摘要：描述了GPS與手持終端串口通信的方法，并在WinCE6．0操作系統(tǒng)下提取GPS的定位信息，采用NMEA-0183通信協(xié)議中的RMC數(shù)據(jù)格式進行解析。簡述了GIS概念，并介紹了GPS在GIS方面的應用。
關鍵詞：GPS；串口通信；定位；GIS
GPS(Global Position Svstem)即全球定位系統(tǒng)，是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)，其主要目的是用來為陸、海、空3大領域提供實時、全天候及全球性導航服務，具有高精度和自動測量的特點。利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和精密定位。隨著GPS的發(fā)展和完善其應用層面日益增大，嵌入式GPS的手持終端應運而生。而今，人們對生活智能化提出了更高的要求，使其在GIS領域上的應用得到了廣泛關注。例如智慧城市、旅游導航等。用戶可以手持帶有GPS的MID實時獲取位置、時間信息，實現(xiàn)定位導航功能?；贕PS的特性，文中介紹了GPS定位信息的提取方法，包括與MID串口通信的實現(xiàn)過程，并對獲取的數(shù)據(jù)信號通過相關的協(xié)議進行解析。最后探討了嵌入式GPS在導游中的應用。GPS還將在更多領域上得到應用，為人們的生活提供更大的方便。服務人性化、生活智能化將逐步實現(xiàn)。
1 GPS信號解析協(xié)議
GPS信號通過串口以NMEA-0183標準格式輸出，NMEA-0183通信協(xié)議，提供6種數(shù)據(jù)格式，分別是GGA，GLL，GSA，GSV，RMC，VTG。在此主要介紹RMC格式數(shù)據(jù)。
$GPRMC是GPS推薦的最短數(shù)據(jù)，其幀結構為：
$GPRMC，<1>．<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11><CR><LF>
字段0：$GPRMC，語句ID，表明該語句為Recommended Minimum Specific GPS／TRANSIT Data(RMC)推薦最小定位信息。GP為信息來源，RMC為句型識別符
字段1：UTC時間，hhmmss．sss格式
字段2：狀態(tài)，A=定位，V=未定位
字段3：緯度ddmm．mmmm，度分格式(前導位數(shù)不足則補0)
字段4：緯度N(北緯)或S(南緯)
字段5：經(jīng)度dddmm．mmmm，度分格式(前導位數(shù)不足則補0)
字段6：經(jīng)度E(東經(jīng))或W(西經(jīng))
字段7：速度，節(jié)，Knots
字段8：方位角，度
字段9：UTC日期，DDMMYY格式
字段10：磁偏角，(000-180)度(前導位數(shù)不足則補0)
字段11：校驗值
<CR><LF>：該幀數(shù)據(jù)的結束標識符
對接收到的數(shù)據(jù)進行解析后即可獲得經(jīng)緯度、速度、時間等信息，從而實現(xiàn)GPS定位信息的提取。
2 GPS軟件流程圖
目前MID主要使用Android操作系統(tǒng)，然而相比Android系統(tǒng)，WinCE操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性相對更高，技術更加成熟。本文將介紹在WinCE 6．0操作系統(tǒng)下GPS信號的提取與解析。GPS軟件流程圖如圖1所示。
首先打開串口進行串口的初始化，配置串口的參數(shù)，根據(jù)硬件配置，默認設置串口為COM4口，比特率為9 600 bit／s，完成所有初始化工作后，啟動監(jiān)聽線程，監(jiān)聽串口上所有的輸入數(shù)據(jù)，當接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行保存，若無數(shù)據(jù)，則繼續(xù)監(jiān)聽。系統(tǒng)1 s定時觸發(fā)事件，若數(shù)據(jù)存在，則對接收到的數(shù)據(jù)按照NMEA0183協(xié)議解析，從而顯示在用戶界面上。
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3 GPS定位信息提取與解析
3．1 GPS讀取MID串口數(shù)據(jù)流程圖
首先創(chuàng)建串口的讀線程，然后進行串口的監(jiān)聽，等待指定瀆事件的發(fā)生。如果有可讀數(shù)據(jù)則讀串口，對接收到的事件進行數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)讀取流程圖如圖2所示。
3．2 串行端口數(shù)據(jù)通信
1)打開串行端口
通過調用CreateFile函數(shù)打開串行端口
m_hComm=CreateFile (Port，GENERIC_READ1GENERIC_WRITE，0，0，OPEN_EXISTING，0，0)。這個函數(shù)的返回值是已打開串行端口的句柄值。
