基于嵌入式LINUX的GPS导航系统的研究与实现

论文题目: 基于嵌入式LINUX的GPS导航系统的研究与实现

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 周念东

导师: 胡晨

关键词: 坐标系转换,个人导航系统,地图投影

文献来源: 东南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着GPS系统在包括道路测控、汽车导航、交通管理、石油勘探、海上作业和紧急救援等军事和民用的众多领域中的应用和发展,GPS系统的影响也越来越广泛。另一方面,不断发展的嵌入式操作系统促使移动计算技术在手持设备中也得到广泛的应用,以掌上电脑(PDA)为代表的移动式计算系统日益普及,在手持式设备中实现GPS移动导航功能具有良好的市场前景。本课题选择Linux为嵌入式操作系统,并采用Trolltech公司Qt/Embedded为应用程序开发平台,研究应用于手持终端设备的GPS导航系统的实现方案,开发具有自主知识产权的导航系统。坐标系统转换和地图投影是GPS导航系统中的核心技术。本文首先分析GPS系统中地理坐标系统的定义和坐标转换基本原理,从大地坐标系、空间直角坐标系以及国家当地坐标系的概念入手,研究大地地心坐标系与空间直角坐标系以及当地国家坐标系的关系,并研究从大地地心坐标系转换为国家当地坐标系的转换算法,研究地心坐标系到平面直角坐标系的转换方法,并推导了相应的转换公式。在我国导航系统中应用上述转换算法,实现WGS-84坐标系到北京54坐标系或西安80坐标系的转换,利用高斯正形投影算法实现地图投影,减小投影变形。研究横轴墨卡托投影、兰勃特投影以及线性投影等其它坐标投影方式,实现地理经纬度坐标到平面直角坐标的转换,支持多比例尺地图。通过GPS数据接收装置,检测卫星状态并获取地理信息,研究如何快速有效的获取可用于定位的坐标信息的数据处理方法。根据设备体积小、功耗低、人机界面简单易用以及运行稳定、操作简单、处理速度快的系统要求,选择Intel Xscale系列应用处理器PXA255作为处理器平台,构建系统硬件平台。选择Open Source的Arm Linux作为嵌入式操作系统以及选择Qt/Embedded为GUI平台,搭建了软件开发环境,完成了Arm Linux的系统移植,并实现了TIMB-E010-2 GPS模块的设备驱动,设计和实现了GPSD数据通信模块,改善了GPS数据接收与GPS导航应用之间的数据通信接口。根据坐标系转换以及地图投影算法的研究成果,使用C和C++语言采用面向对象编程技术进行了程序编码,实现了定位、导航、轨迹显示/地图下载和设置等功能。本文最后给出了目标系统的实验结果,并分析了系统设计中的一些不足,提出了在以后工作中改进系统性能的设想。

论文目录:

摘要

Abstract

序言

1. 课题研究背景

2. 课题主要研究方向

3. 论文结构

第一章 绪论

1.1 卫星导航系统

1.1.1 美国全球定位GPS 系统

1.1.2 欧洲伽利略Galileo 系统

1.1.3 俄罗斯GLONASS 系统

1.2 GPS 全球定位系统

1.2.1 GPS 概念

1.2.2 GPS 系统特点

1.2.3 GPS 应用前景

第二章 坐标系统转换与地图投影

2.1 基本概念

2.1.1 大地坐标系与空间直角坐标系

2.1.2 WGS-84 坐标系与国家当地坐标系

2.1.3 地图投影与高斯投影

2.2 坐标系转换算法研究

2.2.1 大地坐标系与直角坐标系的转换算法

2.2.2 空间直角坐标系之间的转换算法

2.2.3 平面坐标系之间的转换算法

2.3 高斯-克吕格投影

2.4 坐标系转换的应用

第三章 嵌入式系统软件平台搭建

3.1 嵌入式Linux 操作系统

3.2 基于Qte 的嵌入式GUI 系统

3.2.1 嵌入式GUI 系统

3.2.2 嵌入式Qt 的特点

3.3 软件平台的构建

3.3.1 编译环境的建立

3.3.2 Arm Linux 配置与编译

3.3.3 Qt/Embedded GUI 平台

第四章 GPS导航系统的设计与实现

4.1 硬件设计

4.1.1 Xscale 微处理器

4.1.2 TIM GPS 模块简介

4.1.3 硬件系统构架设计

4.2 GPSD 通信模块设计和实现

4.2.1 GPSD 设计需求

4.2.2 GPSD 构架和数据接口

4.2.3 GPSD 编程实现

4.3 GPS 导航应用的设计和实现

4.3.1 GpsApp 主模块

4.3.2 GPS 数据客户端

4.3.3 坐标系转换与投影

4.3.4 地图处理和显示

4.4 GPS 应用程序人机界面

第五章 数据验证和性能分析

5.1 GPSD 验证和数据测试

5.2 GpsApp 导航性能分析

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

附录1 NMEA-0183数据格式

附录2 Ellipsoid椭球体参数

在学期间发表论文清单

发布时间: 2007-06-11

参考文献

• [1].面向用户出行特征的GPS轨迹建模及语义增强研究[D]. 梁慧姣.天津师范大学2018
• [2].利用高频GPS研究地震期间地表形变特征[D]. 苏杰.长安大学2018
• [3].基于共时钟多天线接收机的GPS多基线测姿技术研究[D]. 季翔.华东师范大学2018
• [4].GPS信号盲区多波束换能器瞬时位置重建方法研究[D]. 王建敏.东华理工大学2018
• [5].基于加权聚类的GPS去漂算法及应用[D]. 赵学东.中北大学2018
• [6].北斗/GPS组合RAIM算法研究[D]. 杨福霞.沈阳航空航天大学2018
• [7].GPS多路径误差削弱方法研究[D]. 李川.重庆大学2017
• [8].基于自适应卡尔曼滤波的GPS精密单点定位研究[D]. 李兆洋.西南交通大学2017
• [9].基于GA-BP模型的GPS对流层延迟内插算法研究[D]. 尹为松.合肥工业大学2015
• [10].基于GPS定位的列车完整性检查研究[D]. 靳文军.兰州交通大学2014

相关论文

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• [3].基于ARM嵌入式系统的GPS地图匹配系统[D]. 彭剑.东南大学2006
• [4].基于嵌入式Linux的车载GPS导航系统设计与实现[D]. 徐俊仕.西北工业大学2007
• [5].嵌入式GPS多功能手持终端的设计与实现[D]. 胡睿.华中师范大学2007
• [6].基于ARM微处理器的GPS定位系统的研究与实现[D]. 田君翊.吉林大学2007
• [7].基于Linux的手持GPS的研究与设计[D]. 董英杰.武汉理工大学2007
• [8].基于ARM微处理器的GPS导航定位系统的设计与实现[D]. 韩飞.苏州大学2005
• [9].基于ARM9嵌入式GPS定位系统[D]. 谷勇.河北工业大学2006
• [10].基于ARM和嵌入式Linux的车载导航系统研究[D]. 潘成源.湖南大学2006

标签：坐标系转换论文;  个人导航系统论文;  地图投影论文;