《電子技術應用》
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GPS與嵌入式系統融合的定位平臺
摘要: 1系統概述嵌入式系統是控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行裝置;是軟件和硬件的綜合體,可涵蓋機械等附屬裝置;有著友好的人機界面,支持LCD及GPS模塊;主要完成提取GPS定位信號的數據、坐標轉換、電子地圖的
Abstract:
Key words :

1 系統概述

  嵌入式系統是控制、監視或者輔助裝置、機器和設備運行裝置;是軟件和硬件的綜合體,可涵蓋機械等附屬裝置;有著友好的人機界面,支持LCD及GPS模塊;主要完成提取GPS定位信號的數據、坐標轉換、電子地圖的顯示等功能。軟件設計流程如圖1所示。

GPS與嵌入式系統融合的<a class=定位平臺軟件流程" src="http://files.chinaaet.com/images/20110819/d4c7bcb8-04a1-477d-99e4-dec7b04b5161.jpg" style="width: 270px; height: 224px" />

   2 嵌入式系統軟件設計

  2.1 GPS模塊輸出的信息的提取

  GPS模塊通電后,會自動搜索衛星信號,并把計算數據從串口輸出。所有GPS接收機以通用的NMEA格式輸出數據。NMEA-0183協議定義的語句較多,但常用且兼容性較廣的語句只有:GPGGA、GPGSA、GPGSV、GPRMC、GPVTG、GPGLL等。如圖2所示。

   用串口連接宿主機與開發板的串口0。宿主機進入Linux,打開Minicom終端。設置波特率115 200,8位數據,1位停止,無校驗,無流控。串口的設備文件為/dev/ttyS*,其中,ttyS0為串口1,ttyS1為串口2,以此類推。在對串口通信之前,首先要對串口參數進行初始化、設置它的屬性以保證通信雙方的通信參數保持一致。初始化完串口,就可以進行讀取操作了。由于GPS發送的數據類型都是以&GPGGA符號開頭,所以檢測&GPGGA符號,進而進行下一步的處理。關鍵代碼如下:

   2.2 坐標轉換

  GPS模塊輸出的地理坐標是WGS-84坐標系。而國內地圖一般是以54北京坐標系作高斯-克呂格平面投影。所以必須作一個坐標轉換,即將GPS坐標(WGS-84坐標系)轉換到電子地圖坐標(54北京坐標系)。坐標轉換的具體步驟如下:

  (1)空間直角坐標轉換成國家大地坐標,國家大地坐標轉換成地圖平面坐標。

   (2)由于x,y的具體推算過程復雜,這里就不全部列舉,其結果如下:

   (3)地圖平面坐標轉換成屏幕坐標。例地圖比例尺為1:k,窗口要顯示的區域長、寬各為M和N,窗口像素點位A×B點,則定位數據xs,ys在窗口上坐標分別為

   2.3 電子地圖重構

  一般來說,電子地圖包含的數據格式都不能直接用在嵌入式平臺,所以需要對電子地圖的數據進行提取、存儲、重構。目前主要使用的是桌面電子地圖系統MapInfo,它是美國MapInfo公司的桌面地理信息系統軟件,具有數據可視化、信息地圖化的桌面解決方案。MapInfo數據格式主要分為tab和mif兩種格式。MIF格式是MapInfo公司提供的一種與外界交換數據的機制。它主要用于保存空間對象的幾何數據。將電子地圖的數據讀出后,再在嵌入式平臺下,用繪圖工具重新組成電子地圖即可。部分實現代碼如下

  

   3 仿真測試

  點測試、線測試、面測試如圖3所示。

   4 結束語

  由于本系統軟硬件平臺有較強的升級能力,許多指標與功能可以進一步完善與提高。從GPS定位數據到電子地圖數據的轉換,需要一系列復雜的算法,這些算法有待進一步改進和簡化,以提高系統運行效率和數據準確性。

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