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文檔簡介

1、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例- - GPS導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng)1.3 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程 1.3.1 需求分析 1. 需求與規(guī)格說明 2. 確認(rèn)需求 3. 簡單的需求表格1.3.2 規(guī)格說明 1.3.3 體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1.3.4 設(shè)計(jì)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件 1.3.5 系統(tǒng)集成 1.3.6 系統(tǒng)測試 小 結(jié)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例-GPS-GPS車載導(dǎo)航系統(tǒng)車載導(dǎo)航系統(tǒng)一、設(shè)計(jì)指導(dǎo)一、設(shè)計(jì)指導(dǎo)1內(nèi)涵:本內(nèi)涵:本GPS導(dǎo)航系統(tǒng)所具有的功能:導(dǎo)航系統(tǒng)所具有的功能:(1)導(dǎo)航引導(dǎo)和定位)導(dǎo)航引導(dǎo)和定位(2)地圖信息查詢和瀏覽)地圖信息查詢和瀏覽(3)語音導(dǎo)航)語音導(dǎo)航(4)通過)通過GP

2、RS在線更新電子地圖在線更新電子地圖3.3.地圖匹配的自主導(dǎo)航算法:地圖匹配的自主導(dǎo)航算法:以車輛導(dǎo)航系統(tǒng)為例以車輛導(dǎo)航系統(tǒng)為例,地圖匹配就是根據(jù)移地圖匹配就是根據(jù)移動物體的歷史軌跡動物體的歷史軌跡,參照數(shù)據(jù)庫中存儲的道路數(shù)參照數(shù)據(jù)庫中存儲的道路數(shù)2分析:由上述需求來看,該系統(tǒng)首先需要的分析:由上述需求來看,該系統(tǒng)首先需要的搭建一個搭建一個GPS車載導(dǎo)航硬件系統(tǒng),其次,做一個車載導(dǎo)航硬件系統(tǒng),其次,做一個以單行數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的,針對導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的以單行數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)的,針對導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的操作行為這樣的一個軟件系統(tǒng)。操作行為這樣的一個軟件系統(tǒng)。4應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)

3、計(jì)分析 在該應(yīng)用系統(tǒng)中,軟、硬件的分工,是在該應(yīng)用系統(tǒng)中,軟、硬件的分工,是一個系統(tǒng)是否具有生命力的關(guān)鍵,電度測量一個系統(tǒng)是否具有生命力的關(guān)鍵,電度測量正確,則是系統(tǒng)生命力的第一個關(guān)鍵技術(shù)問正確,則是系統(tǒng)生命力的第一個關(guān)鍵技術(shù)問題。題。下面討論可供選擇的三種方案。下面討論可供選擇的三種方案。(1)采用電壓、電流互感器)采用電壓、電流互感器 采用電壓、電流互感器,經(jīng)信號調(diào)制處理后,形成采用電壓、電流互感器,經(jīng)信號調(diào)制處理后,形成一個電壓、電流的物理量(一個電壓、電流的物理量(05V電壓),定時采集這電壓),定時采集這兩個數(shù)值,再用兩個數(shù)值,再用A/D轉(zhuǎn)換器,將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,即轉(zhuǎn)換器,將其轉(zhuǎn)換為

4、數(shù)字量,即di,dv,根據(jù)公式:,根據(jù)公式:didvdtwdvdip這樣,就可以求出電度值。這樣,就可以求出電度值。該方法的優(yōu)點(diǎn):可省去機(jī)械電該方法的優(yōu)點(diǎn):可省去機(jī)械電度表,降低硬件成本;度表,降低硬件成本;缺點(diǎn):信號調(diào)制處理電路較難缺點(diǎn):信號調(diào)制處理電路較難設(shè)計(jì),要做到高可靠性不很容設(shè)計(jì),要做到高可靠性不很容易。另外,校表是一個大問題,易。另外,校表是一個大問題,且需電業(yè)計(jì)量部門批準(zhǔn)。在批且需電業(yè)計(jì)量部門批準(zhǔn)。在批量生產(chǎn)中校表是一種較大的工量生產(chǎn)中校表是一種較大的工作量。作量。(2 2)采用反光標(biāo)記)采用反光標(biāo)記 在電度表的鋁盤上,貼一個反光標(biāo)記,另設(shè)計(jì)一在電度表的鋁盤上,貼一個反光標(biāo)記,另

