【正文】 定位， 3=3D 定位 3 PRN 碼（偽隨機(jī)噪聲碼），正在用于解算位置的衛(wèi)星號(hào)（ 01~32，前面的 0 也將被傳輸）。 Sensor Status Information（ PGRMT）工作狀態(tài)信息 $PGRMT,1,2,3,4,5,6,7,8,9*hhCRLF 1 產(chǎn)品型號(hào)和軟件版本（數(shù)據(jù)長(zhǎng)度可變，如 “GPS 15L/15H VER ” ） 2 ROM 校驗(yàn)測(cè)試， P=通過(guò)， F=失敗 3 接收機(jī)不連續(xù)故障， P=通過(guò)， F=失敗 4 存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)， R=保持， L=丟失 5 時(shí)鐘的信息， R=保持， L=丟失 6 振蕩器不連續(xù)漂移， P=通過(guò)， F=檢測(cè)到過(guò)度漂移 7 數(shù)據(jù)不連續(xù)采集， C=正在采集，如果沒(méi)有采集則為空 8 GPS 接收機(jī)溫度，單位為攝氏度 9 GPS 接 收機(jī)配置數(shù)據(jù)， R=保持， L=丟失 注：本語(yǔ)句每分鐘發(fā)送一次，與所選擇的波特率無(wú)關(guān)。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 24 第五章 總體設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì)概述 從一般導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)上看， 基 于 QT 的 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)軟件是 GPS 定位導(dǎo)航系統(tǒng)中重要組成部分，這些系統(tǒng)將 GPS 的主要功能即 GPS 數(shù)據(jù)接收、處理，數(shù)字地圖顯示、查詢(xún)及地圖匹配功能融合在一起。在電子地圖制作方面，采用 shapefile矢量數(shù)據(jù)為電子地圖數(shù)據(jù)格式，根據(jù) shapefile 數(shù)據(jù)格式，自行設(shè)計(jì)各種類(lèi)來(lái)讀取、管理shapefile 矢量數(shù)據(jù)，并在視圖上顯示。 Shapefile 是一種無(wú)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的地理信息系統(tǒng)文件，存儲(chǔ)非拓?fù)淇臻g要素的幾何和屬性信息，空間幾何是包括一系列矢量坐標(biāo)的圖形。每個(gè)變長(zhǎng)度記錄是由固定長(zhǎng)度的記錄頭和接著的變長(zhǎng)度記錄內(nèi)容組成。 Shapefile 是為存儲(chǔ)空間地理信息而設(shè)計(jì)，對(duì)于普通電子地圖來(lái)說(shuō)，比較常用的類(lèi)型是 Point， PolyLine 和 Polygon。比如，上面的文件標(biāo)識(shí)代碼 FileCode， 文件長(zhǎng)度徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 30 FileLen 等，都是為了管理文件自身的數(shù)據(jù)而設(shè)置的，在 Shapefile 主文件中其字節(jié)順序?yàn)閎ig endian；而像地圖的邊界盒范圍值 Xmin 等描述的是地圖數(shù)據(jù)，采用的是 little endian。 Shapefile 存儲(chǔ)單一圖形要素，不同圖形之間沒(méi)有拓?fù)潢P(guān)系，因此讀寫(xiě) shapefile 更容易，數(shù)據(jù)量較 小。圖 1 為程序設(shè)計(jì)總體功能 框架： 圖 1 程序設(shè)計(jì)總體功能框架圖 程序功能分析 shapefile 地圖數(shù)據(jù)，正確顯示導(dǎo)航電子地圖； ：電子地圖的放大、縮小、漫游； 、顯示：設(shè)置圖層顯示方式、圖層刪除等 地圖數(shù)據(jù)讀取功能 GPS 導(dǎo)航定位程序 多線(xiàn)程串口讀取 GPS 數(shù)據(jù)功能 GPS 數(shù)據(jù)提取功能 衛(wèi)星天空視圖功能 地圖操作功能 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 25 ； GPS OEM 板輸出的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效性判別并將所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，并實(shí)時(shí)將當(dāng)前 GPS 數(shù)據(jù)記錄到固定文件中； 態(tài)顯示當(dāng)前位置，并在衛(wèi)星天空分布視圖中實(shí)時(shí)顯示衛(wèi)星分布、經(jīng)緯度、速度、時(shí)間； ，同時(shí)顯示當(dāng)前衛(wèi)星天空分布視圖； ：地圖背景色設(shè)置、 GPS 實(shí)時(shí)記錄文件設(shè)置、地圖縮放比例設(shè)置等 。