一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統的製作方法

2023-04-28 03:25:41 2

專利名稱：一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於網絡通訊技術領域，涉及一種導航系統，尤其涉及一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統。
背景技術：
繼網際網路、物聯網之後，「車聯網」又成為未來智能城市的另一個標誌。通過「車聯網」，汽車具備了高度智能的車載信息系統，並且可以與城市交通信息網絡，智能電網以及社區信息網絡進行連接，隨著汽車在生活中的普及和交通道路的日益複雜，人們常常因不熟悉道路交通狀況而導致疲勞往返甚至延誤時間，由此產生了交通阻塞、工作效率降低、無法準時抵達目的地等嚴重問題。但是，隨著「車聯網」的誕生，這一問題得到了實質上的改善，人們可以通過「車聯網」隨時隨地地獲得實時資訊，並且做出與交通出行有關的明智決定。近年來新興GPS科技手段被廣泛應用。比如運用於公安系統可加強公安機動警力的高精度地實時監控和指揮調度；運用於私家車可以進行位置跟蹤、防盜、反劫，保障人車生命財產安全；運用於計程車、物流車，可有效完成對車輛的定時監控、信息派發、文字語音調度等。在打擊搶劫運鈔車、計程車及盜竊車輛等犯罪活動，進行查找失竊車輛等方面， GPS系統具有良好的應用價值。因此為了滿足提高運輸效率和安全保障的需要，各國都相繼開展了對車載GPS導航系統的研究。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，在導航系統上架設web伺服器，使用戶能夠在任何地方通過瀏覽器上網掌握車輛的信肩、ο為解決上述技術問題，本實用新型採用如下技術方案一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，所述導航系統包括基於嵌入式Linux 的車載GPS終端設備、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN、用戶計算機；所述用戶計算機通過網關支持節點GGSN、服務支持節點SGSN、GSM網絡基站訪問所述車載GPS終端設備；所述車載GPS終端設備包括中心處理模塊、無線通訊模塊、GPS模塊；所述中心處理模塊分別與無線通訊模塊、GPS模塊連接；所述中心處理模塊獲取GPS模塊的數據信息，並通過無線通訊模塊、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN將獲取的數據信息發送至所述用戶計算機。作為本實用新型的一種優選方案，所述車載GPS終端設備進一步包括兩個RS232 串口，分別連接無線通訊模塊、GPS模塊。作為本實用新型的一種優選方案，所述車載GPS終端設備進一步包括與GPS模塊相結合的DR慣導模塊。[0012]作為本實用新型的一種優選方案，所述車載GPS終端設備進一步包括與所述中心處理模塊連接的網卡、USB接口、SD卡、IXD、觸控螢幕。作為本實用新型的一種優選方案，所述無線通訊模塊為GPRS模塊。作為本實用新型的一種優選方案，所述車載GPS終端設備進一步包括與所述GPRS 模塊連接的SIM卡、麥克風與話筒。本系統首先需要在嵌入式設備上成功移植支持腳本或CGI功能的Web伺服器，創建動態頁面，使用戶端只需要通過瀏覽器就可以對嵌入式設備進行管理和監控，非常方便實用。關於嵌入式Web伺服器移植問題由於嵌入式設備資源一般都比較有限，並且也不需要能同時處理很多用戶的請求，因此不會使用Linux系統下最常用的如Apache等伺服器，而需要使用一些專門為嵌入式設備設計的Web伺服器。本系統使用的是Boa伺服器， Boa是一個非常小巧的Web伺服器，可執行代碼只有約60KB。它是一個單任務Web伺服器， 只能依次完成用戶的請求，而不會fork出新的進程來處理並發連接請求，但Boa支持CGI， 能夠為CGI程序fork出一個進程來執行。Boa的設計目標是速度和安全，在其站點公布的性能測試中，Boa的性能要好於Apache伺服器。Boa伺服器在存貯空間和運行所佔有的內存空間都非常適合於嵌入式的應用場合。本系統採用GPRS終端接入hternet獲得動態IP，用戶想要獲得車輛的具體位置信息，需先發送簡訊至該車載導航，在徵得駕駛者同意後，系統先由動態的IP位址生成一個臨時的網頁地址，然後通過簡訊將此臨時網頁地址反饋給想要查詢該信息的用戶，此時用戶可以通過該地址在任何一臺電腦上的瀏覽器下訪問建立在車載導航上的web伺服器， 從而獲取車輛的具體信息。這樣，不但確保了車輛信息的隱秘性，更使得整個系統更加的人性化。本系統採用Iinux作為開發板的作業系統，Iinux是一款開源免費的作業系統， 能夠極大的降低項目的開發成本以及開發周期，同時Iinux又可提供強大的網絡通訊功能，保證了網絡傳輸的實時性和穩定性。本系統在硬體設計上主要完成基於Linux系統的 Bootloader、內核以及根文件系統的開發移植。Bootloader採用成熟穩定的uboot ；考慮到 2. 6版本的Iinux內核較2. 4版本的內核在系統架構、穩定性等方面有很多的改進，因此系統採用2. 