基于WinCE的GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

摘要：由于數(shù)據(jù)采集設備利用Windows桌面系統(tǒng)在戶外易受環(huán)境影響以及攜帶不方便等不足，設計采用ARM11處理器和WinCE 6．0操作系統(tǒng)作為硬件開發(fā)平臺，設計出一種基于ARM-WinCE 6．0的便攜式GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，控制GPS模塊接收數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)進行采集、提取、顯示、存儲。這對深入理解嵌入式系統(tǒng)應用和GPS在導航組合中應用具有一定的實用價值，有利于提高工作效率并為定位性能的評定提供依據(jù)。
關鍵詞：ARM11處理器；WinCE 6．0操作系統(tǒng)；GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；導航組位

0 引言
GPS(Global Positioning System，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))以其高精度、全天候、全天時的特點，在定位、導航、測距、授時遙感等領域廣泛應用，并得到了快速的發(fā)展。對于在低功耗、高便攜性和高性能設備上實現(xiàn)GPS數(shù)據(jù)采集和分析技術也顯得越發(fā)重要。傳統(tǒng)的Windows桌面系統(tǒng)體積大，占用系統(tǒng)資源較多，也不利于野外作業(yè)，而基于嵌入式系統(tǒng)的ARM硬件平臺則具有體積小、功耗低、性能高等特點。WinCE系統(tǒng)作為嵌入式系統(tǒng)的一種類型，相對于Linux和Andriod系統(tǒng)，其開發(fā)難度要比后兩種系統(tǒng)要低，軟件調(diào)試也比較容易、靈活，并且WinCE系統(tǒng)類似桌面系統(tǒng)在軟件開發(fā)方面也較為便利。因此，在未來高性能的便攜式設備領域，WinCE系統(tǒng)的應用空間將十分巨大。
本文根據(jù)GPS信號接收原理及嵌入式技術，并遵循NMEA-0183協(xié)議，接收并解析GPS模塊的原始數(shù)據(jù)報文，設計出友好的人機界面環(huán)境，將系統(tǒng)所處的經(jīng)度、緯度、高度、速度、日期時間等信息顯示出來，解決了人工記錄數(shù)據(jù)的不足，提高了工作效率，并為車輛運動參數(shù)估計提供了依據(jù)。

1 系統(tǒng)總體設計
GPS數(shù)據(jù)采集界面的設計采用面向?qū)ο蟮目删幊碳夹g，在Visual Studio 2005(VS 2005)編程環(huán)境下，運用C#語言實現(xiàn)。本設計采用飛凌公司研發(fā)的OK6410開發(fā)板，該開發(fā)板以ARM11內(nèi)核架構(gòu)為核心，并內(nèi)嵌WinCE 6．0操作系統(tǒng)，硬件性能上能夠滿足對數(shù)據(jù)采集的需求。通過USB同步，完成PC機與ARM開發(fā)板之間的硬件平臺搭建，這樣就可以在PC機上進行應用程序的設計。

在VS 2005環(huán)境下，對設計完成的GPS數(shù)據(jù)采集應用程序進行編譯，并將編譯后生成的應用程序通過USB同步植入到ARM開發(fā)板的NAND FLA SH里。再通過串口擴展電路將ARM開發(fā)板與GPS模塊進行連接完成通信，然后運行NAND FLASH里GPS數(shù)據(jù)采集的應用程序，對GPS模塊接收來的數(shù)據(jù)進行采集、解析后送至外接的液晶，顯示其需要的信息，從而完成WinCE 6．0環(huán)境下GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計。GPS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)總體框圖如圖1所示，GPS數(shù)據(jù)采集開發(fā)系統(tǒng)如圖2所示。

2 GPS協(xié)議分析及GPS數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)格式
GPS數(shù)據(jù)遵循NMEA-0183協(xié)議，該數(shù)據(jù)標準是美國國家海洋電子協(xié)會(National Marine Electronics Association)所指定的標準規(guī)格。GPS接收機根據(jù)NMEA-0183協(xié)議的標準規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC機、PDA等設備。NMEA-0183協(xié)議采用統(tǒng)一標準格式，輸出采用ASCII碼，數(shù)據(jù)傳輸以“語句”方式進行，每個語句均以“$”開頭，然后是兩個字母的“識別符”和三個字母的“語句名”，接著是以逗號分隔的數(shù)據(jù)體，語句末尾為校驗和，整條語句以回車換行符結(jié)束。
NMEA-0183的數(shù)據(jù)信息種類較多，而一組正常的GPS數(shù)據(jù)則包括$GPGGA，$GPRMC，$GPVTG，$GPGLL。$GPGGA輸出的是GPS的定位信息，$GPR MC則輸出GPS推薦的最短數(shù)據(jù)信息，$GPVTG輸出的是地面速度信息，$GPGLL輸出的是大地坐標信息?，F(xiàn)以最常見的$GPRMC為例分析其數(shù)據(jù)格式格式如下：
$GPRMC，1>，2>，3>，4>，5>，6>，7>，8>，9>，10>，11>，12>*hhCR>LF>
1>為UTC時間，格式：hhmmss(時分秒)；2>為定位狀態(tài)，A=數(shù)據(jù)可用，V=數(shù)據(jù)不可用；3>為緯度，格式：ddmm．mmmm(度分)；4>為緯度區(qū)分，北半球(N)或南半球(S)；5>為經(jīng)度，格式：ddmm．mmmm(度分)；6>為經(jīng)度區(qū)分，東半球(E)或西半球(W)；7>為地面速率(000．0～999．9節(jié))；8>為地面航向(000.0°～359．9°，以正北為參考基準)；9>為UTC日期，格式：ddmmyy(年月日)；10>為磁偏角(000．0°～180．0°)；11>為磁偏角方向，E(東)或W(西)；12>為模式指示。