電子科技大學工程碩士開題報告-《北斗衛(wèi)星導航車載終端的軟件設計與實現(xiàn)》

1、軟件學院工程碩士開題報告北斗衛(wèi)星導航車載終端軟件設計與實現(xiàn),開題報告人：xx報告人電子郵件：XXX校方指導導師：XXX企業(yè)指導導師：xxx學院：電子科技大學·軟件學院報告會時間：2014年11月,,,題目來源選題目的及依據(jù)課題相關國內外研究現(xiàn)狀研究的意義和價值論文研究內容總體實施方案關鍵技術、創(chuàng)新性最終目標和成果形式技術路線論文工作的實驗條件可能存在的困難和解決方法 論文工作計劃總結,內

2、容,題目來源,本課題來源于X公司的產(chǎn)品研發(fā)項目，為其北斗車載導航終端設計軟件，根據(jù)其所需實現(xiàn)的功能，制定北斗車載終端和控制終端的通信協(xié)議，設計軟件接收機解決方案，并開發(fā)北斗車載導航終端應用軟件。,選題意義及依據(jù),選題目的為其北斗車載導航終端設計軟件，根據(jù)其所需實現(xiàn)的功能，制定北斗車載終端和控制終端的通信協(xié)議，設計軟件接收機解決方案，并開發(fā)北斗車載導航終端應用軟件。選題依據(jù)近年來北斗衛(wèi)星導航事業(yè)的飛速發(fā)展為導航業(yè)帶來了新的市場，目前

3、國內基于北斗的各類導航終端比較稀少，故本公司瞄準了北斗導航終端的巨大市場潛力，決定開發(fā)一款北斗車載導航終端產(chǎn)品。本課題正式該北斗車載導航終端的軟件部分。,課題相關國內外研究現(xiàn)狀,目前我國北斗終端的發(fā)展現(xiàn)狀： 現(xiàn)有北斗用戶終端由于功耗大、便攜性差、成本高等問題，在很大程度上制約了北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化進程。這主要是由于國內目前缺乏成熟的、技術先進和性能穩(wěn)定可靠的射頻集成電路、基帶處理集成電路、天線、功率放大器和低噪放等北

4、斗終端關鍵元器件，而進口的元器件過于零散化、集成度不高。相關軟件算法多借鑒GPS系統(tǒng)的軟件及算法，缺乏自主創(chuàng)新性，與北斗結合來用在定位速度、定位精度上都存在不足，影響了北斗衛(wèi)星定位能力的發(fā)揮。,研究的意義和價值,北斗衛(wèi)星導航車載終端現(xiàn)狀：車載導航終端在行駛時存在信號漂移問題；北斗短報文發(fā)送存在時延；終端設備搜星速度需要進一步提高。研究意義因此，設計開發(fā)和生產(chǎn)高集成度，并具備低功耗、可靠性、穩(wěn)定性等更高性能指標的北斗衛(wèi)星導航用

5、戶終端產(chǎn)品，尤其是北斗衛(wèi)星導航車載終端產(chǎn)品是十分有必要的，本課題所設計的北斗車載導航終端的軟件也就更加必不可少。,論文研究內容,主要研究內容 本課題將利用嵌入式軟件技術，以某款Cortex-M3 MCU為硬件平臺，以Keil uVision4為軟件開發(fā)平臺，從產(chǎn)品的實際需求角度出發(fā)，設計北斗車載導航終端的通信協(xié)議及應用軟件，主要研究內容有以下幾個方面：需求分析和方案設計。針對該北斗車載導航終端的功能、參數(shù)，結合市面上現(xiàn)有的北斗

6、終端軟件，根據(jù)Cortex-M3 MCU為硬件平臺的資源條件，選取適用的開發(fā)工具，設計出可行的實現(xiàn)方案。,論文研究內容,軟件的設計與實現(xiàn)。根據(jù)功能需求，設計對應功能的應用軟件。軟件的設計工作分為三部分：一是通信協(xié)議設計，這也是重點部分，實現(xiàn)北斗車載終端和控制終端之間的通信功能；二是軟件接收機的實現(xiàn)，需要解決北斗衛(wèi)星軟件接收機捕獲、跟蹤、定位計算等功能的實現(xiàn)；三是應用功能，即源代碼的設計，需要解決北斗導航終端的用戶功能如何實現(xiàn)的問題

