關于ARM-Linux平臺下GPS信號的采集探究

　定位和導航是很多便攜移動設備以及汽車電子設備的重要功能之一，所以GPS在上述設備中得到了廣泛的應用?；?a target='_blank' class='arckwlink_none'>ARM-Linux的嵌人式平臺以其開放性、安全性、健壯性和穩(wěn)定性越來越成為各種便攜設備和車載導航設備的主要開發(fā)平臺。如何實現GPS模塊和嵌人式ARM-Linux平臺之間的通信成了實現系統(tǒng)定位導航的基礎。
　　本文主要研究GPS模塊與ARM-Linux平臺之間采用異步串行傳送方式進行數據傳送的問題，利用多線程編程技術實現GPS信號采集與處理，并介紹了一種WGS坐標向地方坐標的轉換方法。與GPS通信可選的協議有很多種，目前普遍采用的是NMEA-0183通信協議。
　　1 NMEA-0183通信協議
　　NMEA-0183協議［1］是為了在不同的GPS導航設備中建立統(tǒng)一的海事無線電技術委員會（BTCM）標準，由美國國家海洋電子協會NMEA（National Marine Electronics Association）制定的通信協議，其中規(guī)定了海用和陸用GPS接收設備輸出的定位位置數據、時間、衛(wèi)星狀態(tài)、接收機狀態(tài)等信息。除NMEA-0183協議之外，還有差分用的RTCMSC-104格式，各個廠商互不兼容的二進制格式等，但以NMEA-0183使用最廣泛。為實現ARM-LINUX平臺與GPS之間的通信，應清楚協議規(guī)定的GPS輸出的數據格式和報文。NMEA-0183規(guī)定的格式如下：
　　波特率：4 800 b/s
　　數據位：8 bit
　　奇偶校驗：無
　　開始位：1 bit
　　停止位：1 bit
　　報文格式：報文的語句串（十進制ASCII碼）格式全部信息如圖1。
　　
　　圖1中具體內容：＄為串頭，表示串開始；GP為交談識別符。XXX為語句名，NMEA規(guī)定的常用語句有以下6種：GGA，衛(wèi)星定位信息；GLL，地理位置-經度和緯度；GSA，GNSS DOP偏差信息，說明衛(wèi)星定位的信號的優(yōu)劣情況；GSV，GNSS天空范圍內的衛(wèi)星；RMC，最基本的GNSS信息，指能夠達到定位目的的基本信息等語句。ddd為數據字段，字母或數字，“，”為域分隔符；*表示串尾；hh表示＄與*之間所有字符代碼的校驗和；為回車控制符；為換行控制符。
　　在實際的GPS應用中，并不會用到NMEA的全部信息，而是根據具體的需要，從中選取有用的信息，忽略其余的信息內容。下面以GPRMC語句為例來介紹。該語句包含時間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一般的導航需求。GPRMC語句的結構為：＄GPRMC，《1》，《2》，《3》，《4》，《5》，《6》，《7》，《8》，《9》，《10》，《11》，*hh。
　　數據區(qū)說明如下：
　?。?）UTC時間，hhmmss.sss（時分秒。毫秒）格式；
　　（2）定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位；
　?。?）緯度ddmm.mmmm （度分）格式（前面的0也將被傳輸）；
　　（4）緯度半球N（北半球）或S（南半球）；
　?。?）經度dddmm．mmmm（度分）格式（前面的0也將被傳輸）；
　?。?）經度半球E（東經）或W（西經）；
　?。?）地面速率（000．0～999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸）；
　?。?）地面航向（000.0～359．9度，以真北為參考基準，前面的0也將被傳輸）；
　?。?）UTC日期，ddmmyy（日月年）格式；
　?。?0）磁偏角（000．0～180．0度，前面的0也將被傳輸）；
　?。?1）磁偏角方向，E（東）或W（西）。