图 1-1 船舶定位的总体设计

船舶定位,是利用卫星定位技术和无线通讯技术相结合,对船舶的地理位置 和航行速度进行实时的监测,并将所有的数据通过无线网络上传到管理监控终 端,实现对船舶的管理。船舶定位是一种面向用户的、开放的船舶水上动态监控 平台。该平台可以实现船与船、船与岸之间信息的快速传递和交流,让船舶更加 的智能化。船舶定位可以提高安全防范和管理预控能力,降低水上安全事故率和 减少人民群众的生命、财产损失,以促进航运事业的发展[3]。

目前科技的发展和应用已经普及到了各个领域,船舶当然也不会例外。各种 船舶在茫茫大河和大海中航行,首先要解决的问题就是航行方向和位置的问题, 因此以 GPS 为代表的定位系统被应用在船舶上也应运而生,成为了船舶航行中重 要的保障。同时 GPS 导航将所获取的数据传输到网络中,方便了各船舶之间的交 流与联系,也对船舶安全、海上救援起到了重要作用。

1。2 国内外现状

1。2。2 国内的现状

1。2。3 存在的问题

1。3 本文的研究内容

船联网系统中包括很多模块,本文主要研究船联网的定位模块。具体的研究 内容包括以下几点:

(1)研究设计船联网定位模块的基本框架,实现在树莓派上的船联网定位 系统,该系统可以显示船舶航行的实时时间和经纬度坐标;

(2)研究 GPS 模块的电路图和工作原理图,掌握 GPS 接收的工作原理,实 现船联网卫星定位数据采集功能;

(3)研究设计定位信息的数据传输处理功能,将 GPS 模块接收到的信息转 化数据发送到树莓派中,实现船联网定位信息传输和处理功能;

(4)研究设计在 Linux 系统下的图形界面,实现 GPS 信号在图形界面的显 示输出。论文网

1。4 论文组织结构

本论文设计实现了基于树莓派的 GPS 模块定位系统,该系统以树莓派为基 础,集成了 GPS 模块,通过获取当前的时间和经纬度以及航行速度,可以实现对 船舶的实时定位。本论文的组织结构如下:

第一章是绪论,主要对船联网定位模块研究与实现的选题背景及意义,以及 国内外船舶定位的发展现状做了概述;

第二章是相关技术介绍,主要介绍了树莓派、GPS 技术、NMEA-0183 协议的 相关内容;

第三章是系统硬件平台搭建,主要对硬件部分进行了设计概述,并介绍了所 用的硬件以及树莓派与 GPS 模块的连接;

第四章是终端软件设计,对跨平台图形界面设计软件 Qt 进行了介绍,并对 GPS 图形界面进行了设计;

第五章是系统的实现,对已完成的系统进行测试,包括树莓派串口调试,GPS 数据的获取和处理,图形界面显示等。

第二章 相关技术介绍

2。1 GPS 概述

GPS 又称为全球定位系统(Global Positioning System),是由美国建立 的一个以 24 颗人造卫星为基础的定位导航系统[6]。利用此系统,用户可以在全 球范围内全天候的获取实时的三维位置和三维速度。另外利用该系统,用户还可 以高精度的时间传递和高精度的精密定位。

GPS 定位系统由 GPS 卫星空间部分、地面控制部分和 GPS 接收装置三部分组 成。GPS 卫星空间部分由 24 颗卫星组成,其中 21 颗为工作卫星,3 颗为备用卫 星[7]。达到了对地球的全面覆盖,没有任何的盲区,为 GPS 定位的全球性全天候 打下了基础。地面控制部分由一个主控站、三个注入站和五个监控站组成[8]。用 户部分主要是由各种 GPS 信号的接收设备组成,是与我们关系最密切的部分。

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