2)串行端口通信配置
串口打開后．需對串口進行配置。用GetCommState函數(shù)獲得當前打開的串口參數(shù)，然后根據(jù)需要修改DCB的成員變量，用SetCommState函數(shù)來設置新的串口參數(shù)。
3)設置狀態(tài)參數(shù)
SetCommMask(m_hComm，EV_RXCHAR)；
4)設置超時參數(shù)
為防止程序陷入循環(huán)狀態(tài)，需要設置超時值。
5)讀寫串口通信
fReadState=ReadFiie(m_hComm，data，length，&dwLength，NULL)：／／從串口讀取數(shù)據(jù)
fWriteState=WriteFile(m_hComm，buf，dwCharToWrite*sizeof(char)，&dwBytesWritten，NULL)；／／向串口寫入數(shù)據(jù)
6)通信結束關閉串口
函數(shù)CloseHandle(m_hComm)用來關閉串口。當串口獲取GPS接收機數(shù)據(jù)信號后，需要根據(jù)NMEA-0183通信協(xié)議解析GPS數(shù)據(jù)，獲取移動目標當前的格林尼治時間和位置，而我國的標準時間需在格林尼治時間上加上8小時。
GPS使用的坐標系為WGS_84坐標系，而我國通常使用的是國家坐標系，如北京54國家坐標系，因此需要進行坐標轉換。GPS在與MID通信過程中可通過串口每秒發(fā)送10條數(shù)據(jù)。實際應用中可根據(jù)需要解析所需定位數(shù)據(jù)。
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4 軟件測試
首先，在開發(fā)平臺上對程序進行編譯成功后，然后同步到硬件平臺上，并運行該軟件，實現(xiàn)串口打開，使接收機處于工作狀態(tài)，同時獲取GPS數(shù)據(jù)，最終顯示在數(shù)據(jù)信息框中。
GPS數(shù)據(jù)信息采集程序運行如圖3所示。
5 嵌入式GPS在GIS上的應用
5．1 GIS簡介
GIS(Geographic Information System)地理信息系統(tǒng)是上世紀60年代興起的技術，經(jīng)過40余年的發(fā)展，GIS技術已趨成熟，現(xiàn)在已進入推廣和普及應用階段。GIS是一項以計算機為基礎的新興技術，同繞著這項技術的研究、開發(fā)和應用形 成了一門交叉性、邊緣性的學科，是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)，在計算機軟硬件支持下，它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理、對數(shù)據(jù)的有效管理、研究各種空間實體及相互關系。通過對多因素的綜合分析，它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息，并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理的結果。
隨著嵌入式GPS的出現(xiàn)，GIS的應用領域也得到了新的擴展。例如車載導航定位系統(tǒng)的實現(xiàn)，其大大方便了出行者，改善了交通狀況。而隨著城市的快速發(fā)展，我國提出了智慧城市的方案。目前宣布準備或正在規(guī)劃和計劃建設智慧城市的有北京、上海、廣州、南京、沈陽、武漢、合肥、昆明、無錫、昆山、富陽、雙流等。而其中上海在智慧城市的建設中引領風騷。其涉及領域之廣可及智慧安防，醫(yī)療，交通，校園，節(jié)能等。這將成為GIS發(fā)展的新領域。因此，嵌入式GPS在GIS上的應用具有很大的發(fā)展前景。
5．2 嵌入式GPS在導游中的應用
隨著旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，傳統(tǒng)的導游解說式旅游已經(jīng)不能滿足游客的需求。人們更希望自主游玩兒，而不是跟著導游走馬觀花，然而對于景區(qū)的陌生常常又會給游客帶來困擾，不能隨心所欲。此時GPS定位在GIS上的應用即可解決這一問題。以游樂園為例，游客即可進行自主游玩。
如圖4所示，游客手持帶有GPS的手持終端進入游樂園，當游客進入一個區(qū)域時，這里假設游客進入城堡區(qū)，通過GPS定位，此時手持終端將自動彈出界面，告知游客處于城堡區(qū)，而在城堡區(qū)界面中將設有幾個窗口，分別標有城堡區(qū)中各城堡的名稱，如白雪公主城堡、灰姑娘城堡、美女與野獸城堡等。用戶挑選自己感興趣的城堡點擊進入界面，此時便可查看相關城堡圖片，閱讀相關資訊等。游客便可根據(jù)喜好判斷是否前去游玩兒。
6 結束語
文中對GPS定位信息的提取進行了介紹。隨著GPS的發(fā)展，嵌入式GPS的手持終端得到了廣泛應用。在我國，智慧城市的提出又將帶來嵌入式GPS在GIS領域上新的應用，具有美好的發(fā)展前景。
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