高速公路雾天通行解决方案 ——基于ARM和Linux的GPS定位系统研究

论文摘要

随着高速公路的快速发展,保证高速公路随时畅通成为一个重要课题。世界各国的高速公路运行管理经验表明,在所有不利气候条件中,大雾对高速公路运行所产生的危害最大。目前,在世界范围内降低或预防因大雾引发高速公路交通事故的方法主要有:关闭高速公路、大雾自动警告及速度控制系统和基于红外、微波或摄像等技术的驾驶员辅助驾驶系统等。但是每一种方法都有其显而易见的缺点。关闭高速公路带来的运输损失和出行不便,大雾自动警告及速度控制系统的安装和维护成本过高,基于红外、微波或摄像等技术的驾驶员辅助驾驶系统不仅需要对车辆进行改装,并且要求所有车辆都必须安装该系统,在实际应用时很难推广。本文首先分析了国内外高速公路雾天通行的一些解决方法,针对雾天能见度降低这一原因,结合GPS定位技术、ZigBee无线通信技术,提出了一种基于ARM9和Linux的嵌入式系统解决方案,成本相对较低,避免了对车辆的改装,有比较好的应用前景。系统分为两部分进行开发,一部分是基于ARM和Linux的GPS定位系统研究;一部分是基于ZigBee无线通信技术的研究,分别有两个人完成。本文主要是对基于ARM9和Linux的嵌入式平台构建和GPS定位的数据处理以及MiniGUI程序的开发进行研究。首先分析了系统所需相关技术,包括嵌入式系统开发流程、GPS定位的基本原理,由此提出了系统的整体设计框架,软硬件选型方案。本文硬件选用高性能的ARM9微处理器、GPS定位模块GPS-24,软件采用开源的嵌入式Linux操作系统和国产开源的MiniGUI嵌入式GUI。本文的重点就是嵌入式软件方面的开发,基础是嵌入式Linux操作系统的构建,包括Bootloader、kernel、根文件系统的定制。在此基础上,分析了MiniGUI的Lite版本客户端和服务器端程序开发流程,并进行了界面开发;对GPS模块接收到的定位信息进行了数据处理,计算出了两点距离;当出现满足警示的情况时,发出相应语音提示;最后对系统进行了仿真测试。本课题得到重庆大学研究生创新科技基金的资助,项目编号:200701Y1B0220208。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.2 本文完成的工作和意义
• 1.3 论文主要框架
• 2 相关技术概述
• 2.1 嵌入式系统开发概述
• 2.1.1 嵌入式微处理器概述
• 2.1.2 嵌入式操作系统概述
• 2.1.3 交叉开发原理及环境搭建
• 2.2 嵌入式GUI技术概述
• 2.2.1 目前嵌入式系统中GUI的实现
• 2.2.2 MiniGUI的特点和体系结构
• 2.3 GPS原理介绍
• 2.3.1 GPS系统的组成和原理
• 2.3.2 NMEA0183格式介绍
• 2.4 小结
• 3 系统整体设计
• 3.1 系统的整体设计
• 3.1.1 系统的硬件框架
• 3.1.2 系统软件设计
• 3.2 选择软、硬件平台
• 3.2.1 选择硬件平台
• 3.2.2 选择嵌入式操作系统和软件
• 3.3 小结
• 4 嵌入式Linux系统构建
• 4.1 引导加载程序设计
• 4.1.1 U-Boot启动过程及工作原理分析
• 4.1.2 具体移植过程
• 4.1.3 相关参数设置
• 4.2 嵌入式Linux内核的移植
• 4.2.1 修改内核源文件
• 4.2.2 内核的配置和编译
• 4.3 添加驱动程序
• 4.3.1 驱动程序的工作原理和添加方法
• 4.3.2 相关驱动程序的具体实现
• 4.4 制作嵌入式Linux根文件系统
• 4.4.1 创建相关目录文件
• 4.4.2 定制应用程序
• 4.5 小结
• 5 应用程序设计
• 5.1 基于MiniGUI的嵌入式界面开发
• 5.1.1 搭建主机上MiniGUI开发环境
• 5.1.2 搭建目标板上MiniGUI程序的运行环境
• 5.1.3 MiniGUI程序运行流程
• 5.1.4 系统界面设计
• 5.2 GPS数据接收程序设计
• 5.2.1 GPS信号接收流程和设计
• 5.2.2 距离计算
• 5.3 系统语音报警的设计
• 5.3.1 Madplay在S3C2410上移植
• 5.4 系统仿真测试
• 5.5 小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录