基于GPS的校園巡航定位系統(tǒng)模型設(shè)計(jì)

【摘 要】項(xiàng)目采用基于NMEA-0183協(xié)議的GPS模塊作定位的數(shù)據(jù)采集部分，設(shè)計(jì)制作出一套能夠?qū)崿F(xiàn)校園定位的系統(tǒng)模型，為日后學(xué)校繼續(xù)深入研究校園GPS應(yīng)用指明研究方向，奠定算法基礎(chǔ)，以便日后加以改進(jìn)后能正式投入應(yīng)用，或應(yīng)用于校園導(dǎo)航或應(yīng)用于校園車輛監(jiān)控。

【關(guān)鍵詞】GPS；校園巡航定位系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

一、GPS校園巡航定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

我們設(shè)計(jì)了一套硬件系統(tǒng)，發(fā)送模塊作為手持終端，接收模塊接收手持終端傳來的數(shù)據(jù)并送至PC，在PC軟件界面中觀察手持終端的位置信息，從而實(shí)現(xiàn)定位功能。硬件設(shè)計(jì)方案如下圖所示：

（1）接收在線數(shù)據(jù)。此模塊通過打開現(xiàn)存在的串口，從而實(shí)時的接收下位機(jī)上傳的定位數(shù)據(jù)。對現(xiàn)有串口進(jìn)行打開的時候，必須設(shè)置波特率，校驗(yàn)位，停止位等相關(guān)參數(shù)。（2）接收離線數(shù)據(jù)。此模塊是用于讀取已經(jīng)采集的定位數(shù)據(jù)，只能進(jìn)行離線數(shù)據(jù)的解析。（3）提取經(jīng)緯度。軟件只針對GPRMC的定位信息進(jìn)行解析，其他類型的定位信息過濾掉。從而提取出有效的經(jīng)緯度。（4）顯示位置。通過提取到的有效經(jīng)緯度，根據(jù)已知點(diǎn)的經(jīng)緯度，從而計(jì)算出現(xiàn)有經(jīng)緯度在地圖上的位置，從而顯示出來

二、項(xiàng)目研究過程中的難點(diǎn)及解決途徑，應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)

1.硬件設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法。硬件程序設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸方面的問題，GPS模塊與單片機(jī)進(jìn)行通信把信息數(shù)據(jù)傳入單片機(jī)，單片機(jī)把數(shù)據(jù)放入其外部緩存，無線數(shù)據(jù)傳輸模塊再將數(shù)據(jù)從單片機(jī)緩存區(qū)中取出放入自己的數(shù)據(jù)寄存器然后打包發(fā)送，這之間遇到的問題是數(shù)據(jù)傳輸過程中的格式問題。NRF905在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時是先把數(shù)據(jù)放入數(shù)組里再進(jìn)行傳輸并且它只能以十六進(jìn)制的數(shù)據(jù)形式發(fā)送數(shù)據(jù)，而GPS模塊接收到的數(shù)據(jù)雖然是16進(jìn)制的，但沒有添加0x標(biāo)志，這樣NRF905發(fā)送出的數(shù)據(jù)就會是亂碼。我們采取的解決方案就是把接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行從16進(jìn)制到ASCII碼的整形，這樣數(shù)據(jù)就有了統(tǒng)一格式，問題也得到了解決。其次就是時序匹配的問題，單片機(jī)從串口接收GPS數(shù)據(jù)的速度是很快的，一次5串GPS代碼，而且每串代碼從80位到96位長度不等，屬于一種批量不定長數(shù)據(jù)傳輸，而NRF905的最大發(fā)送數(shù)據(jù)的位寬是32位，而且發(fā)送數(shù)據(jù)前要進(jìn)行SPI總線讀寫時序配置，這樣就會有一個數(shù)據(jù)發(fā)送的延遲。所以我們需要切割數(shù)據(jù)，并且注意發(fā)送速度與接收速度的匹配，如果發(fā)的太快，接收部分接收到的數(shù)據(jù)就會是亂碼，如果發(fā)的太慢就會丟失有效數(shù)據(jù)，降低數(shù)據(jù)的有效率（因?yàn)閱纹瑱C(jī)的片外數(shù)據(jù)緩存是有限制的，一旦占滿了就會被新的數(shù)據(jù)覆蓋，也就是說數(shù)據(jù)如果不及時取出就會被新的數(shù)據(jù)覆蓋，而新的數(shù)據(jù)不一定是有效數(shù)據(jù)）。我們通過不斷更改延時直到傳輸不會再一直出現(xiàn)亂碼。

2.軟件設(shè)計(jì)過程中遇到的問題及解決方法。在軟件設(shè)計(jì)過程中，最棘手的問題是打開現(xiàn)存的串口，并且接收下位機(jī)發(fā)送給PC的定位數(shù)據(jù)方面。先期由于沒有接觸過串口編程，所以在這個模塊方面還是摸索了很長時間，最后通過查閱資料，終于解決了問題?，F(xiàn)列舉此模塊代碼如下： BOOL SetSerielPort

（char * szPort，int rate，int checkBits，int bitSize，int stopbits）

{

BOOL istrue=FALSE；

m_hCom=CreateFile（szPort，

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，0，NULL，OP

EN_EXISTING，F(xiàn)ILE_ATTRIBUTE_NORMAL|

FILE_FLAG_OVERLAPPED，NULL）；

if（ m_hCom == INVALID_HANDLE_VALUE ）

{

MessageBox（“串口com創(chuàng)建失敗”）；

return FALSE；

}

DCB dcb；

ZeroMemory（dcb，sizeof（DCB））；

dcb.DCBlength=sizeof（dcb）；

dcb.BaudRate=rate；

dcb.ByteSize=bitSize；

dcb.Parity=checkBits；

dcb.StopBits=stopbits；

dcb.fBinary=TRUE；

dcb.fParity=FALSE；

istrue=SetCommState（m_hCom，dcb）；

if （！istrue）

{

MessageBox（“串口設(shè)置失敗”）；

m_hCom=NULL；

return FALSE；

}

COMMTIMEOUTS comTimeOut；

comTimeOut.ReadIntervalTimeout=10；

// 將超時參數(shù)寫入設(shè)備控制

istrue=SetCommTimeouts（m_hCom，comTimeOut）；

if（！istrue）

{

MessageBox（“超時時間設(shè)置失?。　保?；

m_hCom=NULL；

return FALSE；

}

SetupComm（m_hCom，1024，512）；

istrue=PurgeComm（m_hCom，PURGE_TXABORT|PURGE

_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXABORT）；

if（！istrue）

{

MessageBox（“緩沖區(qū)數(shù)據(jù)清除失?。　保?；

m_hCom=NULL；

return FALSE；

}

return TRUE；

三、研究成果的前景展望

如果考慮改進(jìn)系統(tǒng)以便在校園內(nèi)投入使用，可以考慮更換傳輸模塊，把局域無線數(shù)據(jù)傳輸模塊更換為基于網(wǎng)絡(luò)的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊并做相應(yīng)的開發(fā)研究，本系統(tǒng)是可以作為一個校園車輛定位系統(tǒng)而投入實(shí)際使用的，至于上位機(jī)軟件也是可以根據(jù)需要而更換數(shù)據(jù)庫的。