數(shù)字電子地圖制作是軟件設(shè)計(jì)的一部分，單獨(dú)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，然后將地圖在軟 件中使用。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 22 開(kāi)發(fā)環(huán)境 1. 開(kāi)發(fā)環(huán)境選定 開(kāi)發(fā)的 linux 版本， 發(fā)行版本 附帶的交叉編譯器： ， ， 編譯內(nèi)核和應(yīng)用程序使用 版本的編譯器，編譯 Qtopia 使用的是 版本 qt 界面處使用的是 QT4 create 2 操作系統(tǒng)的選定 選用 版本的 linux 內(nèi)核進(jìn)行裁剪配置得到在開(kāi)發(fā)板所用的 linux 系統(tǒng) 3 處理器選定 S3C6410:32bitARM11 內(nèi)核，標(biāo)準(zhǔn)工作頻率 400MHz 系統(tǒng)時(shí)鐘：內(nèi)部 pll 產(chǎn)生 400MHzcpu 內(nèi)核工作頻率，外部總線(xiàn)頻率 100133MHz LCD 控制器： cpu 內(nèi)置 STN/CSTN/TFT LCD 控制器，支持 1024*768 分辨率以上的各種液晶。其他衛(wèi)星信息將在下一序列的 NMEA0183 語(yǔ)句中輸出。對(duì)于計(jì)算機(jī)相對(duì)有限的存儲(chǔ)能力和有限的屏幕顯示的矛盾解決，要充分利用系統(tǒng)中多種方式的地圖檢索、開(kāi)窗放大、多向漫游、導(dǎo)航視圖以及多窗口設(shè)置 等手段來(lái)解決地圖閱讀。 圖層創(chuàng)作“模板”是對(duì)不同地圖圖型設(shè)計(jì)的規(guī)格，其中最重要的是將空間和屬性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地圖圖形的可視化方法和符號(hào)化參數(shù)的設(shè)置。 在二維電子地圖方面：目前國(guó)內(nèi)比較有代表性是有北京圖為先公司開(kāi)發(fā)的 平臺(tái)，北京靈圖公司開(kāi)發(fā)的 平臺(tái)，還有就是以 Google 為代表的運(yùn)用了美國(guó)衛(wèi)星航拍技術(shù)的 平臺(tái)?，F(xiàn)今，大部分車(chē)載導(dǎo)航電子地圖、個(gè)人電子地圖、地區(qū)電子地圖等都是交互型的電子地圖產(chǎn)品。閱讀型電子地圖一般屬于早期的產(chǎn)品，主要由于沒(méi)有建立空間信息數(shù)據(jù)庫(kù)，或者沒(méi)有數(shù)字地圖可利用，但又急于提供使用，該類(lèi)型電子地圖不能用于查詢(xún)分析，但可在計(jì)算機(jī)屏幕上閱讀。查詢(xún)檢索和分析功能能夠支持從地圖圖形到屬性數(shù)據(jù)和從屬性數(shù)據(jù)到圖形數(shù) 據(jù)的雙向檢索；圖形動(dòng)態(tài)變化功能從開(kāi)窗縮放、瀏覽閱讀等基本功能到底圖動(dòng)畫(huà)功能、多維動(dòng)畫(huà)圖形模擬等；多級(jí)比例尺之間互相轉(zhuǎn)換，可以將屏幕顯示地圖內(nèi)容與當(dāng)前比例完美的匹配，自動(dòng)的對(duì)地圖內(nèi)容進(jìn)行與比例尺相適應(yīng)的取舍或綜合。而兩張不同要素的紙張地圖則不能簡(jiǎn)單的疊加，使用起來(lái)也比較不方便。這些優(yōu)點(diǎn)包括： 、電子地圖的特點(diǎn) 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15 信息豐富、信息量大 電子地圖可包括圖形、圖像、文檔、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等多種形式，不僅可以存儲(chǔ)二維平面圖形，還可以保存三維影像，也可以與視頻、音頻信息相連，數(shù)據(jù)類(lèi)型與數(shù)據(jù)量的可擴(kuò)展性比較強(qiáng) , 電子地圖使用數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)，該介質(zhì)容量可以很大，例如一張光盤(pán)很容易存放幾百?gòu)埖貓D。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。 c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。擴(kuò)展的 ASCII 碼是 0～ 255（ 8 位）。 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 14 b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線(xiàn)上的采樣率為4800Hz。 