GPS自动报站系统的设计与实现.doc
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1、GPS自动报站系统的设计与实现摘 要:给出了利用GPS卫星定位系统来采集车辆运行时的地理位置的经纬度、方位以及速度等信息的实现方法,利用该系统,可在上述信息经过AVR高速嵌入式单片机处理后,对预存的数据进行方向和距离误差分析,并在车辆行驶到达预定位置时,通过语音处理芯片对预先录制的语音进行播报,从而达到自动报站的目的。关键字:GPS;自动报站;单片机张 波 哈尔滨工程大学信息通信学院自动报站系统使公交车辆可以方便、及时地告诉乘客车辆运行的信息。另外,该系统还可以为乘客提供多项提示或警示服务,使得乘客能安全乘车,减轻司乘人员的负担。通过GPS卫星定位系统可以比较准确的给出车辆的运行位置、行进的方
2、向及速度等情况。本系统利用RoyalTek公司的21R OEM GPS数据接收板,进行经纬度及行进方向等数据的接收;使用ISD4004-16长时间语音处理芯片进行语音的存储与播放;用ATMEL公司的AVR高速嵌入式单片机AT90S8515做数据存储与控制单元,较好地满足了设计要求。GPS数据接收本系统使用的是RoyalTek公司的21R OEM接收板,接收板使用NMEA-0183V3.0协议,支持GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VTG等6种数据格式。本例使用的是较常用的RMC格式。该格式的数据为:“,”。以上数据均以ASCII码表示。这里我们主要关心、等数据,其中是NMEA-0183协
3、议中RMC数据格式的头标志,具体内容为“$GPRMC”;是指接收的该帧数据是否有效,“A”表示有效,“V”表示无效;数据格式为“ddmm.mmmm”, 为“N/S”,纬度与其配合说明是北/南纬度,由于我们地处北纬,所以只需一个纬度值就可以了;的数据格式为“dddmm.mmmm”,为“E/W”,用于配合说明东/西经度,由于我们地处东经,所以我们也只需一个经度值就可以了;是行驶的速度,单位是哩/小时,数据给出到小数点后两位;为行驶的方向,数据格式为“ddd. dd”。例如,若接收到的数据为:“$GPRMC,031604.719,A,3201.3255,N,12054.1669,E,20.15,29
4、8.21,250905”就表示是RMC格式,北京时间11时16分4.719秒,数据有效, 321.3255分(北纬),12054.1669分(东经),速度20.15哩/小时,方向298.21,日期为05年9月25日。数据压缩与预存判别车辆行驶的位置,需要对播报点的语音编码、经纬度坐标、方向、运行状态进行预存。为了节约存储空间,必须对数据进行预处理与压缩。由于我国陆地地处东经73度到136度之间,所以我们将采集到的经度数据首先减去73度,变换使得经度范围在063度之间。对经纬度值的预存可以使用存储每次的增量值的办法,这样可使数据长度变短,但处理起来要麻烦一些,并且可能产生误差积累;另外一种方法就
5、是存储变换后的绝对经纬度值,这样虽然数据略长一些,但处理起来比较简单。经过权衡,本例使用了后者。GPS提供的经纬度为1/10000分,实际上它的最低位值是不稳定的,所以我们只取到1/1000分。由于地球的半径约为R=6 378 km,这样每1/1000分所对应的弧长约为:2R/(360度60(分/度)/10001.86 m所以这里只取小数点后3位。以1/1 000分为单位,经度的最大值为63601 000=3 780 000。我国纬度的最高值不超过北纬60度,同样以1/1 000分为单位,最大值为60601 000=3 600 000,经纬度以二进制形式存储备用,24位(3个字节)是足够了。经
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