基于GPS的城市管道精確定位系統的單片機控制

1引言

全球定位系統GPS是由美國為高精度導航和定位而研制的全球性被動(dòng)式無(wú)線(xiàn)電衛星系統，是 集無(wú)線(xiàn)電導航、定位和定時(shí)于一體的多功能系統。將GPS接收機的小型化OEM板與單片機相結合，利用其輸出的數據信息，配置相應的外圍設備，即可開(kāi)發(fā)GPS應用系統［1］。

一種簡(jiǎn)單有效的城市公益設施的定位系統由GPS和Radio Detection兩種定位設備配合組成一種測量方案，并將所存信息輸出到GIS系統，存入地圖數據庫。

GIS地理信息系統是計算機科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門(mén)學(xué)科綜合的技術(shù)。他可以 直觀(guān)可視化顯示空間數據信息和屬性數據信息，能提供對數據的多種模型操縱，為決策提供支持幫助。GIS數據庫的精確定位對當今科技的發(fā)展非常重要。每個(gè)國家的公益設施都有大量的地圖詳細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省投資和保證正常的生活。

2系統組成原理

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

おお

2.1GPS信號接收原理［2］

GPS接收機通過(guò)其數控接口，作為數據終端設備與計算機之間利用RS232C接口與計算機通訊 口相連。通過(guò)對通訊口編程可實(shí)現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(kāi)始，以“CR> LF>”結束，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)間及定位數據，應用比較廣泛，具體格式如下：

$GPGGA hh mm ss (協(xié)調世界時(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（使用的衛星數），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(gè)高波特率UART串口擴展為3個(gè)較高波特率UART串口，主要為解決大多數8 b，16 b，32 b單片機UART接口太少而特別設計的專(zhuān)用串口擴展芯片，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系統的工作，設置了鍵盤(pán)顯示電路，顯示管道、路由、電纜的位置、深 度，人為地將描述數字地圖和GIS數據庫相比較，使獲得的信息更加準確。液晶圖文顯示器接口電路如圖3所示。