基于ARM和WINCE的便攜式差分GPS導航定位系統(tǒng)設計及

2.2 設置HC12參數(shù)

通過串口建立差分GPS模塊與ARM或PC機的連接，借助NMEA0183指令，通過任意一串口均可以設置HC12?？捎瞄_發(fā)軟件串口通信區(qū)“發(fā)送”命令按鈕或串口助手軟件(WINCE或WINXP均可)進行通信，首先設置接收機應用模式為SBAS，再設置串口通信波特率、串口輸出的NMEA語句及輸出速率，最后設置最大差分齡期和衛(wèi)星仰角。

差分GPS模塊串行通訊參數(shù)為：波特率=19200，數(shù)據(jù)位=8位，停止位=1位，無奇偶校驗。通過串口建立ARM和GPS的連接，GPS加電后便自動搜索衛(wèi)星，并通過串口以每秒1次的頻率向ARM發(fā)送GPRMC格式的定位信息，在定位信息有效后ARM便可以提取所需要的定位信息。

2.3 讀取串口

獲取GPS導航數(shù)據(jù)實際上就是通過串口讀取HC12輸出的NMEA格式數(shù)據(jù)的過程，下面介紹WINCE下讀取串口程序的開發(fā)過程。

2.3.1 打開串口

點擊“打開”按鈕，進入此按鈕的消息響應函數(shù)，函數(shù)中執(zhí)行打開串口和串口參數(shù)配置等操作。首先調(diào)用CreateFile()函數(shù)打開指定的端口，接著對串口進行參數(shù)配置，包括波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、奇偶校驗等。參數(shù)設置過程為：先調(diào)用GetCommState()獲取串口的當前配置，得到結(jié)構(gòu)體DCB(Device Control Block，設備控制塊)的指針，通過它給DCB結(jié)構(gòu)體賦值，然后傳給SetCommState()函數(shù)對串口進行配置。

最后設置串口的超時參數(shù)，設置方法與上述參數(shù)設置類似，先通過GetCommTimeouts()得到一個結(jié)構(gòu)體指針，賦值后傳給Set Comm Time outs()進行設置。

2.3.2 接收數(shù)據(jù)

串口打開后，自動開始接收，函數(shù)中調(diào)用了CreateThread()開辟了一個線程，用于接收串口數(shù)據(jù)。由于接受過程需要調(diào)用WaitCommEven()函數(shù)來不停地等待數(shù)據(jù)到來事件，會致使程序無法響應其他操作，因此采用開辟線程的辦法來防止信息擁堵。

圖4所示為接收串口數(shù)據(jù)的線程中執(zhí)行的操作流程。程序?qū)崿F(xiàn)了串口數(shù)據(jù)的接收，并把接收到的數(shù)據(jù)傳遞給Dig類，用于后期進行定位信息提取及顯示等操作。

2.4 提取定位數(shù)據(jù)

NMEA-0183通信標準的輸出數(shù)據(jù)采用的是ASCⅡ碼，主要有GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VCT等不同的結(jié)構(gòu)，每種類型的幀均是以“$”開頭，然后是兩個字母的“識別符”和3個字母的“語句名”組成ID信息頭，接著就是以逗號分割的數(shù)據(jù)體，末尾為校驗和，以回車換行符結(jié)束。本設計只關(guān)心日期、時間、經(jīng)緯度、地面速度等，選用GPRMC語句，表1中對該語句結(jié)構(gòu)作了詳細說明，按圖5所示的流程即可完成GPS數(shù)據(jù)的提取。注意在編寫程序中不要出現(xiàn)m_strRecv[i+k](k>0)這樣的表達式，例如以(m_strDataReceived[i]==‘$’m_strDataReceived[i+3]==‘R’)為判斷條件來提取ID頭，容易造成超出數(shù)組元素個數(shù)的錯誤。

3 系統(tǒng)實驗及精度分析

實驗地點選在運動場場開闊處，先采用靜態(tài)內(nèi)符合法進行精度測試。連接差分GPS天線，給系統(tǒng)上電，運行開發(fā)軟件，設置好串口參數(shù)，打開串口COM2，待差分GPS模塊進入穩(wěn)定差分定位后開始保存數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)約3 000組，用MATLAB處理采集數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖6所示。

導航定位等功能測試：手持該系統(tǒng)進行直線和圓形運動，觀察海圖區(qū)域航跡向軌跡形狀;設定1個目標點，畫半徑為200米的圓并設置航線，分別按直線和曲線前進，觀察距離、偏離、方位等參數(shù)變化;對海圖進行放大、縮小和平移，分別點選本艦居中和目標居中，觀察海圖顯示變化。

測試表明，終端軟件能平穩(wěn)地運行在嵌入式WINCE5.0系統(tǒng)上，操作界面簡潔、直觀、實用、功能全面，具有良好的實時性和準確性，系統(tǒng)定位精度(2DRMS)優(yōu)于1 m。

4 結(jié)束語

文中基于ARM硬件平臺，以WINCE為嵌入式操作系統(tǒng)，在Visual Studio2008下開發(fā)了串口通信導航數(shù)據(jù)軟件，通過串行接口實現(xiàn)差分GPS模塊與ARM之間的通信，構(gòu)建了一個體積小、功耗低、功能全面的便攜式差分GPS導航定位系統(tǒng)，并給出了詳細的硬件和軟件設計實現(xiàn)。實驗表明：該系統(tǒng)能實時顯示精度較高、持久有效的GPS定位數(shù)據(jù)，具有重要的實用價值和一定的參考意義。