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远程监测应用技术研究

作　者: 漆阳华
导　师: 杨战平；黄清华
学　校: 中国工程物理研究院
专　业: 通信与信息系统
关键词: GPS GPRS GIS MapX 远程监测数字地图路径规划
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对某系统运输过程中需要实行全程监测的应用需求,设计实现了基于GPS及GIS的远程监测终端和监测中心,利用GPRS无线通信网络成功组建了适用于中低速移动目标的远程监测系统,达到了研究远程监测应用技术的目的。在对GPS、GPRS和GIS相关应用技术的理论研究基础上,提出了远程监测系统的硬件方案,在Visual C++环境下进行程序设计实现了远程监测系统的设计,通过现场试验完成了远程监测系统的功能测试。在研究过程中,所做的主要的、有价值的工作如下：(1)在论述GPS、GPRS和GIS的基本原理的基础上,系统分析了在导航应用、远程数据传输应用中他们与同类技术的对比优势,为远程监测系统选择这三种技术的提供了重要依据。(2)针对远程监测系统对运输行程进行路径规划的实际需要,并在对比两种经典路径规划算法的基础上,选择A*算法为基础算法。在所使用的城市地图上,面对A*算法出现的不适应状况,提出一种基于区域划分方法的,对原算法的启发函数及搜索步骤进行改进的方案,并通过编程实现改进算法。经过验证,改进后的算法大大提高了A*算法在中小型城市地图上路径规划的成功率。(3)在监测终端WinCE 5.0操作系统框架下设计应用程序,实现了GPS数据接收、处理,GPRS远程数据传输,A/D模数转换以及GPIO扩展控制等功能,并讨论了具体设计时需要注意的问题及设计技巧。(4)使用MapX组件结合VC++语言实现了数字地图的显示和各种常用操作(包括放大、缩小、漫游、地理特征查询、专题图制作等),读取GPRS通信数据中的地理坐标信息,并对其进行实时显示,标绘并记录监测终端的行驶轨迹。(5)最后,提出了远程监测系统的测试方案,通过现场测试,对远程监测系统的功能进行了验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 论文选题背景及研究意义  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
    1.2.1 概述  8-9
    1.2.2 数字地图及路径规划算法研究现状  9-10
  1.3 论文目标和研究内容  10-11
  1.4 论文的基本结构  11-12
第二章远程监测系统总体设计及相关技术  12-24
  2.1 系统总体设计  12-15
    2.1.1 总体设计原则  12
    2.1.2 系统总体结构设计  12-15
  2.2 远程监测系统相关技术选择及原理  15-24
    2.2.1 GPS及其在远程监测中的应用  15-16
    2.2.2 远程监测系统中无线数据通信技术  16-21
    2.2.3 GIS及其在远程监测中的应用  21-24
第三章最优路径规划算法研究与改进  24-33
  3.1 最优路径规划定义  24-25
  3.2 经典最优路径规划算法  25-26
  3.3 路径规划数据来源  26-28
  3.4 路径规划数据组织结构  28-29
  3.5 经典最优路径规划算法改进需求分析  29-30
  3.6 基于经典最优路径规划算法A*的改进算法  30-32
    3.6.1 区域划分方法  30-31
    3.6.2 改进的启发函数  31
    3.6.3 改进算法的搜索步骤  31-32
  3.7 改进算法测试  32-33
第四章监测终端硬件设计  33-39
  4.1 监测终端功能设计及硬件体系结构  33-35
  4.2 监测终端采用模块  35-39
    4.2.1 ARM处理器  35-36
    4.2.2 GPS模块  36-37
    4.2.3 GPRS模块及AT指令  37-38
    4.2.4 温湿度采集模块  38
    4.2.5 电源模块  38-39
第五章监测终端软件设计  39-50
  5.1 监测终端软件开发环境及功能设计  39
    5.1.1 开发环境  39
    5.1.2 运行环境  39
    5.1.3 功能设计  39
  5.2 软件功能模块及工作流程  39-41
  5.3 定位数据接收功能模块  41-44
    5.3.1 GPS输出数据格式  41-43
    5.3.2 定位数据接收功能实现  43-44
  5.4 监测终端远程数据通信功能模块  44-47
    5.4.1 GPRS通信客户端配置  44-45
    5.4.2 监测终端通信数据处理软件模块  45-47
  5.5 温湿度采集功能模块  47-48
  5.6 扩展控制功能模块  48-50
第六章监测中心设计  50-57
  6.1 监测中心硬件组成  50
  6.2 监测中心软件设计  50-57
    6.2.1 监测中心软件功能模块及工作流程  50-51
    6.2.2 地图显示软件模块  51-54
    6.2.3 远程数据通信功能模块  54-57
第七章远程监测系统联合调试  57-60
  7.1 远程监测系统联合调试方案  57-58
  7.2 联合调试结果及分析  58-60
第八章总结与展望  60-62
  8.1 总结  60
  8.2 下阶段工作  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
附录A AT命令调试示例  66-68
附录B 监测终端软件设计中值得注意的问题  68-69
附录C 研究生在校期间发表学术论文情况  69

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