基于GPS的校園巡航定位系統模型設計

【摘 要】項目采用基于NMEA-0183協議的GPS模塊作定位的數據采集部分，設計制作出一套能夠實現校園定位的系統模型，為日后學校繼續深入研究校園GPS應用指明研究方向，奠定算法基礎，以便日后加以改進后能正式投入應用，或應用于校園導航或應用于校園車輛監控。

【關鍵詞】GPS；校園巡航定位系統；設計

一、GPS校園巡航定位系統硬件設計方案

我們設計了一套硬件系統，發送模塊作為手持終端，接收模塊接收手持終端傳來的數據并送至PC，在PC軟件界面中觀察手持終端的位置信息，從而實現定位功能。硬件設計方案如下圖所示：

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

二、項目研究過程中的難點及解決途徑，應用的關鍵技術

1.硬件設計過程中遇到的問題及解決方法。硬件程序設計中的難點是數據傳輸方面的問題，GPS模塊與單片機進行通信把信息數據傳入單片機，單片機把數據放入其外部緩存，無線數據傳輸模塊再將數據從單片機緩存區中取出放入自己的數據寄存器然后打包發送，這之間遇到的問題是數據傳輸過程中的格式問題。NRF905在進行數據傳輸時是先把數據放入數組里再進行傳輸并且它只能以十六進制的數據形式發送數據，而GPS模塊接收到的數據雖然是16進制的，但沒有添加0x標志，這樣NRF905發送出的數據就會是亂碼。我們采取的解決方案就是把接收到的數據進行從16進制到ASCII碼的整形，這樣數據就有了統一格式，問題也得到了解決。其次就是時序匹配的問題，單片機從串口接收GPS數據的速度是很快的，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據傳輸，而NRF905的最大發送數據的位寬是32位，而且發送數據前要進行SPI總線讀寫時序配置，這樣就會有一個數據發送的延遲。所以我們需要切割數據，并且注意發送速度與接收速度的匹配，如果發的太快，接收部分接收到的數據就會是亂碼，如果發的太慢就會丟失有效數據，降低數據的有效率（因為單片機的片外數據緩存是有限制的，一旦占滿了就會被新的數據覆蓋，也就是說數據如果不及時取出就會被新的數據覆蓋，而新的數據不一定是有效數據）。我們通過不斷更改延時直到傳輸不會再一直出現亂碼。

2.軟件設計過程中遇到的問題及解決方法。在軟件設計過程中，最棘手的問題是打開現存的串口，并且接收下位機發送給PC的定位數據方面。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。現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，FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|

FILE_FLAG_OVERLAPPED，NULL）；

if（ m_hCom == INVALID_HANDLE_VALUE ）

{

MessageBox（“串口com創建失敗”）；

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（“串口設置失敗”）；

m_hCom=NULL；

return FALSE；

}

COMMTIMEOUTS comTimeOut；

comTimeOut.ReadIntervalTimeout=10；

// 將超時參數寫入設備控制

istrue=SetCommTimeouts（m_hCom，comTimeOut）；

if（！istrue）

{

MessageBox（“超時時間設置失敗！”）；

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（“緩沖區數據清除失敗！”）；

m_hCom=NULL；

return FALSE；

}

return TRUE；

三、研究成果的前景展望

如果考慮改進系統以便在校園內投入使用，可以考慮更換傳輸模塊，把局域無線數據傳輸模塊更換為基于網絡的無線數據傳輸模塊并做相應的開發研究，本系統是可以作為一個校園車輛定位系統而投入實際使用的，至于上位機軟件也是可以根據需要而更換數據庫的。