基于VHF多址接入技术的移动目标监控系统及其应用平台的研究

论文摘要

随着我国经济的快速发展,公共交通车辆和私家车辆的数量增长惊人,给现有的交通体系带来了巨大压力,同时车辆数量大、分散广,给车辆管理带来不便。若能实现对公交、出租、警车、急救、救火、运钞车等城市专用车辆群的实时监控、报警求助、指挥调度、综合管理对于缓解城市交通压力意义重大;同时,我军装甲车辆群及汽车运输部队也急需建立实时的部队车辆定位跟踪和运输保障体系,以提升部队全天候动态监控指挥能力和信息化水平。所以开发一种实时的多功能移动目标监控系统显得尤为迫切。课题基于VHF无线通信和TDMA时分多址接入技术,基于采用32位ARM微处理器S3C44BOX的多串口通信控制器和μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统作为软硬件开发平台设计研发多功能的移动目标监控系统及其应用平台,系统通过安装在车辆的多功能车载通信控制器,解析GPS信息及车辆状态数据,按照专用通信协议打包,并采用自主创新的RRSE加密算法加密后无线发送至监控系统中心,在监控中心通过通信控制器解密、解析后送上位机GIS电子地图上实时显示,并可通过监控中心下发命令实现对移动目标的定位跟踪、状态监视、指挥调度、报警求助及远程控制等功能。本文深入研究了系统开发过程中所涉及的关键技术并提出了合理的解决方案。首先对于嵌入式系统、GPS、GIS、TDMA和CRC等基础理论和相关技术做了简要介绍。之后对监控系统设计的三个部分进行详细阐述,即监控系统总体设计、系统硬件设计和系统软件设计。监控系统总体设计涉及通信方式选择,系统功能及结构和系统总体OSI协议设计等方面;系统硬件设计选用高性价比的SAMSUNG公司生产的16/32位ARM7TDMI内核的微处理器S3C44BOX作为核心处理器,进行了多串口通信控制器专用硬件平台的设计开发;系统软件设计在处理器移植μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统的基础上,开发了系统硬件设备的驱动程序、移动终端软件系统和监控中心软件系统。最后,论文对本系统下一步的扩展功能和研发方向讲行了阐述。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究目的和意义
• 1.2 国内外车辆监控系统发展概况
• 1.3 本论文工作及组织结构
• 1.3.1 主要的研究工作
• 1.3.2 论文的组织结构
• 第二章 系统相关技术概述
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.2 全球定位系统GPS
• 2.2.1 GPS定位原理
• 2.2.2 差分GPS原理
• 2.3 地理信息系统GIS
• 2.4 系统其他相关技术
• 2.4.1 时分多址接入TDMA
• 2.4.2 循环冗余校验CRC
• 第三章 监控系统的总体设计方案
• 3.1 系统通信方式选择
• 3.2 监控系统概述
• 3.2.1 系统组成及功能
• 3.2.2 系统的结构及技术指标
• 3.2.3 系统工作原理
• 3.3 监控系统协议设计
• 3.3.1 物理层的设计
• 3.3.2 数据链路层的设计
• 3.3.3 网络层的设计
• 3.3.4 应用层的设计
• 第四章 监控系统的硬件设计
• 4.1 监控系统硬件架构
• 4.2 多串口通信控制器设计
• 4.2.1 电源电路设计
• 4.2.2 晶振、复位、JTAG电路
• 4.2.3 FLASH和SDRAM存储器
• 4.2.4 串行接口电路设计
• 4.2.5 串口扩展部分电路设计
• 4.2.6 GPS电路设计
• 第五章 监控系统的软件设计
• 5.1 嵌入式操作系统选择
• 5.2 μC/OS-Ⅱ操作系统移植
• 5.2.2 μC/OS-Ⅱ内核分析
• 5.2.1 启动代码程序设计
• 5.2.3 μC/OS-Ⅱ的移植
• 5.2.4 μC/OS-Ⅱ的启动
• 5.3 硬件驱动程序开发
• 5.3.1 串口驱动程序
• 5.3.2 16C554驱动程序设计
• 5.3 移动终端软件设计
• 5.4 监控中心软件设计
• 5.4.1 中心通信控制器软件设计
• 5.4.2 监控中心管理软件开发
• 第六章 监控系统的扩展功能研究
• 6.1 监控子站扩展研究
• 6.2 中转系统研究
• 6.3 车辆漫游研究
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录 多串口通信控制器PCB图及系统实物图
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文及参与项目目录
• 学位论文评阅及答辩情况表