心的设计技术进行研究，为系统最终的具体实现奠定基础。 为此，本课题的研究着重从系统总体、移动目标定位终端和监控中心的设计技术三个方面展开，研究工作的主要内容如下： 首先，在分析系统应用对象特点及其对系统设计要求的基础上，从系统的设计目标、设计原则、组成结构、基本功能、开发平台与工具的选择、系统安装和操作等几个方面，对系统的总体设计方案作了比较详细的介绍； 然后，以TI公司的TMS320 VC33 DSP芯片作为移动目标定位终端的核心处理芯片，以FAStrax公司生产的号称目前世界上最小的GPS OEM板iTrax02 GPS接收机作为移动目标定位终端的GPS定位信息接收模块，以德国西门子公司生产的TC35i无线通讯模块作为移动目标终端定位信息的发送模块，设计了移动目标的定位终端，制作了定位终端的硬件原理图和PCB版图，并在此基础上，用C语言编写了包括GPS定位信息读取、解析和通过GSM发送到监控中心在内的DSP程序；最后，在以中北大学部分校园地图为例，介绍利用GIS软件Maplnfo 7.0和GARMIN公司生产的手持式GPS接收机GPS 50制作与其相应的矢量电子地图基础上，采用面向对象的可视化程序设计软件Visual Basic 6.0作为主开发平台，编程实现了监控中心矢量电子地图的具体集成、缩放、漫游和自动换屏等功能，和接收由定位终端所发送GPS定位信息并在电子地图上可视化显示等功能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文选题的背景与意义

1.2移动目标定位与监控系统概述

1.3移动目标定位与监控系统的国内外研究状况

1.4论文的主要工作及内容安排

第二章DSP/GPS/GSM/GIS理论基础

2.1 DSP基本知识

2.2 GPS基本知识

2.3 GSM基本理论

2.4 GIS基本理论

第三章移动目标定位与监控系统总体设计

3.1系统应用对象的特点分析及其对系统设计的要求

3.2系统设计目标

3.3系统设计原则

3.4系统组成结构

3.5系统功能

3.5.1移动目标定位终端的主要功能

3.5.2监控中心的主要功能

3.6系统开发环境的选择

3.6.1移动目标定位终端的开发环境选择

3.6.2监控中心的开发环境选择

3.6.3 GSM通讯方式的选择

3.7系统的安装与操作

第四章基于DSP/GPS/GSM的移动目标定位终端设计

4.1移动目标定位终端硬件设计框图

4.2 TMS320 VC33芯片简介

4.3 TMS320 VC33的基本硬件电路设计

4.3.1 TMS320 VC33的时钟电路

4.3.2 TMS320 VC33的复位电路

4.3.3 TMS320 VC33的JTAG仿真接口电路

4.3.4 TMS320 VC33的电源模块

4.4 TMS320 VC33同步异步转换与串口扩展的设计

4.4.1同步异步串口转换

4.4.2异步串口扩展

4.5 ITRAX02及其外围电路设计

4.5.1 iTrax02简介

4.5.2 iTrax02的外围电路

4.6 TC35i及其外围电路图设计

4.6.1 TC35i简介

4.6.2 TC35i的外围电路

4.7移动目标定位终端的软件设计

4.7.1 iTrax02定位信息的协议与数据格式

4.7.2 GSM模块中与SMS有关的AT指令

4.7.3 PDU编码规则

4.7.4软件设计

4.8移动定位终端DSP系统的引导加载设计

4.8.1 DSP系统的引导加载概述

4.8.2本系统中Bootloader引导加载的机理

4.8.3用FLASH实现在线编程的硬件设计

4.8.4引导装载的具体实施

第五章基于GSM/GIS的监控中心设计

5.1监控中心系统总体设计

5.2以GIS为基础的矢量电子地图设计、制作、集成与管理

5.2.1矢量电子地图设计与制作

5.2.2矢量电子地图的集成与管理

5.3监控中心GPS定位数据接收

第六章结论

6.1论文的主要工作与成果

6.2研究展望

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