基于GPS的城市管道精確定位系統(tǒng)的單片機控制

1引言

全球定位系統(tǒng)GPS是由美國為高精度導(dǎo)航和定位而研制的全球性被動式無線電衛(wèi)星系統(tǒng)，是 集無線電導(dǎo)航、定位和定時于一體的多功能系統(tǒng)。將GPS接收機的小型化OEM板與單片機相結(jié)合，利用其輸出的數(shù)據(jù)信息，配置相應(yīng)的外圍設(shè)備，即可開發(fā)GPS應(yīng)用系統(tǒng)［1］。

一種簡單有效的城市公益設(shè)施的定位系統(tǒng)由GPS和Radio Detection兩種定位設(shè)備配合組成一種測量方案，并將所存信息輸出到GIS系統(tǒng)，存入地圖數(shù)據(jù)庫。

GIS地理信息系統(tǒng)是計算機科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù)。他可以 直觀可視化顯示空間數(shù)據(jù)信息和屬性數(shù)據(jù)信息，能提供對數(shù)據(jù)的多種模型操縱，為決策提供支持幫助。GIS數(shù)據(jù)庫的精確定位對當(dāng)今科技的發(fā)展非常重要。每個國家的公益設(shè)施都有大量的地圖詳細(xì)定位了地下和地面管道、路由和電纜，這對日常操作和管理非常重要，這些信息的精確性能夠節(jié)省投資和保證正常的生活。

2系統(tǒng)組成原理

系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示。由Radio detection 設(shè)備探測到地下有管道、路由、電纜等 設(shè)施測其距地面的深度，將信息通過RS232C串行口送入單片機，再由GPS準(zhǔn)確定位其所在位置，把全部信息由單片機通過RS232C串行口送入PC機，存入地圖數(shù)據(jù)庫，也可通過鍵盤在液晶顯示器上顯示其信息。お

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2.1GPS信號接收原理［2］

GPS接收機通過其數(shù)控接口，作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計算機之間利用RS232C接口與計算機通訊 口相連。通過對通訊口編程可實現(xiàn)GPS信號的接收。GPS信號有二進(jìn)制和ASCII兩種。本文主要用后一種即NMEA0183格式。

2.2NMEA0183格式

NMEA0183格式以“$”開始，以“CR> LF>”結(jié)束，主要語句有GPGGA，GPGLL，GPVTG，GPRMC等，其中GPGGA為定位輸出語句，包括時間及定位數(shù)據(jù)，應(yīng)用比較廣泛，具體格式如下：

$GPGGA hh mm ss (協(xié)調(diào)世界時UTC)，llll.llll(緯度)，N/S(北/南)，yyyy.yyyy（經(jīng)度），E/W（東/西），X（定位狀態(tài)），XX（使用的衛(wèi)星數(shù)），XXX（HDOP值），O/-XXXX（無線高度），M（單位米），O/-XXX（地理高度），M（單位米），*hh（校驗和）CR> LF>。

2.3三端串行口芯片及其接口電路

SP2338DP多串口擴展芯片，可將一個高波特率UART串口擴展為3個較高波特率UART串口，主要為解決大多數(shù)8 b，16 b，32 b單片機UART接口太少而特別設(shè)計的專用串口擴展芯片，同時該芯片也很好的解決了許多使用雙串口單片機的串口配置問題，接口電路如圖2所示。

2.4液晶顯示器及接口電路

為了更好地配合GIS系統(tǒng)的工作，設(shè)置了鍵盤顯示電路，顯示管道、路由、電纜的位置、深 度，人為地將描述數(shù)字地圖和GIS數(shù)據(jù)庫相比較，使獲得的信息更加準(zhǔn)確。液晶圖文顯示器接口電路如圖3所示。