基于Google Earth的GPS車載導航定位系統的設計

在現代生產和運輸過程中，對物流車的監控與管理是最重要的環節之一。本文在總結GPS配合電子地圖定位導航和GPS配合電子攝像頭定位導航的基礎上給出了基于Google Earth的GPS導航定位系統的設計方案。該設計有效地實現了利用物聯網實現了車載GPS導航定位系統，從而實現了車聯網，大大地提高了行車效率。

導航定位的應用非常廣泛，特別是在車載GPS導航應用領域，導航定位的重要性得到了更大的體現。

導航定位的核心在于定位。實時性好、精度高是GPS導航定位的特點。現在流行的車載GPS導航定位方式主要以GPS配合電子地圖和GPS配合電子攝像頭的形式為主。這些方法有自己的優勢，下面將對這些方法作比較詳細地分析，對這些方法的原理、特點、適用范圍作出歸納，在此基礎上提出基于Google Earth的GPS導航定位系統的設計。

常用車載GPS導航定位系統原理

及特點

GPS配合電子地圖。GPS配合電子地圖的定位方法具有系統成本低、體積小、攜帶方便等優勢，被廣泛地應用于各類車型的導航定位系統中。但是，傳統的GPS配合電子地圖的方法，需要制作電子地圖，而中國正在實施大規模的基礎建設，交通道路和基礎設施時有更新，導致了電子地圖不是即時更新的，不能真實地反映道路的情況，容易造成誤導。

同時，在制作電子地圖時，需要進行坐標的轉換，還要進行地圖匹配的算法研究，加之在市場利益的驅使下盜版的電子地圖成風，最終導致了定位精度嚴重受損。

GPS配合電子攝像頭。GPS配合電子攝像頭的定位方法利用攝像頭對車倉內以及周圍的畫面進行實時抓拍，并將抓拍到的圖片在呈獻給司機的同時傳輸給監控人員，具有實時性好等優勢。

這種方法并不能很好的進行定位以及檢測車艙內的環境，只可以對車輛周圍的景物進行實時抓拍，并且由于建設等原因，道路及基礎設施總在不停地變化，導致了沒有很好的電子地圖與抓拍的圖片進行匹配等，GPS配合電子攝像頭在保證了實時性以及添加新性能的同時犧牲了定位的精度。

基于Google Earth的GPS導航定位的原理

系統的框圖。系統的總體框圖如圖1所示

系統的原理。系統主要由監控中心和數據采集兩大部分組成。監控中心采用了通用的PC機，由監控人員發送的命令經Internet、GPRS無線傳輸給ARM處理器，由處理器對監控中心發送來的命令進行判斷并決定何時傳輸采集信息給監控中心；數據采集部分利用ARM處理器將GPS和DS18B20采集回來的信息進行運算與處理，再通過GPRS將經處理器處理后的數據通過GPRS網絡、Internet無線傳輸給監控中心，同時將數據存放到PC機的Access數據庫中，并以Google Earth（GpsGoogleEarth）的形式呈獻給監控人員。

硬件設計

GPS模塊設計。GPS模塊采用了HOLUX公司的M-87，M-87具有體積小、功耗低、定位準確以及實時更新數據速度快等特點，被廣泛地應用于車載導航定位領域。M-87通過串口的通信方式與處理器進行數據的傳輸，并且由GPS測得的數據有$GPGGA、$GPGLL、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPMSS、$GPZDA等8種格式，在綜合考慮接收數據的種類和速率方面的因素，最終選擇了$GPRMC。

GPRS模塊設計。GPRS采用了華為公司的GTM900-C，這是一款工業級的無線通訊模塊。GPRS通過串口的通信方式與處理器進行數據的傳輸，同時通過GPRS網絡、基站、GPRS-Internet網關、Internet將由信息采集模塊采集到的信息傳輸到監控中心的PC機。

ARM模塊設計。基于ARM構架的處理器采用了意法半導體公司的STM32F103RBT6，其電路的設計框圖如圖2所示

軟件設計

下位機軟件設計。下位機設計的流程主要是利用ARM處理器對GPS、溫度傳感器采集到的信息進行讀取與處理，再通過向GPRS發送AT命令進行數據的傳輸，軟件設計的流程圖如圖3所示

上位機軟件設計。上位機編寫的基于Google Earth的軟件GpsGoogleEarth實現了利用內嵌Google Earth的方式進行衛星定位，同時將數據存儲到PC機的數據庫中。軟件設計的流程圖如圖4所示。

基于Google Earth的軟件GpsGoogleEarth實現后的界面如圖5所示

本文首先介紹了車載GPS車載導航定位頻領域的現狀，對現有的一些導航定位的方法進行了比較全面的分析，在此基礎上，給出了基于Google Earth的車載導GPS航定位系統的設計，該系統有效地解決了精準的實時定位與電子地圖進行匹配之間的矛盾，并且具有很高的定位精度與定位速度，有效地實現了由監控中心遠程對車輛的位置以及車艙內的環境進行實時地監控。

（作者單位：黑龍江工程學院

電氣與信息工程學院）

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