基于GPS误差消除算法精确定位通知系统

毛瑞宇,张海波,李楠,孙建梅

（大连科技学院   信息科学与技术学院；  辽宁大连；    116036）

   摘要

如影随形-基于GPS误差消除算法精确定位通知系统是基于GPS,4G信号WIFI传输技术,数据芯片读写器组成的高智能定位通知系统。其在日常生活中可实现减少不必要的人力资源,增加使用者的出行体验,和生活体验,方便传达有效公告和信息等功能 。GPS系统和4G信号,WIFI传输技术是本产品最重要的俩个组成部分,可以对其功能产生直接的影响。设计了一套通过pcba电路板,4G信号,WIFI传输技术,GPS通过相互运作所组成的基础功能层和任务功能层的划分。制定了数据获取和融合的流程。最后对整体的产品进行了内容测试。

关键字：GPS定位，4G信号，WiFi传输技术，pcba电路板

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

每年全国各大高校迎新都会耗费大量人力资源，这样就可以节省大量人力资源问题，这一切的创新和发展重其目的是帮助学校节省大量资源，我们基于以上背景研发了产品，我们优化了GPS定位系统算法的精准性和处理学生信息的大数据平台的稳定性来保证小程序给用户提供信息的快速性，实现用户的简单便捷。

通过观察全国各大高效接新生报道来看，每次都会花费大量的人力资源，也会出现人多混乱的现象，如影随形-基于GPS误差消除算法精确定位通知系统的一系列发展和创新，终其目的是为了广大高效学生提供便利，它精致小巧，便于佩戴。

1.2本文主要研究内容

本文主要研究内容是基于GPS误差消除算法精确定位通知系统，针对新生迎接，老人儿童监管问题，使用软硬件搭配的方式实行。

第一章，绪论。介绍了论文写作背景和软硬件整体实现方法和作用

第二章，总体方案设计，基于GPS误差消除算法精确定位通知系统的产品研究思路，介绍了硬件的整体设计以及其中各个模块的功能。

第三章，产品软件功能及服务，介绍了我们手机APP的具体功能作用，以及我们的产品服务。

第四章，总结与展望，对我们的工作的优点和不足做出了总结，并对我们以后的工作做出了展望。

第二章总体方案设计

2.1产品研究思路

我们收集与项目相关的定位系统，语音播报系统，太阳能电池功能等其他功能，通过App获取产品信息的资料，并获得对于产品的研究基础。

定位功能：通过蓝牙，扫码连接和多功能模块连接可以将位置进行实时定位传输到手机APP，为提高定位精度，我们采用了采用差分GPS(DGPS）的技术，建立基准站进行GPS观测，利用已知的基准站来进行精确坐标，与观测值来进行比较，从而得出一修正数据，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。

微型电池功能：利用微型电池为设备各电子元件进行供电，同时减小了产品体积

4G网络及WiFi热点传输：通过和多功能模块的连接可以将位置和活动信息传输到手机APP并有效的降低了传输之间的延迟。

读写器功能：将精确的 GPS信息等信号发送到手机小程序中。

数据芯片：将学生信息储存在其中。

GPS芯片：对当前所处的位置进行精准定位。

2.2结构分析

如影随形-基于GPS误差消除算法精确定位通知系统，以其中微型电源提供电力，同时也可以通过徽章上的太阳能供电模块来为电池充电，来为其他电子元件提供电力基础，通过大数据和GPS定位系统来获取位置和相应的活动信息，再由蓝牙或者WiFi热点形式传输回手机微信小程序，从而做出一系列展示，并提醒学生做出相应反应。

                             图1，系统框架图

本如影随形-基于GPS误差消除算法精确定位通知系统有配套的手机APP，用户可以根据自己的实际情况使用该产品，该系统通过硬件产品GPS定位信号获取用户位置信息，并通过蓝牙，4G网络信号，WiFi热点等方式传输到对应的手机小程序之中，通过对原始数据进行数字化处理和分析，在小程序中做出相应提示。

  在此基础上该系统还可以为学生提供自己相应的课程及活动信息，还可通过GPS定位系统监视学生违规出校，致力于开发出使用便捷、操作简单、更为贴心实用的创新产品。

2.3.硬件设计

2.3.1 GPS模块

在当今这个飞速发展的信息时代，GPS定位系统被广泛应用于实际生活中，在论文中介绍了基于GPS误差消除算法精确定位通知系统的GPS系统设计，GPS系统有着性能优良、精度高的优点，它应用用广泛，在当今世界导航定位系统中属于一个非常厉害的定位系统。[1]

