2。1。1 GPS 工作原理

GPS 的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用 户接收到这些信息后经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和 时间信息[9]。

通常我们所说的 GPS 指的是用户设备部分,GPS 接收设备接收到空中不同位 置的三颗卫星信号,通过三维坐标中的距离公式来计算 GPS 接收器的所在位置。 但由于卫星的时钟和接收设备时钟的误差,所以需要接收到第四颗卫星的信息来 计算[10],以保证定位的准确性和精确度。如图 2-1 所示:

图 2-1 GPS 定位原理

2。1。2 GPS 特点与应用

全球定位系统有很多特点,其主要特点如下:

(1) 全天候:GPS 自 24 颗人造卫星发射以后就在开始了定位的功能,提供 实时的、连续的、全天候的定位导航信息和授时服务;

(2) 全球覆盖:GPS 的 24 颗卫星分布在地球外围 20200KM 处,分布在 6 个 轨道平面,可以将地球上的任何地点都覆盖到,因此无论在哪里都可以接收到 GPS 信号的定位信息;

(3) 三维定速定时高精度:GPS 是采用三维空间定位方法,提供三维位置、 三维坐标,极大的提高了定位坐标的精确度;

(4) 快速省时高效率:现在市场上的 GPS 定位接收设备有很多,而且手持 类的定位设备也有很多,只要打开设备就可以接收到 GPS 信号;

(5) 应用广泛多功能:GPS 可以应用在交通导航、海上定位、野外考察、 军事等方面。GPS 不仅可以实现定位导航的功能,还可以进行地质勘探,土地的 测量等功能。

2。2 树莓派简介

树莓派是由英国剑桥大学埃本·阿普顿研发并发售的一款基于 Linux 系统 的、只有信用卡外形大小的卡片式计算机。外观虽小,但却具有同计算机相同的 所有基础功能,并且还具有嵌入式的一些功能。研发树莓派的最初目的是通过低 廉的硬件以及开放自由的软件来推动计算机基础教育,后来受到了计算机和硬件 爱好者的喜爱,虽然树莓派的结构比较简单,只有 USB 端口、HDMI 端口和音频 接口,但可以用树莓派创造出了各式各样的软硬件应用,并逐渐应用到更多的领 域。

2。2。1 树莓派介绍

树莓派系统的核心是 Broadcom BCM2835 的片上系统。这是一种多媒体处理 器系统,意味着绝大部分的系统组件,包括中央处理单元、图形处理单元以及音 频和通信硬件,都可以集成在一块芯片上,并置于主板中央的内存芯片下面[11]。 Broadcom BCM2835 还使用一种指令集结构,即 ARM 结构。ARM 结构主要应用在移 动设备上,很少用于电脑桌面上,所以树莓派在这点上有了很大的创新。相比于 桌面处理器具有高功耗和复杂指令集而言,ARM 结构指令集结构简单、功耗低, 因此树莓派能够在 MicroUSB 接口提供的 5V 和 1A 电源驱动下运行。

树莓派能够运行 Linux 系统,与 Windows 不同,Linux 是开源的,所有代码 都是公开的,这方便了树莓派使用者使用。树莓派没有自带的频幕显示器,可以 通过连接电脑显示器或通过 HDMI 接口连接外接显示器使用。树莓派没有输入设 备,可以通过 USB 接口连接键盘和鼠标使用。文献综述

简而言之,树莓派是一个卡片大小的开发板,上面可以运行 Linux 系统,我 们可以用它开发我们想要的设备。

2。2。2 树莓派类型

树莓派早期只有 A 型和 B 型两种类型,但随着需求的改变,树莓派也不断更 新着自己的类型以满足市场用户的需求,现在树莓派主要有 A 型、A+型、B 型、 B+型、2 代 B 型、3 代 B 型等,各种类型的具体参数如表 2-1:

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