5、設(shè)計(jì)一個計(jì)數(shù)電路。每轉(zhuǎn)一圈可使計(jì)數(shù)器加個計(jì)數(shù)電路。每轉(zhuǎn)一圈可使計(jì)數(shù)器加1 1,就是說,將機(jī),就是說,將機(jī)械電度表的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)用于電子電度表。械電度表的基準(zhǔn)計(jì)數(shù)用于電子電度表。優(yōu)點(diǎn):簡單可行;優(yōu)點(diǎn):簡單可行;缺點(diǎn):作如此改動易影響原表精度。缺點(diǎn):作如此改動易影響原表精度。(3 3)增加攝像頭)增加攝像頭 在電度表計(jì)數(shù)器之前,加一個攝像頭,定時取出在電度表計(jì)數(shù)器之前,加一個攝像頭,定時取出計(jì)數(shù)器圖象,經(jīng)識別軟件識別,讀取機(jī)械表的電度計(jì)數(shù)器圖象,經(jīng)識別軟件識別,讀取機(jī)械表的電度值。值。 這種方法,軟件、硬件成本都較高,但對原系統(tǒng)這種方法,軟件、硬件成本都較高,但對原系統(tǒng)損壞較小,且不會改變電表精度。損

6、壞較小,且不會改變電表精度。本例后一階段的設(shè)計(jì)基于第三種方案。本例后一階段的設(shè)計(jì)基于第三種方案。5 5后期處理后期處理 后期的軟件處理,均按上述算法進(jìn)行。后期的軟件處理,均按上述算法進(jìn)行。6 6參數(shù)設(shè)置參數(shù)設(shè)置 在分時計(jì)費(fèi)中,有分時價格表需要設(shè)置;在分在分時計(jì)費(fèi)中,有分時價格表需要設(shè)置;在分臺階計(jì)費(fèi)中,需將電度臺階計(jì)費(fèi)表輸入。臺階計(jì)費(fèi)中,需將電度臺階計(jì)費(fèi)表輸入。 參數(shù)輸入方法:參數(shù)輸入方法: 可自帶鍵盤及顯示器輸入,還可在可自帶鍵盤及顯示器輸入,還可在PCPC機(jī)上通過機(jī)上通過串行口輸入電度表中。前者需較多的硬件電路。而串行口輸入電度表中。前者需較多的硬件電路。而后者在使用時不方便。后者在使用時

7、不方便。7 7收費(fèi)方式收費(fèi)方式(1 1)預(yù)存,當(dāng)余額接近零值(或某一預(yù)定值)時報(bào))預(yù)存,當(dāng)余額接近零值(或某一預(yù)定值)時報(bào)警。警。(2 2)交費(fèi),欠費(fèi)后要求在規(guī)定的時限內(nèi)交費(fèi)。)交費(fèi),欠費(fèi)后要求在規(guī)定的時限內(nèi)交費(fèi)。1ARM7基本系統(tǒng)基本系統(tǒng) S3C44BOX 32MSDRAM 16MFLASH2串行口串行口3LCD接口接口4攝像機(jī)接口(可用攝像機(jī)接口(可用USB)5IIC(I2C)卡接口)卡接口(用耒輸入經(jīng)費(fèi)用耒輸入經(jīng)費(fèi))6. I/O引腳二個、仃電控制及喇叭報(bào)警引腳二個、仃電控制及喇叭報(bào)警二、硬件設(shè)計(jì)二、硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)的圖示見下頁。硬件設(shè)計(jì)的圖示見下頁。 圖中,基本系統(tǒng)圖中,基本系統(tǒng)價格約價