2.3.2 SIM卡模块

Sim卡是用户识别模块，是一张符合GSM规范的智能卡。SIM卡可以插入任何一部符合GSM规范的设备之中，可以实现电话号码随卡不随机的功能。在基于GPS误差消除算法精确定位通知系统的GPS系统中，SIM卡的主要有两种功能：存储数据和在安全条件下完成客户身份鉴别和客户信息加密算法的一个全过程，另一个作用便是用户识别，实现自我隐私保护。

2.3.3 数据芯片模块

对数据进行存储、分类和查询而专门设计的芯片。存储器具有存储的功能，对数据的查询等操作要依靠处理器和相应的软件共同来完成。主要分为三个功能：

1、存储数据，数据芯片是在存储器内设置可以查询的部分。存储数据是其最基本的一项功能。

2、可以查询数据。数据芯片对其内部的数据查询过程由内部的查询单元完成，不依赖于外部的处理器。并且是并行查询。

3、对数据进行分类。数据芯片内部的查询单元可独立完成对数据的分类。不依赖于外设的处理器。进行执行的过程也是并行的。

2.3.4 硬件综述

我们的产品，包括壳体，所述壳体包括前壳和后盖，所述智能徽章还包括多功能按键模块，所述多功能按键模块包括一个按键，所述按键设置在所述前壳的侧部，所述按键包括底座，底座上侧中部设有按压凸起的部分。

图3. 安装结构图

前壳内部设置有pcba电路板和电池两部分，在pcba电路板靠近前壳内壁设置，电池位于pcba电路板外侧安装。壳体内还设置有拾音器和扬声器，拾音器和扬声器分别与微控制器进行连接，壳体的侧部设置有拾音孔和mic孔，拾音器靠近拾音孔设置，扬声器靠近mic孔进行设置。

                

图4. Pcba电路板

壳体内还设置有芯片安装槽，后盖上设置有第三安装孔，所述芯片安装槽固定在所述pcba电路板上，并与第三安装孔相对应，所述第三安装孔上安装有sim 卡盖。wifi模块包括wifi芯片和天线，所述天线设置在所述pcba电路板上，靠近所述前壳侧壁设置，所述wifi芯片和所述微控制器进行连接起来，所述天线和所述wifi 芯片进行连接起来。所述壳体内还设置有指示灯，指示灯与微控制器电连接，所述指示灯靠近前壳侧壁设置。

图5. 电路板指示按钮图

第三章产品软件功能及服务

3.1软件功能

我们的软件具有多种多样的功能，可以通过手机APP实时观测到我们需要的信息。

  电子围栏：可以通过设置电子围栏范围，使用者出范围自动报警。

  实时追踪：我们可以通过手机APP实时追踪使用者的位置信息。

  历史轨迹查询：使用者可以通过手机APP随时查看某一天的行程轨迹。

  远程开关：使用者可在手机APP里面控制设备的开关。

  故障自检：使用者通过故障自检来检查设备状态，是否存在故障问题。

3.2产品服务

校园应用

学生们可以通过佩戴本产品随时随地了解自己所处的的位置信息，掌握自己一天的行程轨迹，快速了解自己将要去往地点的最优路线，老师也可以通过本产品实时监测学生位置信息，检测学生是否存在夜不归寝等违规出校的信息。

社会应用

社会上有许多人有着无法照看老人和儿童的问题，我们的产品人们就可以随时随地的使用手机查看他们的实时位置和这一天的历史轨迹信息，可以设置电子围栏范围，出范围自动报警，让人们更加便捷的管理。

参考文献

[1]李雨亭，基于多个GPS卫星信息融合的信号检测，西安电子科技大学，2017

项目名称：如影随行-基于GPS误差消除算法精确定位通知系统 

作者简介：毛瑞宇（2002.06-），男，汉族，辽宁大连人，本科生在读

张海波（1981.8），女，汉族，辽宁大连，讲师

李楠（1980.3），女，汉族，辽宁大连，副教授

孙建梅（1978.2），女，汉族，辽宁大连，教授