随着全球定位系统的发展,越来越多的列车上开始使用GPS 定位技术。作为一种新的技术,GPS 全球定位系统具有精度高、速度快、成本低的显著优点,在机车定位、监控、指挥调度方面有极大的潜力和市场空间。通过了解国内外铁路智能运输系统(RITS)的发展历史和趋势,详细分析了应用GPS 定位技术的机车头灯自动寻迹的可行性,提出了一种在嵌入式平台上依照铁轨曲率和机车运行速度,通过控制步进电机的转动角度和速度,实现机车头灯自动寻迹的系统整体解决方案。本课题采用ARM 嵌入式微控制器和UCOS-Ⅱ嵌入式操作系统作为集成依托,综合了当前前沿的GPS / GPRS 技术,为行业应用提供一种新颖的解决方案,在国内属领先技术。而利用GPS 全球定位技术实现对机车头灯的自动寻迹的研究在国内属开创性全新的课题。与此同时,该系统在设计过程中存在四大关键技术,并在以下各章节中进行了详细阐述。(1) 嵌入式系统硬件平台设计——第三章。以嵌入式硬件设计为中心,在研究了ARM 嵌入式微控制器系统的基础上,详细分析了AT91R40008 中央处理器的设计过程和系统电气控制部分的设计过程。(2) 嵌入式操作系统软件设计——第四章。简要介绍了占先式多任务实时嵌入式操作系统UC/OS-Ⅱ,重点实现了嵌入式操作系统UCOS-Ⅱ在ARM 微控制器AT91R40008 上的移植和系统软件设计。(3) 机车终端的定位技术——第五章。研究了GPS 定位原理,并通过串口实现了接收GPS 数据的采集过程。(4) 机车终端的无线通信技术——第六章。分析了GPRS 通信原理和PPP 协议,阐述了GPRS 硬件设计过程,研究了通过PPP 协议实现GPRS 模块无线上网的过程。设计成果表明,该系统设计方案充分发挥了嵌入式系统的优点,系统设计是可行的,并且已经在机车上试验成功。