8、格約200元,顯示屏元,顯示屏約約20元,元,CCD約約20元,元,IC卡約卡約20元,總計(jì)硬元,總計(jì)硬件價格不超過件價格不超過280元。元。硬件設(shè)計(jì)示意圖硬件設(shè)計(jì)示意圖1初始化軟件初始化軟件2電度表攝入及分析軟件電度表攝入及分析軟件3卡輸入軟件卡輸入軟件4人、機(jī)接口軟件人、機(jī)接口軟件5. 計(jì)費(fèi)軟件計(jì)費(fèi)軟件三、軟件設(shè)計(jì)三、軟件設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目詳解嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目詳解1.公交車站信息系統(tǒng)公交車站信息系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:設(shè)計(jì)一個公交車站信息系統(tǒng),該系題目內(nèi)涵:設(shè)計(jì)一個公交車站信息系統(tǒng),該系統(tǒng)為整個公交信息系統(tǒng)子系統(tǒng)。公交信息系統(tǒng)主要統(tǒng)為整個公交信息系統(tǒng)子系統(tǒng)。公交信息系統(tǒng)主要含有三個子系統(tǒng):(

9、含有三個子系統(tǒng):(1)公交車信息子系統(tǒng):負(fù)責(zé))公交車信息子系統(tǒng):負(fù)責(zé)將自己的將自己的GPS位置發(fā)給公交調(diào)度中心子系統(tǒng);(位置發(fā)給公交調(diào)度中心子系統(tǒng);(2)調(diào)度中心子系統(tǒng):收集所屬所有車輛的位置信息,調(diào)度中心子系統(tǒng):收集所屬所有車輛的位置信息,將其定時發(fā)給公交車站信息子系統(tǒng);(將其定時發(fā)給公交車站信息子系統(tǒng);(3)公交車)公交車站信息子系統(tǒng):公交車站信息子系統(tǒng)在定時收集到站信息子系統(tǒng):公交車站信息子系統(tǒng)在定時收集到信息后,顯示該類信息。信息后,顯示該類信息。 此公交車站信息系統(tǒng)在收集到這些信息后,此公交車站信息系統(tǒng)在收集到這些信息后,應(yīng)該有一個較好的人機(jī)界面系統(tǒng),可方便操作應(yīng)該有一個較好的人機(jī)界

10、面系統(tǒng),可方便操作和顯示相關(guān)信息。和顯示相關(guān)信息。2.出租車拼車信息系統(tǒng)出租車拼車信息系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:為綠色交通輔助信息系統(tǒng)。綠色交題目內(nèi)涵:為綠色交通輔助信息系統(tǒng)。綠色交通信息系統(tǒng)就由三部分組成:(通信息系統(tǒng)就由三部分組成:(1)出租車信息)出租車信息系統(tǒng):定時發(fā)送當(dāng)前時刻車輛所在地、目的地及系統(tǒng):定時發(fā)送當(dāng)前時刻車輛所在地、目的地及搭乘客人數(shù)量;(搭乘客人數(shù)量;(2)中心信息系統(tǒng):收集所有)中心信息系統(tǒng):收集所有拼車的信息,并加進(jìn)途經(jīng)信息;(拼車的信息,并加進(jìn)途經(jīng)信息;(3)拼車站信)拼車站信息系統(tǒng):發(fā)出請求出租車人員的號碼及目的地車息系統(tǒng):發(fā)出請求出租車人員的號碼及目的地車站,中心系統(tǒng)在

