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GPS电子书包
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电子书包定位系统的组成
基于GPS/GSM技术的电子书包定位系统主要是由书包单元和控制中心两大部分组成，其组成框图如图2-6所示：
图2-6 GPS/GSM书包调度系统组成框图
书包单元是由GPS接受机，通信控制器和GSM用户终端构成的，其中GPS接受机用来接受GPS卫星发来的信号并解算出定位数据，通信控制器进行数据提取，格式转换，同时能根据控制输入（报警，参数设置等）做出相应的响应。GSM用户终端则完成短消息的发送或与控制中心进行话音联系。
控制中心仅由一台监控计算机和一部GSM用户终端构成，这里的GSM用户终端是用来接受短消息并将其实时传送给监控计算机。监控计算机则对数据进行处理和存储，处理既通过地图匹配技术将代表各书包单元位置的经纬度数据进行坐标变换，误差校正，飞点剔除等操作，最终在电子地图上显示运行轨迹。存储即指连续记录一段时间内多个人物行动的轨迹（定时更新），以备监控人监督、查询。此外，当检测到书包单元处于报警状态时，电子地图给予突出化显示，以提示监控人员及时与被监控人通话了解情况。
由图2-6可以看出，通过GSM网实现的定位系统结构简单。在监控中心不需要附加自行开发的硬件设备，只要将GSM移动终端和监控计算机互连即可，而书包单元中的工作除设备集成外，还需要通信控制器进行设计，它是整个系统设计的重点。因此，本文不再对控制中心加以讨论，只研究书包单元的硬件和软件。
第三章 系统的硬件设计
系统的硬件设计是非常重要和关键的一部分，这部分的设计情况将影响到系统功能的实现以及终端的大小与外观。对应于系统所要实现的功能，本系统的硬件设计主要由三部分组成。这三部分分别为GPS接收机部分，单片机控制系统部分和GSM短消息通信部分。通过这三部分的设计连接，单片机系统将实现对定位数据的接收与分类处理以及实现对监控中心的命令的接收与解析，控制整个系统的工作与运行状态。
3.1 GPS定位信号接收部分的设计
3.1.1 GPS定位模块的选择
在进行硬件设计时，应根据系统的需要来选择适合的硬件。
GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的，体积小巧、携带方便、独立使用的全天候实时定位导航设备。GPS手持机一般没有内置地图，主要利用它来记录行走路线，加强人身及物品的安全。由于它的小巧轻便，GPS手持机可以有很大的适用范围，可以说是应用范围最广的GPS设备。
在本系统的设计中，GPS接收器是基本的组成部分，由它来接收卫星信号，并且产生定位信息。下面分别介绍GPS接收机的分类与选择。
基于GPS/GSM技术的电子书包定位系统主要是由书包单元和控制中心两大部分组成，其组成框图如图2-6所示：
图2-6 GPS/GSM书包调度系统组成框图
书包单元是由GPS接受机，通信控制器和GSM用户终端构成的，其中GPS接受机用来接受GPS卫星发来的信号并解算出定位数据，通信控制器进行数据提取，格式转换，同时能根据控制输入（报警，参数设置等）做出相应的响应。GSM用户终端则完成短消息的发送或与控制中心进行话音联系。
控制中心仅由一台监控计算机和一部GSM用户终端构成，这里的GSM用户终端是用来接受短消息并将其实时传送给监控计算机。监控计算机则对数据进行处理和存储，处理既通过地图匹配技术将代表各书包单元位置的经纬度数据进行坐标变换，误差校正，飞点剔除等操作，最终在电子地图上显示运行轨迹。存储即指连续记录一段时间内多个人物行动的轨迹（定时更新），以备监控人监督、查询。此外，当检测到书包单元处于报警状态时，电子地图给予突出化显示，以提示监控人员及时与被监控人通话了解情况。
由图2-6可以看出，通过GSM网实现的定位系统结构简单。在监控中心不需要附加自行开发的硬件设备，只要将GSM移动终端和监控计算机互连即可，而书包单元中的工作除设备集成外，还需要通信控制器进行设计，它是整个系统设计的重点。因此，本文不再对控制中心加以讨论，只研究书包单元的硬件和软件。