a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線(xiàn)上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線(xiàn)上接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。用于驅(qū)動(dòng)和連線(xiàn)的改進(jìn)，實(shí)際應(yīng)用中 RS232 的傳輸長(zhǎng)度或者速度常常超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的值。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議；很多 GPIB 兼容的 設(shè)備也帶有 RS232 口。2 2 2 2 2USa d d ta d d tT t t TT t t T t tD = + D D = + D （ 39） 通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸而將測(cè)站 A 的用戶(hù)鐘差送到 B，得到兩個(gè)用戶(hù)的鐘差 ..212 2 1 2 1 2 1( ) ( ) ( )U U U dda a a d dT T T t t t td t t= D D = （ 310） 上式中消除 GPS 衛(wèi)星的時(shí)鐘偏差 StTD ；實(shí)際傳播時(shí)間 21,ddtt是依據(jù)測(cè)站位置和衛(wèi)星位置而求得 { 1122td d dstd d dst T tt T t= + D= + D （ 311） 因此共視用戶(hù)的鐘差： 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 ..21 2 1 2 1( ) ( ) ( )U t tdda d dT t t T Td t t= （ 312） 串口 編程技術(shù) 串口通信程序框圖串口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn) 、地線(xiàn)、控制線(xiàn)等，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。USa d d tT t t T tD = + D (38) 上式即為一站單機(jī)的定時(shí)方程式。 GPS 系統(tǒng)得地面主控站能夠以?xún)?yōu)于 5ns 的精度，使 GPS 時(shí)間和世界協(xié)調(diào)時(shí) UTC 之差保持在 1ms 以?xún)?nèi)。依式（ 31）可知，用戶(hù)天線(xiàn)和 GPS 衛(wèi)星之間的距離： 2 2 2 1 / 2 12[ ( ) ( ) ( ) ] ( )j j j j j ju u u r r r rX X Y Y Z Z c d dr t t d r d r= + + + + （ 34） 根據(jù)物理學(xué)關(guān)于線(xiàn)速度的定義，則對(duì)式（ 34）進(jìn)行求導(dǎo)，得到動(dòng)態(tài)用戶(hù)的三維速度表達(dá)式： 39。 12()j j j j j jr r r s r r rc d d dr r t t r d r d r= + + + + （ 32） 式中， 39。 GPS 導(dǎo)航是廣義的 GPS 動(dòng)態(tài)定位，其定位方法主要有以下幾種： 單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位的基本方程為： 2 2 2 1 / 2[ ( ) ( ) ( ) ]j j jj u u uX X Y Y Z Z dr = + + + （ 31） 式中， ,u u uX Y Z 為動(dòng)態(tài)用戶(hù)在 kt 時(shí)刻的瞬時(shí)位置； jX jj、Y、Z 是第 j顆 GPS 衛(wèi)星在其運(yùn)行軌道上的瞬時(shí)位置，它可根據(jù)廣播星歷計(jì)算； jr 為碼接收機(jī)所測(cè)得的 GPS 信號(hào)接收天線(xiàn)和第 j 顆 GPS 衛(wèi)星之間的距離，即站星距離； d 是由于接收機(jī)時(shí)鐘誤差的因素所引起的站星距離偏差。 豐富的 API Qt 包括多達(dá) 250 個(gè)以上的 C++ 類(lèi)，還提供基于模板的 collections， serialization， file， I/O device， directory management， date/time 類(lèi)。 Qt Creator 可帶來(lái)兩大關(guān)鍵益處：提供首個(gè)專(zhuān)為支持跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)而設(shè)計(jì)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 (IDE)，并確保首次接觸 Qt 框架的開(kāi)發(fā)人員能迅速上手和操作。它提供給應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)者建立藝術(shù)級(jí)的圖形用戶(hù)界面所需的所用功能。 