11、接收到拼車站信號后,迅速從車站,中心系統(tǒng)在接收到拼車站信號后,迅速從車輛登記處系統(tǒng)中找到合適的車輛,并將信號發(fā)給輛登記處系統(tǒng)中找到合適的車輛,并將信號發(fā)給出租車及拼車人員,二者都作出相應(yīng)的顯示,拼出租車及拼車人員,二者都作出相應(yīng)的顯示,拼車成功后,撤消這些信息。車成功后,撤消這些信息。3.3.公共服務(wù)行業(yè)(銀行、醫(yī)院等)公共服務(wù)行業(yè)(銀行、醫(yī)院等)排隊(duì)信息系統(tǒng)排隊(duì)信息系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:公共服務(wù)就體現(xiàn)其公正性、公題目內(nèi)涵:公共服務(wù)就體現(xiàn)其公正性、公平性,并能用現(xiàn)代化技術(shù)減少等待時間,本題平性,并能用現(xiàn)代化技術(shù)減少等待時間,本題目要求設(shè)計(jì)出一個排隊(duì)產(chǎn)品,使公共服務(wù)便利目要求設(shè)計(jì)出一個排隊(duì)產(chǎn)品,使公共

12、服務(wù)便利公平。公平。4.4.固話繳費(fèi)系統(tǒng)固話繳費(fèi)系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:現(xiàn)代化家庭會涉及到多種繳費(fèi)題目內(nèi)涵:現(xiàn)代化家庭會涉及到多種繳費(fèi)系統(tǒng),對繳費(fèi)系統(tǒng)的要求是方便和安全。這系統(tǒng),對繳費(fèi)系統(tǒng)的要求是方便和安全。這關(guān)系到從銀行取款的安全性。因此,在設(shè)計(jì)關(guān)系到從銀行取款的安全性。因此,在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)時,從銀行取款時,要求加一個指紋該系統(tǒng)時,從銀行取款時,要求加一個指紋驗(yàn)證系統(tǒng),在銀行端進(jìn)行指紋合法性及即時驗(yàn)證系統(tǒng),在銀行端進(jìn)行指紋合法性及即時性檢查;當(dāng)有效時則可以取款,而且款項(xiàng)只性檢查;當(dāng)有效時則可以取款,而且款項(xiàng)只能進(jìn)入需繳費(fèi)的幾個固定帳戶,并一并進(jìn)入能進(jìn)入需繳費(fèi)的幾個固定帳戶,并一并進(jìn)入銀行轉(zhuǎn)帳。銀行轉(zhuǎn)帳

13、。 5.5.樓宇自動化系統(tǒng)中的家電控制系統(tǒng)樓宇自動化系統(tǒng)中的家電控制系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:現(xiàn)代樓宇中會有許多家用電器,對這題目內(nèi)涵:現(xiàn)代樓宇中會有許多家用電器,對這些家用電器而言,一般的需求即開和關(guān),特殊的需些家用電器而言,一般的需求即開和關(guān),特殊的需求則為定時開關(guān),或遙控開關(guān)。此電器控制系統(tǒng)中,求則為定時開關(guān),或遙控開關(guān)。此電器控制系統(tǒng)中,要求完成這兩個任務(wù),即定時開關(guān)和遙控開關(guān)。要求完成這兩個任務(wù),即定時開關(guān)和遙控開關(guān)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩部分:(系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為兩部分:(1)家庭中心控制器:負(fù)責(zé))家庭中心控制器:負(fù)責(zé)對所有電器的控制及狀態(tài)檢測,通過網(wǎng)絡(luò)上報(bào)信息,并從對所有電器的控制及狀態(tài)檢測,通過網(wǎng)絡(luò)

14、上報(bào)信息,并從網(wǎng)絡(luò)中獲取控制信息;(網(wǎng)絡(luò)中獲取控制信息;(2)遙控器:分為本地及遠(yuǎn)程責(zé)任)遙控器:分為本地及遠(yuǎn)程責(zé)任中控制器,前者在本家庭使用,后者一般用手機(jī)增值服務(wù)。中控制器,前者在本家庭使用,后者一般用手機(jī)增值服務(wù)。在無線網(wǎng)復(fù)蓋的范圍內(nèi)均可進(jìn)行。在無線網(wǎng)復(fù)蓋的范圍內(nèi)均可進(jìn)行。 這里,每一個子系統(tǒng)都可成為一個獨(dú)立的子題,這里,每一個子系統(tǒng)都可成為一個獨(dú)立的子題,如:中心控制器設(shè)計(jì),遙控器設(shè)計(jì),家用控制器設(shè)計(jì)。如:中心控制器設(shè)計(jì),遙控器設(shè)計(jì),家用控制器設(shè)計(jì)。6.6.樓宇自動化系統(tǒng)中的家庭安全樓宇自動化系統(tǒng)中的家庭安全保護(hù)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng) 該安全系統(tǒng)有兩大功能:(該安全系統(tǒng)有兩大功能:(1)家中有人

