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。