QT 簡(jiǎn)介 徐州建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 Qt 是一個(gè) 1991 年由奇趣科技開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái) C++圖形用戶(hù)界面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架。 Linux 以它的高效性和靈活性著稱(chēng)， Linux 模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得它既能在價(jià)格昂貴的工作站上運(yùn)行，也能夠在廉價(jià)的 PC 機(jī)上實(shí)現(xiàn)全部的 Unix 特性，具有多任務(wù)、多用戶(hù)的能力。 Linux 繼承了 Unix 以網(wǎng)絡(luò)為核心的設(shè)計(jì)思想，是一個(gè)性能穩(wěn)定的多用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。以后借助于 Inter 網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)全世界各地計(jì)算機(jī)愛(ài)好者的共同努力，已成為今天世界上使用最多的一種 UNIX 類(lèi)操作系統(tǒng)，并且使用人數(shù)還在迅猛增長(zhǎng)。 Linux 是一個(gè)領(lǐng) 先的操作系統(tǒng)，世界上運(yùn)算最快的 10 臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行的都是 Linux 操作系統(tǒng)。從而能 用最少的時(shí)間到達(dá)目的地 。 GPS 自身因其成本低廉 ， 安全 性高和兼容性好等原因 ，使得 用戶(hù) 可以很輕松的使用系統(tǒng) ， 上手容易 ， 無(wú)需進(jìn)行任何使用培訓(xùn) ， 因此 ， 運(yùn)行上是可行的 。 它是此系統(tǒng)進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作 。車(chē)載 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)是一種先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠探測(cè)到汽車(chē)在行駛途中的當(dāng)時(shí)位置，協(xié)助駕駛者在陌生的道路環(huán)境中，通過(guò)電子地圖與話(huà)音指南，準(zhǔn)確地掌握前往目的地的路線(xiàn)。 隨著 GPS 車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備和 PDA 設(shè)備的快速發(fā)展， GPS、 電子地圖 與掌上電腦技術(shù)相融合，逐步形成一個(gè)嵌入式的掌上導(dǎo)航系統(tǒng)，是當(dāng)前 GIS、 GPS 研究領(lǐng)域的主要趨勢(shì)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展 , 全球定位系統(tǒng) (GPS) 和地理信息系統(tǒng) (GIS) 在各行各業(yè)中得到廣泛的重視和應(yīng)用 , 兩者的集成化程度也日益加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了 GPS 導(dǎo)航信息在 GIS上的可視化、一體化和集成化，能夠在地圖上實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地跟蹤目標(biāo)和顯示地理位置?，F(xiàn)在世面上已經(jīng)有許多基于 GPS接收模塊所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品， GPS 手持機(jī)、車(chē)載 GPS 導(dǎo)航儀等等，雖然其功能強(qiáng)大，如車(chē)載 GPS導(dǎo)航系統(tǒng)都帶有大比例尺地圖，但價(jià)格都比較昂貴， 而且對(duì)于普通應(yīng)用完全沒(méi)有必要。 遠(yuǎn)洋船舶的最佳航線(xiàn)測(cè)定；遠(yuǎn)洋船隊(duì)在途中航行的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)測(cè)；內(nèi)河船只的實(shí)時(shí)調(diào)度和自主導(dǎo)航測(cè)量；海洋救援的搜索和定點(diǎn)測(cè)量；遠(yuǎn)洋漁船的結(jié)隊(duì)航行和作業(yè)調(diào)度；海洋油氣平臺(tái)的就位和復(fù)位測(cè)定；海底沉船位置的精確探測(cè)；海底管道鋪設(shè)測(cè)量；海岸地球物理勘探；水文測(cè)量；海底大地測(cè)量 控制網(wǎng)的布測(cè)；海底地形的精細(xì)測(cè)量；船運(yùn)貨物失竊報(bào)警