1 引言
全球定位系統(tǒng)GPS是由美國(guó)為高精度導(dǎo)航和定位而研制的全球性被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)電衛(wèi)星http://www.gps5.cn系統(tǒng)，是 集無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、定位和定時(shí)于一體的多功能系統(tǒng)。將GPS接收機(jī)的小型化OEM板與單片機(jī)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(kāi)發(fā)GPS應(yīng)用系統(tǒng)〔1〕。
一種簡(jiǎn)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(cè)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(kù)。
GIS地理http://www.map5.cn信息系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測(cè)量學(xué)、地圖學(xué)等多門(mén)學(xué)科綜合的技術(shù)。他可以 直觀(guān)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(duì)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(kù)的精確定位對(duì)當(dāng)今科技的發(fā)展非常重要。每個(gè)國(guó)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(duì)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(cè)到地下有管道、路由、電纜等 設(shè)施測(cè)其距地面的深度，將信息通過(guò)RS232C串行口送入單片機(jī)，再由GPS準(zhǔn)確定位其所在位置，把全部信息由單片機(jī)通過(guò)RS232C串行口送入PC機(jī)，存入地圖數(shù)據(jù)庫(kù)，也可通過(guò)鍵盤(pán)在液晶顯示器上顯示其信息。
2.1GPS信號(hào)接收原理〔2〕
GPS接收機(jī)http://www.chong123.cn通過(guò)其數(shù)控接口，作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間利用RS232C接口與計(jì)算機(jī)通訊 口相連。通過(guò)對(duì)通訊口編程可實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)的接收。GPS信號(hào)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(kāi)始，以“ ”結(jié)束，主要語(yǔ)句有GPGGA，GPGLL，GPVTG，GPRMC等，其中GPGGA為定位輸出語(yǔ)句，包括時(shí)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(shí)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(wú)線(xiàn)高度），M（單位米），O/-XXX（地理高度），M（單位米），*hh（校驗(yàn)和） < LF>。
2.3三端串行口芯片及其接口電路
SP2338DP多串口擴(kuò)展芯片，可將一個(gè)高波特率UART串口擴(kuò)展為3個(gè)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(jī)UART接口太少而特別設(shè)計(jì)的專(zhuān)用串口擴(kuò)展芯片，同時(shí)該芯片也很好的解決了許多使用雙串口單片機(jī)的串口配置問(wèn)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(pán)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(kù)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。
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1GPS與單片機(jī)的通訊〔3〕
將GPS通訊協(xié)議設(shè)置為波特率：4 800 b/s；數(shù)據(jù)位：8 b；奇偶校驗(yàn)位：無(wú)；開(kāi)始位：1 b；停止位：1 b。利用GPS接收系統(tǒng)每秒鐘向外輸出一次數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，使單片機(jī)處于查詢(xún)狀態(tài)， 檢測(cè)到RS232C接收端RXD信號(hào)有效，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。單片機(jī)用定時(shí)器T1工作于方式2作為周波發(fā)生器，PCON的SMOD設(shè)為0，用12 MHz晶振時(shí)，定時(shí)器T1初始值取為0F8H。和GPS協(xié)議一致，即選擇串行方式1，波特率4 800 b/s，10 b UART，REN置為1，允許接收，單片機(jī)初始化程序如下：
3.2單片機(jī)與PC機(jī)通訊
PC機(jī)采用VB 6.0編程，他以高效、簡(jiǎn)單易學(xué)及功能強(qiáng)大的特點(diǎn)越來(lái)越被廣大程序設(shè)計(jì)人員 青睞。VB具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)、事件驅(qū)動(dòng)、界面友好。在串行通訊時(shí)，只需設(shè)置監(jiān)視Ms comm控件的屬性和事件〔4〕，在發(fā)送或接收數(shù)據(jù)過(guò)程中觸發(fā)Oncomm事件，通過(guò)編程訪(fǎng)問(wèn)commEvent屬性就可以了解事件的類(lèi)型，進(jìn)行各自的處理。具體程序如下：
單片機(jī)接收到PC機(jī)發(fā)來(lái)的握手信號(hào)后，向PC機(jī)發(fā)送已接收信號(hào)，這樣雙方握手通訊成功。單片機(jī)具體實(shí)現(xiàn)程序如下〔3〕：
4 結(jié)語(yǔ)
城市管道星羅棋布，準(zhǔn)確定位其位置、深度對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)非常重要。本文 采用的GPS與Radio detection 配合方案簡(jiǎn)單適用，具有精度高，誤差范圍小，而且可實(shí)現(xiàn) 遠(yuǎn)距離跟蹤。
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