基于PXA270嵌入式開發(fā)板的GPS定位系統(tǒng)設(shè)計

將GPS與嵌入式技術(shù)融合在一起，形成一個嵌入式的地理平臺，是當(dāng)前GPS領(lǐng)域的一個重要趨勢。本文是在PXA270嵌入式開發(fā)板和GPS模塊上開發(fā)實現(xiàn)的。在Linux下的嵌入式開發(fā)環(huán)境中，利用C++設(shè)計完成定位。嵌入式系統(tǒng)利用軟件設(shè)計主要完成GPS定位信號的處理、電子地圖的移植、地球坐標(biāo)的轉(zhuǎn)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(shè)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(biāo)轉(zhuǎn)換、電子地圖的顯示等功能。軟件設(shè)計流程如圖1所示。

2 嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)鍵代碼如下：



2．2 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
GPS模塊輸出的地理坐標(biāo)是WGS-84坐標(biāo)系。而國內(nèi)地圖一般是以54北京坐標(biāo)系作高斯-克呂格平面投影。所以必須作一個坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，即將GPS坐標(biāo)(WGS-84坐標(biāo)系)轉(zhuǎn)換到電子地圖坐標(biāo)(54北京坐標(biāo)系)。坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的具體步驟如下：
(1)空間直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成國家大地坐標(biāo)，國家大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成地圖平面坐標(biāo)。



(2)由于x，y的具體推算過程復(fù)雜，這里就不全部列舉，其結(jié)果如下

(3)地圖平面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成屏幕坐標(biāo)。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(biāo)分別為



2．3 電子地圖重構(gòu)
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(gòu)。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(jié)束語
由于本系統(tǒng)軟硬件平臺有較強的升級能力，許多指標(biāo)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(zhuǎn)換，需要一系列復(fù)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(zhǔn)確性。