卫星导航技术的飞速发展已逐渐取代了无线电导航,天文导航等传统导航技术,而成为一种普遍采用的导航定位技术,并在精度,实时性,全天候等方面取得了长足进步.现不仅应用于物理勘探,电离层测量和航天器导航等诸多民用领域,在军事领域更是取得了广泛的应用--在弹道导弹,野战指挥系统,精确弹道测量以及军用地图快速测绘等领域均大量采用了卫星导航定位技术.有鉴于卫星导航技术在民用和军事领域的重要意义,使其得到了许多国家的关注.我国也于2000年10月31日和12月21日成功发射了第一颗和第二颗导航定位试验卫星并建立了我国第一代卫星导航定位系统--"北斗导航系统",但由于起步晚也没有得到广泛应用.目前在我国应用最多的还是美国的GPS系统.本文就针对当前比较普及的GPS系统,对其卫星定位信息的接收及其定位参数提取的实现方法予以介绍.
定位信息的接收
通常GPS定位信息接收系统主要由GPS接收天线,变频器,信号通道,微处理器,存储器以及电源等部分组成.由于GPS定位信息内容较少,因此多用RS-232串口将定位信息(NEMA0183语句)从GPS接收机传送到计算机中进行信息提取处理.从串口读取数据有多种方法,在此直接使用 Win32 API函数对其进行编程处理.在Windows下不允许直接对硬件端口进行控制操作,所有的端口均被视为"文件",因此在对串口进行侦听之前需要通过打开文件来打开串口,并对其进行相关参数配置:
m_hCom=CreateFile("COM1",GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL); file://以异步方式打开COM1口
SetCommMask (m_hCom, EV_RXCHAR ) ; file://添加或修改Windows所报告的事件列表
SetupComm (m_hCom,READBUFLEN/*读缓冲*/,WRITEBUFLEN/*写缓冲*/); // 初始化通讯设备参数
// 清除缓冲信息
PurgeComm (m_hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR) ;
// 对异步I/O进行设置
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = MAXDWORD ; file://接收两连续字节的最大时间间隔
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier =0; file://接收每字节的平均允许时间
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 0 ; file://接收时间常数
SetCommTimeouts (m_hCom , &CommTimeOuts) ;
file://获取并设置串口
GetCommState ( m_hCom, &dcb) ;
dcb.BaudRate = CBR_4800;
dcb.ByteSize = 8;
dcb.Parity = ODDPARITY;
dcb.StopBits = ONESTOPBIT ;
SetCommState( m_hCom, &dcb);
在成功打开并设置通讯口后,可采取轮询串口和事件触发两种方式对数据进行接收处理,本文在此采取效率比较高的事件触发方式进行接收处理,通过等待EV_RXCHAR事件的发生来启动ReadFile函数完成对GPS定位信息的接收:
while(true){
WaitCommEvent (m_hCom,&dwEvtMask,NULL);
if (dwEvtMask&EV_RXCHAR == EV_RXCHAR)
if(ComStat.cbInQue>0)
ReadFile(m_hCom,m_readbuf,ComStat.cbInQue,&nLength,&olRead);
}
提取定位数据
GPS接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中.前面的代码只负责从串口接收数据并将其放置于缓存,在没有进一步处理之前缓存中是一长串字节流,这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的.因此,必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来,将其转化成有实际意义的,可供高层决策使用的定位信息数据.同其他通讯协议类似,对GPS进行信息提取必须首先明确其帧结构,然后才能根据其结构完成对各定位信息的提取.对于本文所使用的GARMIN GPS天线板,其发送到计算机的数据主要由帧头,帧尾和帧内数据组成,根据数据帧的不同,帧头也不相同,主要有"$GPGGA","$GPGSA","$GPGSV"以及"$GPRMC"等.这些帧头标识了后续帧内数据的组成结构,各帧均以回车符和换行符作为帧尾标识一帧的结束.对于通常的情况,我们所关心的定位数据如经纬度,速度,时间等均可以从"$GPRMC"帧中获取得到,该帧的结构及各字段释义如下:

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