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用VB实现GPS信息处理_资料_环天世纪/HTGNSS

2016-05-02 21:55:01 环天世纪HTGNSS 阅读
环天世纪/HTGNSS资料】 
引 言

 
  目前,GPS 已在许多行业和领域得到广泛应用,但就如何将GPS 有关信息读入计算机以便进一步处理和应用,仍是大家普遍关心的问题。虽然目前GPS 接收仪的种类、功能各有差异,而且使用的通讯协议也比较多,但许多GPS 生产商都遵循NMEA0183 协议,并且这些GPS 都提供串行通讯接口。笔者试图从分析GPS 通讯NMEA0183 协议入手,以计算机实时读取、显示、存储、回放GPS信息为例,探讨用VB 实现GPS 信息处理的一些方法。
 
1  GPS 通讯的NMEA 协议
 
  GPS 的通讯协议比较多,其中NMEA (National Ma2rine Electronics Association) , 0183 协议为GPS 接收机和其他航海电子产品的导航数据输出格式,是目前普遍使用且为大多数生产商遵循的协议之一,以下为其基本通讯参数及报文格式。
 
1. 1  GPS 串行通讯参数
 
  波特率= 4800 ;无奇偶校验;数据位= 8 ;停止位= 1
 
1. 2  NMEA 0183 报文格式
 
  NMEA 0183 协议报文的语句串(ASCII 字符) 格式全部信息可如下表示[1] :$AAXXX,ddd. . . ddd , 3 hh < CR > < LF >
 
  具体内容为:
  
   $ 串头,表示串开始
 
   AA  识别符
 
   XXX 语句名
 
   ddd ⋯ddd  数据字段,字母或数字
 
   ,   逗号
 
   3  星号,串尾
 
   hh  $与3 之间所有字符代码的校验和
  
   < CR >  回车控制符
  
   < LF >  换行控制符
 
1. 3  报文示例说明
 
  在具体的GPS 应用中,不需要用到NMEA 的全部信息,而是根据具体的工作,从中选取所需的信息,忽略其他信息。在文献[ 1 ]中,给出了用NMEA0813 的$GPGGA语句的数据格式及示例,文中以GPS 推荐的最短数据$GPRMC 语句为例,具体讨论协议串中各数据段内容。
 
1. 3. 1  当GPS 接收仪和卫星的通讯正常时接收到的数据中就包含如下格式的RMC 语句:
 
$GPRMC,055142,A,3603.3291,N,10346.3723,E,0.0,230.4,250503,1.3,W,A *3 02
 
  其中数据分别为:
 
   $GPRMC  串头,其中RMC 为定位语句
  
   055142 表示UTC 24 小时制的标准时间,格式为“时时/分分/秒秒”。根据任务还需要将其转换为北京时间格式
  
   A 或V 表示信号接收状态,其中A表示数据“OK,V表示一个警告
 
   3603.3291 表示纬度值,格式为“ddmm.mmmm”
 
   N 或S  标明南北半球,N为北半球(北纬)、S为南半球(南纬)
 
   10346.3723 表示经度值,格式为“dddmm.mmmm”

   E 或W 标明东西半球,E为东半球(东经)、W为西半球(西经)
 
   0.0 表示速度, (这里速度为0)
 
   230.4  方位角,范围为000.0 到359.9度
 
   250503  为UTC 的日期,格式为“日日/月月/年年”
  
   1. 3  地磁变化(磁偏角) ,从000.0 到180.0度
  
   W 地磁变化方向,为E或W
 
1. 3. 2 当没有和卫星取得联系时
 
  RMC 语句的显示格式如下:$GPRMC, ,V, , , , , , ,270503 ,1.3,W,N *2B
 
2  VB编程实现
 
  在应用VB 实现对GPS 数据接收和处理时,主要通过串行通讯方式,应用MSComm 控件完成。由于文中涉及内容较多,故只给出编程思想和核心程序段。
 
2. 1  MSComm 控件应用
 
2. 1. 1  端口设置
 
  由于GPS串行通讯参数是固定的“波特率=4800 ;无奇偶校验;数据位=8;停止位=1”,所以在编程时直接设置串口通讯参数就行了。其主要程序段如下[2] :
 
’NMEA 协议设置
 
  MSComm1.Settings= “4800,N,8,1”
 
2. 1. 2  数据采集
   
  OnComm 事件被用于捕获communications 事件及错误。因此可在MSComm 控件的OnComm 事件中加入处理函数,以便在文本框区实时显示、数据采集。
   