6的Iinux內核；為了能夠支持大容量的Nandflash，系統採用^ffs2日誌型文件系統。為了能讓系統的硬體設施能夠完成基本操作，本系統還需要完成可以跟該硬體匹配的串口、LCD、觸控螢幕、SD卡、Nandlash、網卡、USB、音頻、DVD、GPS模塊、DR慣導模塊、GPRS 模塊以及語音模塊等的驅動程序的開發。串口主要用於傳輸數據，CPU通過串口接收GPS傳輸的數據，經過解析GPS的數據，然後通過串口傳輸給GPRS模塊；IXD則主要用於顯示圖形界面。本系統採用高解析度、高速傳輸反應的4線電阻式觸控螢幕，測試的顯示結果在靈敏度和解析度上效果顯著。SD卡主要用於存儲更多的媒體資料，有利於用戶存儲數據和升級應用程式；Nandfalsh用於存儲bootloader、內核、根文件系統、驅動程序以及應用程式等；網卡用於網絡數據的傳輸；USB主要用於用戶上傳以及下載本系統的數據；音頻和DVD提供多媒體影音播放的功能；GPS用於定位和導航。GPS與DR慣導模塊相結合，即增加了智能導航系統，又豐富GPS的定位功能。GPRS能夠將GPS獲取的位置信息發送至網際網路上，用戶可通過瀏覽器訪問本系統所設計的伺服器來查詢當前車輛的具體位置信息。[0019]本系統的GPS採用目前常用的導航電文據格式NMEA-0183和GPS接收晶片，串口波特率為4800bps，設置只接收NMEA-0183中RMC格式定位信息。本系統中接收機默認將提取每秒輸出一次接收到的NMEA-0183中的RMC格式的信息，並通過在接收到的字符串中查找「$GPRMC」字符串來確定是否接收到該信息。由於幀內各數據段由逗號分隔，因此在處理緩存數據時一般是通過搜尋ASCLL碼「$」來判斷是否為幀頭，在對幀頭的類別進行識別後再通過對所經歷逗號個數的計數來判斷當前是哪一種定位導航參數，並作出相應的處理。在本設計中需要提取的有用信息，主要包括狀態、緯度、經度、速度和時間。GPS數據提取算法主要包括以下幾個部分初始化、接收GPS數據、GPS信息處理、超時處理判斷等。本系統中GPS數據採用中斷方式接收，數據處理由獨立子程序完成，主要包括時間、位置、速度信息的提取；數據接收處理完畢後，傳送到LCD顯示。超時判斷的實現主要是將時間間隔設定與GPS數據更新速度匹配，並保證了 GPS提供的位置、時聞信息與用戶的可視信息同步。當車輛行駛在橋洞、隧道等GPS信號不穩定的地方，其定位信息的連續性無法得到保證的時侯，DR慣導模塊能夠對當前的位置信息進行自主的推算，以保證定位信息的準確性。本實用新型的有益效果在於本實用新型提出的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，通過引入物聯網技術，從而改變了傳統的車載導航無法進行網絡實時監控的缺點，在導航系統上架設web伺服器使用戶能夠在任何地方通過瀏覽器上網掌握車輛的信息，該實用新型使得車載導航能夠更加人性化、方便，並且融入人們的日常生活當中。

圖1為基於嵌入式Linux的車聯網導航系統的系統模型圖。圖2為本實用新型硬體結構框圖。圖3為本實用新型軟體流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖詳細說明本實用新型的優選實施例。實施例一本實用新型揭示了一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統；請參閱圖1，圖1為基於嵌入式Linux的車聯網導航系統的系統模型圖。該系統主要包括車載GPS終端設備、GPRS模塊、GSM網絡基站、服務支持節點 (SGSN)、網關支持節點(GGSN)、用戶PC機。中國移動GPRS網絡是疊加在現有的GSM網絡之上的一種網絡，它在原有的網絡基礎之上，增加了 SGSN(服務支持節點)和GGSN(網關支持節點)等功能部件。在本實用新型中，伺服器是搭建在車載GPS終端設備上，設備中的GPRS 模塊與GPRS網絡成功連接上之後，由GGSN為其動態的分配一個IP位址並與外部網絡建立連接，由於這個IP位址是動態的，當設備重啟時就會改變，所以用戶若想通過GPRS網絡訪問搭建在車載GPS終端設備上的伺服器時，必須通過簡訊通知的方法獲得該臨時網頁。如圖2是本實用新型硬體結構框圖包括一個主控制晶片1、兩個RS232串口 2、 GPRS模塊3、GPS模塊4、與GPS模塊相結合的DR慣導模塊5、網卡6、USB接口 7、SD卡8、 LCD 9、觸控螢幕10、SIM卡11、麥克風與話筒12。主控制器1用於收集數據信息，編輯簡訊信息等。串口 2起傳輸數據的作用，CPU通過串口接收GPS模塊4傳輸的數據，然後經過解析GPS的數據，最後通過串口傳輸給GPRS模塊3。GPS的數據信息可以在IXD 9上顯示出來， 並且通過觸控螢幕10控制，本系統採用高解析度、高速傳輸反應的4線電阻式觸控螢幕，測試結果在顯示的靈敏度和解析度上效果顯著。網卡6用於連接網絡。USB接口 7和SD卡8用於內存擴充。麥克風和話筒12可實現導航系統與外界用戶的通話功能。GPS模塊4用於定位和導航的功能。GPS與DR慣導模塊5相結合，增加了智能導航系統，更能豐富GPS的定位功能。GPRS模塊3能夠將GPS獲取的位置信息發送至網際網路上，用戶可通過瀏覽器訪問本系統開放的伺服器來查詢當前車輛的具體位置信息。