7、,主要包括定位、導航、短報文通信、終端控制等功能。,論文研究內容,軟件的調試和發(fā)布。首先采用“白盒測試”方法進行代碼級的調試，利用Keil uVision4本身提供的調試功能（如斷點、單步執(zhí)行、內存查看等），對程序內部的邏輯結構進行測試。然后采用“黑盒測試”方法進行功能級的調試，模仿用戶各種可能的操作，對軟件的功能和健壯性進行測試。最后采用Keil uVision4本身發(fā)布功能，進行軟件的模塊化封裝。,總體實施方案,本課題的系統(tǒng)軟

8、件主要由系統(tǒng)啟動模塊、導航電文接收模塊、導航電文解析模塊、串口通信模塊、藍牙通信模塊、短報文通信模塊和導航服務模塊組成，總體設計框圖如下圖所示：,總體實施方案,系統(tǒng)啟動模塊 主要負責系統(tǒng)啟動，包括硬件初始化、模塊初始化、任務間通信機制建立、全局結構初始化以及其他任務創(chuàng)建等工作。導航電文接收模塊 主要負責從北斗衛(wèi)星接收導航原始報文，接收到的信息按標準NMEA格式進行分幀，形成獨立的、完整的報文幀，然后通過消息隊列將報文幀

9、發(fā)送給導航電文解析任務進行報文解析。,總體實施方案,導航電文解析模塊 主要負責對從導航電文接收模塊接收到的分幀后的北斗報文幀進行解析，從中獲取時間、經(jīng)緯度、高度、速度等所需信息。串口通信模塊 主要負責和控制終端進行通信，采用RS422方式，主要涉及到控制終端和車載終端間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議，需自己制訂。,總體實施方案,藍牙通信模塊 主要負責和控制終端進行通信，采用藍牙方式，主要涉及到控制終端和車載終端間的數(shù)據(jù)通信協(xié)議

10、，需自己制訂。藍牙通信和串口通信類似，唯一不同的地方是藍牙通信時需要進行藍牙配對連接工作。短報文通信模塊 主要負責北斗短報文通信，支持雙向通信。導航服務模塊 主要負責周期性上報位置信息，向控制終端提供實時更新的位置信息用于導航。,關鍵技術及創(chuàng)新性,完成課題所涉及的關鍵技術嵌入式軟件技術計算機網(wǎng)絡技術北斗衛(wèi)星接收和發(fā)送通信協(xié)議及算法研究高靈敏度北斗軟件接收機技術,最終目標和成果形式,最終目標研究北斗衛(wèi)星定位技

11、術，制定北斗車載導航終端接收機解決方案，并針對車載導航設備的使用需求和環(huán)境要求，完成某公司具備北斗定位和北斗一號短報文通信等功能的車載導航終端的軟件。成果形式北斗導航車載終端的軟件一套；研究成果書面化的碩士學位論文一篇。,技術路線,本設計按照以下技術路線開展研究工作:調研：了解國內外同行的進展情況，收集用戶實際需求的反饋信息分析：分析產(chǎn)品功能需求，明確其軟件的設計需求。設計：根據(jù)需求分析設計軟件總體方案，并詳細設計軟件各模塊

12、的具體功能。實現(xiàn)：在Keil uVision4下進行軟件的具體實施。測試：對軟件進行相關功能測試，發(fā)現(xiàn)錯誤，改進不足。完成：試運行后交付用戶使用，并繼續(xù)跟蹤用戶的實際使用情況。,論文工作的實驗條件,為了完成課題，需要以下軟件平臺及知識：Keil uVision4：用于下位機軟件開發(fā)熟悉UCOS-II實時操作系統(tǒng)熟悉C#語言熟練運用以上軟件,可能的困難和解決方法,可能困難：在北斗定位與導航領域缺乏相關產(chǎn)品開發(fā)經(jīng)歷，在導航信

13、息解算等核心軟件算法方面專業(yè)知識儲備薄弱。應對措施：閱讀相關資料和案例，盡快熟悉所需知識向導師、同事請教疑難問題與項目成員相互合作,論文工作計劃,論文工作步驟及完成時間:文獻閱讀和科學調研：2014.11.30方案論證：2015.1.30系統(tǒng)實現(xiàn)及測試：2015.8.31撰寫論文： 2015.9.31,總結,本系統(tǒng)還有很多問題亟待解決，其中有一些比較容易解決，如信息顯示和操作控制，目前都已經(jīng)有了比較成熟的技術。但是有些確