15、)家中有人時,可檢測到有人入侵,可手動報(bào)警,時,可檢測到有人入侵,可手動報(bào)警,并記錄下罪犯特征;(并記錄下罪犯特征;(2)家中無人時,有人)家中無人時,有人入侵,可自動報(bào)警,并可記錄下入侵全過入侵,可自動報(bào)警,并可記錄下入侵全過程。程。 上述工作可分為兩個子題,也可上述工作可分為兩個子題,也可在一個題目中完成。在一個題目中完成。7.教室節(jié)電系統(tǒng)教室節(jié)電系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:教室中,經(jīng)常有下列現(xiàn)象:可題目內(nèi)涵:教室中,經(jīng)常有下列現(xiàn)象:可能只有一兩個人,或沒有人時,也開著多盞能只有一兩個人,或沒有人時,也開著多盞燈,這顯然不符合低碳生活的要求。本系統(tǒng)燈,這顯然不符合低碳生活的要求。本系統(tǒng)要求作到:(要求

16、作到:(1)無人不開燈,或只開一盞)無人不開燈,或只開一盞夜燈;(夜燈;(2)人少少開燈,人多多開燈。)人少少開燈,人多多開燈。 題目要求應(yīng)用攝像技術(shù)來分析教室中的人題目要求應(yīng)用攝像技術(shù)來分析教室中的人數(shù)多少和所在位置,開相應(yīng)的少數(shù)燈,并在人數(shù)多少和所在位置,開相應(yīng)的少數(shù)燈,并在人走后自動關(guān)燈,以達(dá)到節(jié)電目的。走后自動關(guān)燈,以達(dá)到節(jié)電目的。8.飯店點(diǎn)菜系統(tǒng)飯店點(diǎn)菜系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:對現(xiàn)有點(diǎn)菜系統(tǒng)加以改進(jìn),題目內(nèi)涵:對現(xiàn)有點(diǎn)菜系統(tǒng)加以改進(jìn),其改進(jìn)點(diǎn)體現(xiàn)在:其改進(jìn)點(diǎn)體現(xiàn)在: (1)顧客自己點(diǎn)菜,)顧客自己點(diǎn)菜,飯店服務(wù)員不必參與;(飯店服務(wù)員不必參與;(2)增加菜單的)增加菜單的視頻信息;(視頻信息

17、;(3)增加操作功能,如預(yù)點(diǎn))增加操作功能,如預(yù)點(diǎn)菜(不確認(rèn))和預(yù)算帳等,使操作更方便。菜(不確認(rèn))和預(yù)算帳等,使操作更方便。9.智能導(dǎo)游系統(tǒng)智能導(dǎo)游系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:使導(dǎo)游系統(tǒng)顯示一導(dǎo)游圖,題目內(nèi)涵:使導(dǎo)游系統(tǒng)顯示一導(dǎo)游圖,并記錄行走路線,顯示之,再增加報(bào)警及并記錄行走路線,顯示之,再增加報(bào)警及景色介紹功能,每到一個景點(diǎn),會自動加景色介紹功能,每到一個景點(diǎn),會自動加以介紹,同時具有交互功能,即可點(diǎn)擊服以介紹,同時具有交互功能,即可點(diǎn)擊服務(wù)點(diǎn),如廁所、小賣部等,自動顯示出行務(wù)點(diǎn),如廁所、小賣部等,自動顯示出行走路線,并有語音提示。走路線,并有語音提示。10.10.電子錢包電子錢包 該錢包有以下功

