本文關(guān)鍵詞：基于GPS的野生動物跟蹤系統(tǒng)數(shù)據(jù)獲取和傳輸方法研究

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【摘要】：目前,我國原產(chǎn)瀕危野生動物120多種,重點保護野生動物257種,動物保護的關(guān)鍵在于野生動物的棲息環(huán)境的保護,因此對野生動物日常活動范圍的確定就顯得格外重要。傳統(tǒng)的人工跟蹤野生動物的方法費時費力,而且對工作人員的生命安全造成極大的威脅,針對這一問題,本文設計了基于衛(wèi)星定位技術(shù)與通訊技術(shù)結(jié)合的野生動物跟蹤系統(tǒng)。這種跟蹤器系統(tǒng)是通過GPS模塊獲得野生動物位置信息,再通過通訊模塊將采集數(shù)據(jù)定時的傳輸回到服務器端,最后通過基于GIS的動物軌跡顯示系統(tǒng)將獲取數(shù)據(jù)進行分析與顯示。主要內(nèi)容如下：(1)設計了兩種跟蹤器,一種是基于GPRS/GSM手機信號的GPS跟蹤器,另一種是基于Globalstar全球星通訊系統(tǒng)的GPS跟蹤器。分別使用MSP430F149單片機,NEO-6M模塊、DS1 8820傳感器和PCF8563作為跟蹤器的控制單元、GPS模塊、溫度傳感器和實時時鐘模塊。在通訊模塊方面,基于手機信號和全球星的跟蹤器分別選擇SIM900A和STX2模塊。通過對各個模塊的電源電路和接口電路設計完成了跟蹤器的硬件組成部分。(2)分別對NEO-6M、SIM900A、STX2的NEMA協(xié)議與UBX協(xié)議、AT指令、串行包命令的格式與命令內(nèi)容進行了研究。結(jié)合這些命令,利用跟蹤器的控制程序?qū)碾娏枯^大的GPS模塊NEO-6M、SIM900A和STX2的工作模式進行了在不同情況下的合理選擇,并且對所采集數(shù)據(jù)進行合理的壓縮處理和定時發(fā)送,在大部分時間里各模塊處于休眠或掉電狀態(tài),從而達到了跟蹤器的低功耗設計。(3)對基于GPRS/GSM手機信號的GPS跟蹤器實現(xiàn)了遠程短信控制的功能,完成對發(fā)送時間間隔、數(shù)據(jù)類型等選擇的功能。(4)開發(fā)了基于Openscales的電子地圖。實現(xiàn)了地圖基本操作、導航工具欄、圖層加載、雙屏聯(lián)動、圖層切換和動物軌跡繪制等基本方法。經(jīng)過模擬實驗表明,本文設計的跟蹤器系統(tǒng)成功的將采集數(shù)據(jù)壓縮,并以短信形式發(fā)送到手機中去,能夠完成野生動物跟蹤信息與傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送的功能,達到本設計的要求。
【關(guān)鍵詞】：跟蹤器 低功耗 GPS GSM/GPRS 全球星 Openscales STX2
【學位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S863;P228.4
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1. 緒論12-17
• 1.1. 研究背景及意義12-13
• 1.2. 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.1. 國外動物跟蹤器研究現(xiàn)狀13
• 1.2.2. 國外商業(yè)跟蹤器使用方法13-14
• 1.2.3. 國外動物跟蹤器組成部分14-15
• 1.2.4. 動物跟蹤器在我國的使用15-16
• 1.3. 本文的主要工作16-17
• 1.3.1. 跟蹤器終端硬件的設計與實現(xiàn)16
• 1.3.2. 跟蹤器終端軟件的設計與實現(xiàn)16
• 1.3.3. 系統(tǒng)服務器端軟件的設計與實現(xiàn)16-17
• 2. 野生動物跟蹤系統(tǒng)綜述17-26
• 2.1. 系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)17-24
• 2.1.1. GSM數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)17-18
• 2.1.2. GPRS數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)18-20
• 2.1.3. Globalstar全球星通訊系統(tǒng)20-23
• 2.1.4. 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)23-24
• 2.2. 跟蹤器的基本組成與實現(xiàn)功能24-26
