【導讀】近年來，隨著人們生活水平的不斷提高，汽車逐漸進入家庭，并成為生活必需品，未來幾年內汽車的增長速度還將會大幅上升。車載GPS系統(tǒng)具有巨大的市場潛力和不可估量的發(fā)展前景。GPS的最大特點是兼具導航、定位、防盜等功能，我?？春茫瑫rGPS定位技術在軍事領域也有著巨大的作用。的發(fā)展及研發(fā)至關重要。

　　

【正文】 E=估算， N=數(shù)據(jù)無效） 二、 GARMIN 定義的語句 Estimated Error Information（ PGRME）估計誤差信息 $PGRME,1,M,2,M,3,M*hhCRLF 1 HPE（水平估計誤差）， ~ 米 2 VPE（垂直估計誤差）， ~ 米 3 EPE（位置估計誤差）， ~ 米 GPS Fix Data Sentence（ PGRMF） GPS 定位信息 $PGRMF,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15*hhCRLF 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 20 1 GPS 周數(shù)（ 0~1023） 2 GPS 秒數(shù)（ 0~604799） 3 UTC 日期， ddmmyy（日月年）格式 4 UTC 時間， hhmmss（時分秒）格式 5 GPS 跳秒數(shù) 6 緯度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸） 7 緯度半球 N（北半球）或 S（南半球） 8 經(jīng)度 （度分）格式（前面的 0 也將被傳輸） 9 經(jīng)度半球 E（東經(jīng)）或 W（西經(jīng)） 10 模式， M=手動， A=自動 11 定位類型， 0=沒有定位， 1=2D 定位， 2=3D 定位 12 地面速率（ 0~1851 公里 /小時） 13 地面航向（ 000~359 度，以真北為參考基準） 14 PDOP 位置精度因子（ 0~9，四舍五入取整） 15 TDOP 時間精度因子（ 0~9，四舍五入取整） Map Datum（ PGRMM）坐標系統(tǒng)信息 $PGRMM,1*hhCRLF 1 當前使用的坐標系名稱（數(shù)據(jù)長度可變，如 “WGS 84” ） 注：該信息在與 MapSource 進行實時連接的時候使用。 Sensor Status Information（ PGRMT）工作狀態(tài)信息 $PGRMT,1,2,3,4,5,6,7,8,9*hhCRLF 1 產品型號和軟件版本（數(shù)據(jù)長度可變，如 “GPS 15L/15H VER ” ） 2 ROM 校驗測試， P=通過， F=失敗 3 接收機不連續(xù)故障， P=通過， F=失敗 4 存儲的數(shù)據(jù)， R=保持， L=丟失 5 時鐘的信息， R=保持， L=丟失 6 振蕩器不連續(xù)漂移， P=通過， F=檢測到過度漂移 7 數(shù)據(jù)不連續(xù)采集， C=正在采集，如果沒有采集則為空 8 GPS 接收機溫度，單位為攝氏度 9 GPS 接 收機配置數(shù)據(jù)， R=保持， L=丟失 注：本語句每分鐘發(fā)送一次，與所選擇的波特率無關。 1 3D velocity Information（ PGRMV）三維速度信息 $PGRMV,1,2,3*hhCRLF 1 東向速度， ~ 米 /秒 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 21 2 北向速度， ~ 米 /秒 3 上向速度， ~ 米 /秒 1 DGPS Beacon Information（ PGRMB）信標差分信息 $PGRMB,1,2,3,4,5,K,6,7,8*hhCRLF 1 信標站頻率（ ， ~，間隔為 ） 2 信標比特率（ 0， 25， 50， 100 或 200bps） 3 SNR 信標信號信噪比（ 0~31） 4 信標數(shù)據(jù)質量（ 0~100） 5 與信標站的距離，單位為公里 6 信標接收機的通訊狀態(tài)， 0=檢查接線， 1=無信號， 2=正在調諧， 3=正在接收， 4=正在掃描 7 差分源， R=RTCM， W=WAAS， N=非差分定位 8 差分狀態(tài)， A=自動， W=僅為 WAAS， R=僅為 RTCM， N=不接收差分信號 技術基礎 了解 linux 基礎，懂得在 linux 下使用通信終端軟件 ，在 linux 下調用 api，同時了解 pc 環(huán)境的設計，使用 qt 的 gui 的界面設計和程序設計 熟悉 C++編程，熟悉 QTgui，了解各個 gui 的作用 使用開源 GIS 界面平臺 quantumGis 4 接口編碼要求 串口通信 GPS 信號格式 Linux 系統(tǒng)使用基礎， mini 的設置， nfs 設置， gcc 編譯基礎， armlinux 交叉編譯器 基礎， QT 界面 設計，開發(fā)板文件傳輸。 