18、能:(該錢包有以下功能:(1)在按指紋后,可)在按指紋后,可以從銀行的相關(guān)帳戶中往電子錢包中存款;以從銀行的相關(guān)帳戶中往電子錢包中存款;(2)通過)通過USB接口與其它錢包連接時,可存接口與其它錢包連接時,可存取款,并顯示之;(取款,并顯示之;(3)外接到)外接到POS機(jī)時,可機(jī)時,可取出錢包中的款,并可取出紙幣;(取出錢包中的款,并可取出紙幣;(4)所有)所有交易可接入銀行網(wǎng)絡(luò)上結(jié)算。交易可接入銀行網(wǎng)絡(luò)上結(jié)算。 總之,此電子錢包可完全取代錢包的作總之,此電子錢包可完全取代錢包的作用,方便交易,且安全可靠。用,方便交易,且安全可靠。11.11.智能下載器智能下載器 題目內(nèi)涵:有一操作界面,可從

19、網(wǎng)站上題目內(nèi)涵:有一操作界面,可從網(wǎng)站上下載影視節(jié)目,并存入自己的存貯器(硬下載影視節(jié)目,并存入自己的存貯器(硬盤)中,同時對硬盤有相應(yīng)的操作功能盤)中,同時對硬盤有相應(yīng)的操作功能,其其方便在于可如夜間無人值守時下載。方便在于可如夜間無人值守時下載。12.12.太陽能熱水器自動朝陽太陽能熱水器自動朝陽跟蹤系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng) 題目內(nèi)涵:為了得到更多的能量,太陽能題目內(nèi)涵:為了得到更多的能量,太陽能熱水器應(yīng)時刻面向太陽,有兩個方向需要調(diào)熱水器應(yīng)時刻面向太陽,有兩個方向需要調(diào)整:(整:(1)水平上)水平上180度的旋轉(zhuǎn);(度的旋轉(zhuǎn);(2)垂直)垂直方向上,仰角的變化跟蹤所處緯度調(diào)整。本方向上,仰角的變化跟

20、蹤所處緯度調(diào)整。本系統(tǒng)可以是開環(huán)系統(tǒng),也可是閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)可以是開環(huán)系統(tǒng),也可是閉環(huán)系統(tǒng)。當(dāng)為開環(huán)系統(tǒng)時,水平角度是時間的函數(shù),垂為開環(huán)系統(tǒng)時,水平角度是時間的函數(shù),垂直角度取決于該點(diǎn)緯度;閉環(huán)系統(tǒng)時,可用直角度取決于該點(diǎn)緯度;閉環(huán)系統(tǒng)時,可用一個聚焦鏡驅(qū)動兩個方向的旋轉(zhuǎn),以達(dá)到獲一個聚焦鏡驅(qū)動兩個方向的旋轉(zhuǎn),以達(dá)到獲取最大能量的目的。取最大能量的目的。13.13.車牌的智能識別車牌的智能識別 在交通系統(tǒng)中,對行進(jìn)中車牌的識別是許在交通系統(tǒng)中,對行進(jìn)中車牌的識別是許多交通控制問題的基礎(chǔ)研究。多交通控制問題的基礎(chǔ)研究。 用攝像系統(tǒng)采集車牌數(shù)據(jù),關(guān)鍵在于從一輛用攝像系統(tǒng)采集車牌數(shù)據(jù),關(guān)鍵在于從一輛車的多方面視頻信息中截取車牌信息,并進(jìn)一步車的多方面視頻信息中截取車牌信息,并進(jìn)一步識別車牌,同時對反識別技術(shù)給出相應(yīng)措施。識別車牌,同時對反識別技術(shù)給出相應(yīng)措施。14.GPS14.GPS導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航系統(tǒng) 由兩個子系統(tǒng)組成:(由兩個子系統(tǒng)組成:(1)地理信息系

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