• 2.2.1. 跟蹤器的基本組成24-25
• 2.2.2 跟蹤器主要實現(xiàn)的基本功能25-26
• 3. 基于GSM/GPRS的跟蹤器設計26-50
• 3.1. 基于GSM/GPRS跟蹤器的硬件設計26-36
• 3.1.1. MCU介紹及電路原理圖26-27
• 3.1.2. MSP430F149低功耗模式27-28
• 3.1.3. GPS模塊介紹及電路原理圖28-29
• 3.1.4 NEO-6M模塊的啟動模式29
• 3.1.5. NEO-6M模塊的工作模式29-30
• 3.1.6. GSM/GPRS模塊介紹及電路原理圖30-32
• 3.1.7. SIM900A模塊的工作模式32-33
• 3.1.8. SIM900A模塊的功耗情況33
• 3.1.9. 時鐘模塊介紹及電路原理圖33-35
• 3.1.10. 各模塊接口原理圖35-36
• 3.2. 各模塊的上電初始化36-40
• 3.2.1. NEMA協(xié)議格式說明37
• 3.2.2. GPS模塊NEO-6M的輸出信息選擇37-38
• 3.2.3. UBX協(xié)議格式說明38
• 3.2.4. GPS模塊的初始化命令38-39
• 3.2.5. 時鐘模塊PCF8563的初始化39-40
• 3.2.6. 時鐘模塊MSP430F149的初始化40
• 3.2.7. 模塊SIM900A的初始化40
• 3.3. 數(shù)據(jù)的獲取和壓縮40-42
• 3.3.1. DS18B20溫度傳感器數(shù)據(jù)的獲取40
• 3.3.2. NEMA協(xié)議GGA與RMC消息解析40-41
• 3.3.3. 觀測數(shù)據(jù)壓縮方法41-42
• 3.4. 數(shù)據(jù)的存儲與發(fā)送42-45
• 3.4.1. 數(shù)據(jù)的存儲機制43
• 3.4.2. SIM900A通訊的初始化準備43-44
• 3.4.3. SIM900A數(shù)據(jù)發(fā)送AT指令44-45
• 3.5. 主程序的功能實現(xiàn)45-48
• 3.5.1. 跟蹤模式45-46
• 3.5.2. 追蹤模式46
• 3.5.3. 短信遠程控制46
• 3.5.4. 程序流程圖46-48
• 3.6. 功耗估計48-50
• 4. 基于Globalstar通信衛(wèi)星的跟蹤器設計50-61
• 4.1. Globalstar通信衛(wèi)星模塊STX2特征描述50-55
• 4.1.1. STX2數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議51-52
• 4.1.2. STX2模塊的工作模式52-53
• 4.1.3. STX2模塊的串行包命令格式53-54
• 4.1.4. STX2模塊的常用串行包命令54
• 4.1.5. STX2模塊的配置參數(shù)54-55
• 4.2. 基于Globalstar通信衛(wèi)星跟蹤器的硬件設計55-57
• 4.2.1. 電源電路設計55-57
• 4.2.2. 天線安裝的注意事項57
• 4.3. 基于Globalstar通信衛(wèi)星跟蹤器的功能實現(xiàn)57-60
• 4.3.1. 數(shù)據(jù)的壓縮57-58
• 4.3.2. 串行包命令發(fā)送過程58
• 4.3.3. 程序流程圖58-60
• 4.4 功耗估計60-61
• 5. 基于GIS的服務器端軟件的設計與實現(xiàn)61-72
• 5.1 Flex Builder開發(fā)平臺簡介61-62
• 5.2 OpenScales前臺地圖框架類庫62-63
• 5.3 天地圖瓦片數(shù)據(jù)的加載格式63-64
• 5.4 GIS系統(tǒng)實現(xiàn)功能64-72
• 5.4.1. 地圖布局64-65
• 5.4.2. 地圖基本操作的實現(xiàn)65-66
• 5.4.3. 地圖導航工具欄66-67
• 5.4.4. 地圖雙屏聯(lián)動67-68
• 5.4.5. 地圖切換工具欄68-69
• 5.4.6. 比例標尺與經(jīng)緯度69
• 5.4.7 天地圖數(shù)據(jù)的加載69-70
• 5.4.8. 動物運動軌跡繪制70-72
• 6. 野生動物跟蹤系統(tǒng)的測試及結(jié)果分析72-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 結(jié)論75
• 展望75-77
• 參考文獻77-81
• 附錄A 跟蹤器相關(guān)電路圖81-83
• 作者簡歷83-85
• 學位論文數(shù)據(jù)集85

【參考文獻】

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本文編號：593590