基于GPS接收芯片实现GPS接收机和PC的数据通信设计

作者：李立早 

1 引 言

全球定位系统（GPS）是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的空间卫星导航定位系统，其目的是为美国军方提供实时精确的定位、导航和授时等服务。通常GPS系统由3个部份组成：空间部分：包括24颗GPS卫星；地面控制部分：对GPS卫星实施监控；用户部分：接收来自GPS卫星的定位等信息，通常包括天线和接收机等设备。GPS系统在进行定位时，必须要确定用户所在的位置（包括x，y，z三个坐标），同时还要考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的误差t，要解算4个未知量必须建立4个方程，通常可以通过测量卫星与-用户之间的伪距，来建立相应的方程，因此需要同时观测4颗卫星，才能实现精确定位。随着时代发展，GPS系统不再局限于美国军方，已被广泛应用于社会生活的各个方面，从大地测绘到车辆导航都能找到其身影。鉴于卫星导航技术在民用和军事领域的重要意义，我国也建立了相应的“北斗导航系统”，但目前我国应用最为广泛的还是GPS系统。本文针对GPS系统，介绍了定位信息在GPS接收机与PC机之间的传输和提取方法。

2 定位信息的格式

要实现定位信息的提取和显示，首先要实现定位信息的传输，即通过相应的接口实现GPS接收机与PC机之间的通信。本文介绍的接收机采用SiRF Technology公司的GPS接收芯片，通过天线接收GPS卫星信号，并进行相应处理产生定位信息，再通过串口（RS 232）输出。GPS通讯协议较多，本文采用应用最为广泛的NMEA—0183协议。在此协议中包括了“$GPGGA”、“$GPGSA”、“$GPGSV”和“$GPRMC”等格式，本文以最简格式“$GPRMC”语句为例介绍协议中各数据段的含义。例如：$GPRMC，161022．A，3212．875，N，11893．578，E，O．O，11O．4，140406，2．3，W，A*302。

在此列中各数据段通过逗号分开，其中：

$GPRMC为帧头，标识后续帧内数据组成结构；161022为UTC标准时间，格式为“hh／mm／ss”；A表示数据有效，如为V则表示可跟踪卫星小于3颗；3212．875为纬度值，格式为“ddmm．mmmm”；N表示北纬，如为S则表示南纬；11893．578为经度值，格式为“dddmm．mmmm”；E表示东经，如为W则表示西经；0．0表示速度；110．4表示方位角，从000．0°～359．9°；140406为UTC标准日期，格式为“mm／dd／yy”；2．3表示地磁变化，从000．O°～180．0°；W表示地磁变化方向，包括w或E；

在这些数据中，本文主要关心的是地理坐标和时间，即纬度、经度和UTC日期、时间。

3 定位信息的传输和提取

定位信息的传输，即GPS接收机与PC机之间的通信，通常采用串口来实现。本文中采用VB提供的MSComm控件来编写串口程序达到通信的目的。MSComm控件被广泛用来实现串口通信，对于他的介绍这里不再赘述。在本文中实现具体的串口通信时，必须对MSComm控件的相关属性进行设置。在默认设置基础上需要进行更改的设置包括下面3个部分：

（1）考虑到GPS串口通信采用固定的参数，因此要将MSComm控件中的Settings属性设置为“4800，N，8，1”，即波特率为4 800 b／s，无奇偶校验位，数据位为8，停止位为1。

（2）根据所采用的接收机的不同，还需对MSComm控件中的inputMode属性进行设置，本文中采用“comInputMode Text”方式。

（3）根据所选择的串口将MSComm控件中的Commport属性设置为相应的串口号，本文中为“1”。

定位信息的提取，包括2个部分：

（1）从“$GPRMC”数据列中提取经纬度等信息；

（2）将这些信息在文本框内显示。这一工作可以在MSComm控件中的OnComm事件中通过编程具体实现。流程图如图1所示。

部分代码如下：

首先，将缓存中的“$GPRMC”格式的定位信息赋给字符串变量“GPRMC”，根据前面介绍过的“$GPRMC”的格式，通过相应的语句从变量“GPRMC”中提取出所需的纬度、经度、速度和时间日期等信息，并赋给相应的变量。需要注意的是，在提取时间信息时需要将UTC时间转换为北京时间，并对24进行模运算，以确保时间的准确。然后，将提取出来的定位信息在预先设计的文本框中显示出来。通过这些步骤即完成定位信息的提取工作，具体的效果如图2所示。

4 结语

本文介绍了一种使用VB实现GPS定位信息提取的方法，具有简单、实用的特点。通过这一方法可以实现GPS接收机和PC机之间的数据通信，并能将所需的定位信息直观地在相应窗口显示出来。