作為衛(wèi)星導航系統(tǒng),GPS" title="GPS">GPS具有性能好、精度高、應用廣的特點,是迄今為止應用最廣泛的導航定位系統(tǒng)。將GPS與嵌入式技術融合在一起,形成一個嵌入式的地理平臺,是當前GPS領域的一個重要趨勢。本文是在PXA270" title="PXA270">PXA270嵌入式開發(fā)板和GPS模塊上開發(fā)實現(xiàn)的。在Linux" title="Linux">Linux下的嵌入式開發(fā)環(huán)境中,利用C++設計完成定位。嵌入式系統(tǒng)利用軟件設計主要完成GPS定位信號的處理、電子地圖的移植、地球坐標的轉換、定位的顯示等功能。
1 系統(tǒng)概述
嵌入式系統(tǒng)是控制、監(jiān)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(shù)據(jù)、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。
2 嵌入式系統(tǒng)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(wèi)星信號,并把計算數(shù)據(jù)從串口輸出。所有GPS接收機以通用的NMEA格式輸出數(shù)據(jù)。NMEA-0183協(xié)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(fā)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(shù)據(jù),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(shù)進行初始化、設置它的屬性以保證通信雙方的通信參數(shù)保持一致。初始化完串口,就可以進行讀取操作了。由于GPS發(fā)送的數(shù)據(jù)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(qū)域長、寬各為M和N,窗口像素點位A×B點,則定位數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行提取、存儲、重構。目前主要使用的是桌面電子地圖系統(tǒng)MapInfo,它是美國MapInfo公司的桌面地理信息系統(tǒng)軟件,具有數(shù)據(jù)可視化、信息地圖化的桌面解決方案。MapInfo數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的機制。它主要用于保存空間對象的幾何數(shù)據(jù)。將電子地圖的數(shù)據(jù)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(xiàn)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
整個測距定位系統(tǒng)在PXA270嵌入式開發(fā)系統(tǒng)下完成,工程系統(tǒng)龐大,整個系統(tǒng)基本功能已實現(xiàn)。由于本系統(tǒng)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(shù)據(jù)到電子地圖數(shù)據(jù)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(tǒng)運行效率和數(shù)據(jù)準確性。