基于GPS的公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的研究
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1 嵌入式公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)
1.1 基于GPS公交自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的原理概述
本文提出的新型公交車自動(dòng)報(bào)站系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。通過(guò)GPS接收機(jī)接收GPS工作衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，從而解算出車輛目前的經(jīng)、緯度等信息；根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)計(jì)算出公交車的實(shí)時(shí)坐標(biāo)，將其與站點(diǎn)坐標(biāo)相比較，當(dāng)公交車駛?cè)胝军c(diǎn)一定距離范圍內(nèi)時(shí)，不用人工干預(yù)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)站。將位置信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中電子矢量地圖進(jìn)行匹配，根據(jù)公交車位置的不同，LCD顯示屏上顯示不同的公益信息、廣告信息和景點(diǎn)信息等。在離站、到站和拐彎點(diǎn)閾值范圍內(nèi)語(yǔ)音提示的同時(shí)，在顯示屏上顯示同類信息，給乘客一種全方位的提示與服務(wù)。
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1.2 GPS的定位原理
本裝置的定位系統(tǒng)使用GPS接收機(jī)進(jìn)行自主定位，GPS接收模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，將GPS信號(hào)的數(shù)據(jù)流提取出來(lái)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的字符串操作就可以分別找出GPS信號(hào)中的經(jīng)度、緯度以及相應(yīng)的格林威治時(shí)間（該時(shí)間加上8小時(shí)即為我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)）等定位信息。在實(shí)際開發(fā)中，GPS接收機(jī)根據(jù)從三顆以上衛(wèi)星發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)計(jì)算出自身所處的位置，完成定位。
GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交匯的方法，確定待測(cè)點(diǎn)的位置。如圖2所示，假設(shè)t時(shí)刻在地面待測(cè)點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測(cè)定GPS信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)間△t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其他數(shù)據(jù)可以確定以下四個(gè)方程式：
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由以上四個(gè)方程即可解算出待測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)x、y、z及鐘差；GPS模塊再由此得到經(jīng)緯度、時(shí)間等信息；最后將這些信息通過(guò)串口以GPS信息的形式發(fā)送出去。
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1.3 GPS信息格式
通常GPS模塊支持兩種格式:二進(jìn)制消息格式和NMEA-0183 ASCII消息格式。前者的通信協(xié)議為 9600b/s、無(wú)校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位；后者的通信協(xié)議為4800b/s、無(wú)校驗(yàn)、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位。由于NMEA-0183 ASCII格式直觀、易于識(shí)別及應(yīng)用,因此本設(shè)備采用ASCII格式。
系統(tǒng)接收到的GPS數(shù)據(jù)主要由幀頭、幀尾和幀內(nèi)數(shù)據(jù)組成。根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同，幀頭也不相同，主要有＄GPGGA、＄GPGSA、＄GPGSV以及＄GPRMC等。這里選用推薦的＄GPRMC。各類數(shù)據(jù)幀分別包含了不同的信息，在此列舉出＄GPRMC的各項(xiàng)含義：
＄GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，*hh
<1>當(dāng)前位置的格林威治時(shí)間，格式為hhmmss。
<2>狀態(tài)，A為有效位置，V為非有效接收警告，即當(dāng)前天線視野上方的衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于３顆。
<3>緯度，格式為ddmm.mmmm。
<4>標(biāo)明南北半球，N為北半球、S為南半球。
<5>徑度，格式為dddmm．mmmm。
<6>標(biāo)明東西半球，E為東半球、W為西半球。
<7>地面上的速度，范圍為000.0節(jié)～999.9節(jié)(1節(jié)=1.852km/h)。
<8>方位角，范圍為000.0度～359.9度。
<9>日期，格式為ddmmyy。
<10>地磁變化，從000.0度～180.0度。
<11>地磁變化方向，為E或W。
由于幀內(nèi)各數(shù)據(jù)段由逗號(hào)分割，因此在處理緩存數(shù)據(jù)時(shí)一般通過(guò)搜尋ASCII碼“＄”來(lái)判斷是否是幀頭。在對(duì)幀頭的類別進(jìn)行識(shí)別后，再通過(guò)對(duì)所經(jīng)歷逗號(hào)個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)判斷出當(dāng)前正在處理的是哪一種定位導(dǎo)航參數(shù)，并做出相應(yīng)處理。
評(píng)論