基于GPS的公交自動報站系統(tǒng)的研究
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1 嵌入式公交自動報站系統(tǒng)的原理及特點
1.1 基于GPS公交自動報站系統(tǒng)的原理概述
本文提出的新型公交車自動報站系統(tǒng)的基本原理如圖1所示。通過GPS接收機接收GPS工作衛(wèi)星的導航信息，從而解算出車輛目前的經(jīng)、緯度等信息；根據(jù)GPS定位數(shù)據(jù)計算出公交車的實時坐標，將其與站點坐標相比較，當公交車駛入站點一定距離范圍內時，不用人工干預，系統(tǒng)自動報站。將位置信息與數(shù)據(jù)庫中電子矢量地圖進行匹配，根據(jù)公交車位置的不同，LCD顯示屏上顯示不同的公益信息、廣告信息和景點信息等。在離站、到站和拐彎點閾值范圍內語音提示的同時，在顯示屏上顯示同類信息，給乘客一種全方位的提示與服務。
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1.2 GPS的定位原理
本裝置的定位系統(tǒng)使用GPS接收機進行自主定位，GPS接收模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的定位數(shù)據(jù)，將GPS信號的數(shù)據(jù)流提取出來，經(jīng)過簡單的字符串操作就可以分別找出GPS信號中的經(jīng)度、緯度以及相應的格林威治時間（該時間加上8小時即為我國標準時）等定位信息。在實際開發(fā)中，GPS接收機根據(jù)從三顆以上衛(wèi)星發(fā)來的數(shù)據(jù)計算出自身所處的位置，完成定位。
GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交匯的方法，確定待測點的位置。如圖2所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其他數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式：
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由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z及鐘差；GPS模塊再由此得到經(jīng)緯度、時間等信息；最后將這些信息通過串口以GPS信息的形式發(fā)送出去。
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1.3 GPS信息格式
通常GPS模塊支持兩種格式:二進制消息格式和NMEA-0183 ASCII消息格式。前者的通信協(xié)議為 9600b/s、無校驗、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位；后者的通信協(xié)議為4800b/s、無校驗、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位。由于NMEA-0183 ASCII格式直觀、易于識別及應用,因此本設備采用ASCII格式。
系統(tǒng)接收到的GPS數(shù)據(jù)主要由幀頭、幀尾和幀內數(shù)據(jù)組成。根據(jù)數(shù)據(jù)幀的不同，幀頭也不相同，主要有＄GPGGA、＄GPGSA、＄GPGSV以及＄GPRMC等。這里選用推薦的＄GPRMC。各類數(shù)據(jù)幀分別包含了不同的信息，在此列舉出＄GPRMC的各項含義：
＄GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，*hh
<1>當前位置的格林威治時間，格式為hhmmss。
<2>狀態(tài)，A為有效位置，V為非有效接收警告，即當前天線視野上方的衛(wèi)星個數(shù)少于３顆。
<3>緯度，格式為ddmm.mmmm。
<4>標明南北半球，N為北半球、S為南半球。
<5>徑度，格式為dddmm．mmmm。
<6>標明東西半球，E為東半球、W為西半球。
<7>地面上的速度，范圍為000.0節(jié)～999.9節(jié)(1節(jié)=1.852km/h)。
<8>方位角，范圍為000.0度～359.9度。
<9>日期，格式為ddmmyy。
<10>地磁變化，從000.0度～180.0度。
<11>地磁變化方向，為E或W。
由于幀內各數(shù)據(jù)段由逗號分割，因此在處理緩存數(shù)據(jù)時一般通過搜尋ASCII碼“＄”來判斷是否是幀頭。在對幀頭的類別進行識別后，再通過對所經(jīng)歷逗號個數(shù)的計數(shù)判斷出當前正在處理的是哪一種定位導航參數(shù)，并做出相應處理。
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