第三章 系统的硬件设计
系统的硬件设计是非常重要和关键的一部分，这部分的设计情况将影响到系统功能的实现以及终端的大小与外观。对应于系统所要实现的功能，本系统的硬件设计主要由三部分组成。这三部分分别为GPS接收机部分，单片机控制系统部分和GSM短消息通信部分。通过这三部分的设计连接，单片机系统将实现对定位数据的接收与分类处理以及实现对监控中心的命令的接收与解析，控制整个系统的工作与运行状态。
3.1 GPS定位信号接收部分的设计
3.1.1 GPS定位模块的选择
在进行硬件设计时，应根据系统的需要来选择适合的硬件。
GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的，体积小巧、携带方便、独立使用的全天候实时定位导航设备。GPS手持机一般没有内置地图，主要利用它来记录行走路线，加强人身及物品的安全。由于它的小巧轻便，GPS手持机可以有很大的适用范围，可以说是应用范围最广的GPS设备。
在本系统的设计中，GPS接收器是基本的组成部分，由它来接收卫星信号，并且产生定位信息。下面分别介绍GPS接收机的分类与选择。
摘 要
GPS作为最先进的空间定位技术，在社会建设中发挥了重要的作用。随着GPS定位技术的快速发展，其功能越来越强，精度越来越高，在测量领域的应用日益广泛。随着城市建设的加快，道路变得越来越复杂，例如学生、老人、残障人士等特殊人群，走失几率大大增加，为了保障其人身安全，所以我门利用GPS定位跟踪的特点对其行动采用实时监控。
本论文以GPS技术在定位跟踪上的特性为基础，探讨GPS如何与人结合到一起并做出分析预报，并且对便携式GPS的硬件和软件做出设计，另外，由于本系统采用GSM通信网络实现电子书包GPS终端与管理中心计算机网络之间的通信，大大降低了系统的成本，具有广泛的应用前景。
关键词 GPS，GIS，GSM，地图匹配，模糊逻
目 录
摘 要 1
Abstract 3
第一章 绪论 1
1.1 GPS概述 1
1.2 课题主要研究内容 1
第二章 系统的总体设计 5
2.1 GPS技术的介绍 5
2.1.1 GPS的组成 5
2.1.2 GPS的定位原理 5
2.2 GSM技术的介绍 6
2.2.1 GSM技术的提出 6
2.2.2 GSM系统的体系结构 6
2.2.3 通过GSM网传输定位信息的优点 8
2.2.4 GSM业务的选择 8
2.3.电子书包定位系统的组成 11
第三章 系统的硬件设计 13
3.1 GPS定位信号接收部分的设计 13
3.1.1 GPS定位模块的选择 13
3.1.2 GPS模块部分的硬件设计与调试 14
3.2 电子书包终端移动通信系统的基本原理与硬件设计 16
3.2.1 GSM模块的选择 16
3.2.2 GSM模块部分的硬件设计与调试 16
3.3 单片机系统的整体设计 19
3.3.1 AVR单片机简介 19
3.3.2 AVR单片机的体系结构 19
3.3.3 单片机系统硬件的总体设计 20
3.4 本章小结 21
第四章 系统的软件设计 22
4.1 GPS模块部分的软件设计 22
4.1.1 GPS15L模块的配置 22
4.1.2 GPS15L模块定位信息的接收程序 22
4.2 GSM模块部分的软件设计 24
4.2.1 基本的AT命令与格式 24
4.2.2 MC35模块部分的软件设计 25
4.3 单片机系统软件的设计 26
4.4 本章小结 29
第五章 基于模糊逻辑的地图匹配算法的设计 30
5.1 地图匹配的意义 30
5.2 常见的地图匹配算法 30
5.3 模仿航位推算的基于模糊逻辑的地图匹配算法 31
5.3.1基于模糊逻辑的地图匹配算法的基本原理 31
5.3.2 基于模糊逻辑的地图匹配算法的仿真与验证 36
5.4 本章小结 38
结 论 39
致 谢 40
参考文献 41
附录A 42
附录B 45