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 22 開發(fā)環(huán)境 1. 開發(fā)環(huán)境選定 開發(fā)的 linux 版本， 發(fā)行版本 附帶的交叉編譯器： ， ， 編譯內核和應用程序使用 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 內核進行裁剪配置得到在開發(fā)板所用的 linux 系統(tǒng) 3 處理器選定 S3C6410:32bitARM11 內核，標準工作頻率 400MHz 系統(tǒng)時鐘：內部 pll 產生 400MHzcpu 內核工作頻率，外部總線頻率 100133MHz LCD 控制器： cpu 內置 STN/CSTN/TFT LCD 控制器，支持 1024*768 分辨率以上的各種液晶。 觸摸屏控制器： cpu 內置 4 線制電阻式觸摸屏控制器 100MHz 以太網(wǎng)控制器 1 通道 5 線制串口 2 通道 3 限制串口 1 通道 主機接口，可接 USBhub，可擴充多個 USB 主口 1 通道 設備接口 SD/MMC 卡接口 音頻輸入輸出接口 LCD 接口，可接多種尺寸的 TFT 真彩液晶屏 專用復用電路 觸摸屏控制電路 RTC 實時時鐘及大容量后備電池 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 23 標準 20pin JTAG 調試接口 4 只自定義功能 LED 指示燈 電源指示燈 6 只自定義按鍵 電源開關 復位按鍵 SPI 接口 標準的 64M nandflash 標準配置 64M SDRAM 5V 電源 4 軟硬件劃分 軟件使用 Qt/embedded 作為前臺界面的 主要開發(fā)環(huán)境，同時通過結合調用底層驅動程序取得硬件控制信號和數(shù)據(jù)，得到定位效果。 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 24 第五章 總體設計 程序設計概述 從一般導航系統(tǒng)軟件設計上看， 基 于 QT 的 GPS 導航系統(tǒng)軟件是 GPS 定位導航系統(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、查詢及地圖匹配功能融合在一起。而這些功能按照模塊化設計（即組件式或類模塊式）方式將所有功能進行有序、合理組織起來，實現(xiàn)導航系統(tǒng)的復雜功能，而每個模塊完成獨立的功能。數(shù)字電子地圖制作是軟件設計的一部分，單獨進行實現(xiàn)，然后將地圖在軟 件中使用。 本次論文所設計的程序是在 QT 環(huán)境下從底層設計功能性類模塊（如串口接收 GPS 數(shù)據(jù)信息類、從 NMEA0183 語句中提取相關信息類等），并對程序功能進行類模塊封裝，并有序組合這些類模塊，完成 GPS 導航定位的一般功能。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，自行設計各種類來讀取、管理shapefile 矢量數(shù)據(jù)，并在視圖上顯示。最后將 shapefile 地圖數(shù)據(jù)加載到程序中，總體上實現(xiàn)在電子地圖上的 GPS 實時導航定位功能。圖 1 為程序設計總體功能 框架： 圖 1 程序設計總體功能框架圖 程序功能分析 shapefile 地圖數(shù)據(jù)，正確顯示導航電子地圖； ：電子地圖的放大、縮小、漫游； 、顯示：設置圖層顯示方式、圖層刪除等 地圖數(shù)據(jù)讀取功能 GPS 導航定位程序 多線程串口讀取 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)技術學院畢業(yè)設計說明書 25 ； GPS OEM 板輸出的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行有效性判別并將所需要的數(shù)據(jù)進行提取，并實時將當前 GPS 數(shù)據(jù)記錄到固定文件中； 態(tài)顯示當前位置，并在衛(wèi)星天空分布視圖中實時顯示衛(wèi)星分布、經(jīng)緯度、速度、時間； ，同時顯示當前衛(wèi)星天空分布視圖； ：地圖背景色設置、 GPS 實時記錄文件設置、地圖縮放比例設置等 。 