基于PXA270嵌入式開發(fā)板的GPS定位系統(tǒng)設計

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

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(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
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。