如圖3是本實用新型軟體流程圖本系統主要完成兩個工作流程，第一，系統經過初始化後，監聽串口由GPS模塊發回的數據，檢查是否有「$GPRMC」字符串和該字符串後是否有回車、換行符，檢查RMC信息段結尾的第三個字符是否為「*」。若條件成立，則提取相應的數據，並將數據保存至伺服器的網頁中，等待用戶訪問。第二，GPRS模塊上電後，與GPRS 網絡連接，此時由GGSN為其動態的分配一個IP位址並與外部網絡建立連接，主控制器由此臨時IP創建一個網頁地址，並且一直監聽是否有用戶請求訪問伺服器。若有簡訊請求，首先發送「AT+CMGF = 1」命令至GPRS模塊，選擇文本格式的短消息類型，然後發送「AT+CSCA =〈string〉」設置短消息中心號碼(對於中國移動，string = +861380xxxx500，執行命令後，模塊返回0K)，最後發送「AT+CMGS =〈string〉」命令(string是目的手機號碼)，等GPRS 模塊返回「〉」符號後，發送短消息的內容，其內容為訪問伺服器的網頁地址。用戶收到該地址後，可以在PC機上的IE瀏覽器上輸入該地址，來訪問伺服器，從而獲得車輛的具體位置 fn息ο綜上所述，本實用新型提出的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，通過引入物聯網技術，從而改變了傳統的車載導航無法進行網絡實時監控的缺點，在導航系統上架設 web伺服器使用戶能夠在任何地方通過瀏覽器上網掌握車輛的信息，該實用新型使得車載導航能夠更加人性化、方便，並且融入人們的日常生活當中。這裡本實用新型的描述和應用是說明性的，並非想將本實用新型的範圍限制在上述實施例中。這裡所披露的實施例的變形和改變是可能的，對於那些本領域的普通技術人員來說實施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領域技術人員應該清楚的是，在不脫離本實用新型的精神或本質特徵的情況下，本實用新型可以以其它形式、結構、布置、比例， 以及用其它組件、材料和部件來實現。在不脫離本實用新型範圍和精神的情況下，可以對這裡所披露的實施例進行其它變形和改變。
權利要求1.一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於，所述導航系統包括基於嵌入式Linux的車載GPS終端設備、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN、用戶計算機；所述用戶計算機通過網關支持節點GGSN、服務支持節點SGSN、GSM網絡基站訪問所述車載GPS終端設備；所述車載GPS終端設備包括中心處理模塊、無線通訊模塊、GPS模塊； 所述中心處理模塊分別與無線通訊模塊、GPS模塊連接；所述中心處理模塊獲取GPS模塊的數據信息，並通過無線通訊模塊、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN將獲取的數據信息發送至所述用戶計算機。
2.根據權利要求1所述的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於所述車載GPS終端設備進一步包括兩個RS232串口，分別連接無線通訊模塊、GPS模塊。
3.根據權利要求1所述的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於 所述車載GPS終端設備進一步包括與GPS模塊相結合的DR慣導模塊。
4.根據權利要求1所述的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於所述車載GPS終端設備進一步包括與所述中心處理模塊連接的網卡、USB接口、SD卡、 IXD、觸控螢幕。
5.根據權利要求1所述的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於 所述無線通訊模塊為GPRS模塊。
6.根據權利要求5所述的基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，其特徵在於所述車載GPS終端設備進一步包括與所述GPRS模塊連接的SIM卡、麥克風與話筒。
專利摘要本實用新型揭示了一種基於嵌入式Linux的車聯網導航系統，所述導航系統包括基於嵌入式Linux的車載GPS終端設備、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN、用戶計算機；車載GPS終端設備包括中心處理模塊、無線通訊模塊、GPS模塊；中心處理模塊分別與無線通訊模塊、GPS模塊連接；中心處理模塊獲取GPS模塊的數據信息，並通過無線通訊模塊、GSM網絡基站、服務支持節點SGSN、網關支持節點GGSN將獲取的數據信息發送至所述用戶計算機。本實用新型通過引入物聯網技術，改變了傳統的車載導航無法進行網絡實時監控的缺點，在導航系統上架設web伺服器，使用戶能夠在任何地方通過瀏覽器上網掌握車輛的信息。
文檔編號H04L29/08GK202059581SQ20112012815
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者劉進, 張元文, 金雯霞, 陳瑋 申請人:上海理工大學