程序所有功能結構可以圖 2 來表示 圖 2 程序功能圖 主界面設計 主界面的接收和添加一個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫和退出的三個按鈕的實現(xiàn) 地圖數(shù)據(jù)讀取 用戶界面 提取定位數(shù)據(jù) GPS OEM 板 記錄航跡點 地圖顯示與管理 地圖操作 圖層管理 衛(wèi)星天空視圖 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 26 第二主界面的實現(xiàn) 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 27 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 28 電子地圖矢量數(shù)據(jù)管理的設計 shapefile 數(shù)據(jù)格式 shapefile 是 ESRI 公開的空間數(shù)據(jù)存儲格式，是當前一種比較流行的電子地圖文件格式。 Shapefile 是一種無拓撲結構的地理信息系統(tǒng)文件，存儲非拓撲空間要素的幾何和屬性信息，空間幾何是包括一系列矢量坐標的圖形。 Shapefile 由于沒有處理拓撲數(shù)據(jù)結構的開銷，在數(shù)據(jù)源繪制、顯示、編輯等方面比具有拓撲關系如 coverage 要來的快。 Shapefile 存儲單一圖形要素，不同圖形之間沒有拓撲關系，因此讀寫 shapefile 更容易，數(shù)據(jù)量較 小。 1. shapefile 的 主文件格式 徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 29 shapefile 的 主文件（ .shp）由固定長度的文件頭和接著的變長度記錄組成。每個變長度記錄是由固定長度的記錄頭和接著的變長度記錄內容組成。表 1 為主文件的結構圖： 表 1 主文件的結構圖 文件頭 記錄頭 記錄內容 記錄頭 記錄內容 記錄頭 記錄內容 …… 記錄頭 記錄內容 主文件頭總長為 100 字節(jié)，其結構為表 2 所示： 表 2 主文件頭的結構表 位置 域 值 類型 字節(jié)順序 0 字節(jié) 文件代碼 9994 整數(shù) 大 4 字節(jié) 未被使用 0 整數(shù) 大 8 字節(jié) 未被使用 0 整數(shù) 大 12 字節(jié) 未被使用 0 整數(shù) 大 16 字節(jié) 未被使用 0 整數(shù) 大 20 字節(jié) 未被使用 0 整數(shù) 大 24 字節(jié) 文件長度 文件長度 整數(shù) 大 28 字節(jié) 版本 1000 整數(shù) 小 32 字節(jié) Shape 類型 Shape 類型 整數(shù) 小 36 字節(jié) 邊界盒 Xmin 雙精度 小 44 字節(jié) 邊界盒 Ymin 雙精度 小 52 字節(jié) 邊界盒 Xmax 雙精度 小 60 字節(jié) 邊界盒 Ymax 雙精度 小 68 字節(jié) * 邊界盒 Zmin 雙精度 小 76 字節(jié) * 邊界盒 Zmax 雙精度 小 84 字節(jié) * 邊界盒 Mmin 雙精度 小 92 字節(jié) * 邊界盒 Mmax 雙精度 小 需要注意的是每個變量的字節(jié)順序，在 Shapefile 中的數(shù)據(jù)可以分為兩類：一類是文件自身相關數(shù)據(jù)，另一類則是地圖數(shù)據(jù)。比如，上面的文件標識代碼 FileCode， 文件長度徐州建筑職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書 30 FileLen 等，都是為了管理文件自身的數(shù)據(jù)而設置的，在 Shapefile 主文件中其字節(jié)順序為big 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。 幾何類型 ShapeType 是個很重要的參數(shù)，標識的是該文件中的記錄的幾何類型，其值與意義的對應關系如表 3 所示。 Shapefile 是為存儲空間地理信息而設計，對于普通電子地圖來說，比較常用的類型是 Point， PolyLine 和 Polygon。 表 3 shape 類型 值 shape 類型 0 Null Shape 1 Point 3 PolyLine 5 Polygon 8 MultiPoint 11 PointZ 13 PolyLineZ 15 PolygonZ 18 MultiPointZ 21 PointM 23 PolyLineM 25 PolygonM 28 MultiPointM 31 MultiPatch 在讀取 shape 類型時，分為 NullShape、 Point 、 PolyLine、 P