Private Static Sub MSComm1 - OnComm()
 ’事件信息
 Dim Buffer As Variant
 Buffer = MSComm1.Input
 ShowData txtTerm ,(StrConv(Buffer,vbUnicode))
’在文本框txtTerm 内显示接收到的GPS 信息
’ShowData 过程实现, 见2.2.4
End Sub
 
2. 2  GPS 信息显示的实现
 
  GPS 信息的显示实际包括两个方面,一是经过提取处理,显示需要的信息;二是在文本框内显示或记录全部信息(各种语句都显示) 。在程序实现上,为方便读取GPS信息, 并提高程序的复用性, 事先设计了两个类模块CparseUtils-wjh.cls,GPRMC-wjh.cls和一个标准模块modTransFun.bas ;同时也设计了一个在文本框区显示、采集数据的过程showdata。以下为主要功能或实现过程。
 
2. 2. 1  CparseUtils-wjh 类
  
该类主要用于求得语句串中数据段的数目和内容,包含两个函数:
  
Function Count Parts ( sString As String , Optional sDelim As String) As Byte  ’用于返回协议语句中用“,”分割的段数
  
Function Parse (ByVal sString As String , iReq As Integer , Op2tional sDelim As String) As String  ’用于分割数据段内容
 
2. 2. 2  GPRMC-wjh 类
 
  该类实现对接收到的语句进行判断,并确定各段字符的具体内容。除变量和其他属性定义外,最核心的一个方法,就是字串判断,下面列出其程序段:
  
Public Property Let Sentence (ByVal RMC - Sentence As String)
Dim Utils As New CparseUtils-wjh
’检查正确的协议语句串头,以保证为$GPRMC 串
If Utils.Parse (RMC- Sentence , 1) =“$GPRMC”Then
  ’变量定义部分从略
  mvarSentence = RMC - Sentence
’分析NMEA 并检查效果,如果不满足控制条件,返回并使变量值为空
  sUTC = Utils.Parse (mvarSentence , 2) ’UTC 时间
  If IsNumeric (sUTC) Then
   mvarUTC = sUTC
  End If
sLatitude = Utils.Parse (mvarSentence , 4) ’纬度
  If IsNumeric (sLatitude) Then
   mvarLatitude = sLatitude
  End If
sLatHemis = Utils.Parse (mvarSentence , 5) ’南、北纬
  If sLatHemis =“S”Or sLatHemis =“N”Then
   mvarLatHemis = sLatHemis
  End If
sLongitude = Utils. Parse (mvarSentence , 6) ’经度
  If IsNumeric (sLongitude) Then
   mvarLongitude = sLongitude
  End If
sLonHemis = Utils. Parse (mvarSentence , 7) ’东、西经
  If sLonHemis = “E”Or sLonHemis = ”W”Then
   mvarLonHemis = sLonHemis
  End If
sSpeed = Utils. Parse (mvarSentence , 8) ’速度
  If IsNumeric (sSpeed) Then
   mvarSpeed = sSpeed
  End If
sUTDate = Utils. Parse (mvarSentence , 10) ’日期
  If IsNumeric (sUTDate) Then
   mvarUTDate = sUTDate
  End If
’⋯⋯其他判断类似,此处从略
End If
 Set Utils = Nothing
End Property

 
2. 2. 3  modTransFun 功能模块
  
  该模块给出了坐标格式转换函数及GPS 信息显示函数,它们分别为:
 
Public Function DM2DD(DegreeMinutes As String) As Double
 
’坐标格式转换函数,转换NMEA 协议的“度分”坐标格式为十进制“度度”格式
 
’实现方法读者可自己完成
  
下面主要介绍用于GPS 数据显示、回放时要用到的playNMEA 过程的实现方法:
 
Public Sub playNMEA(sArray As Variant )
’直接显示GPS 数据流,或回放已存在的NMEA 文件
Dim rmc As GPRMC-wjh
Dim Utils As New CparseUtils - wjh
Dim Sentence As Integer
For Sentence = 0 To sCnt - 1
 If Utils. Parse (sArray(Sentence) , 1) =“$GPRMC”Then
 Set rmc = New GPRMC - wjh
DoEvents
With rmc
 . Sentence = sArray(Sentence)
 If Not Val ( . Longitude) = 0 Then
’lblX、lblY、lblSpeed、lblUTC、lblDate 分别为用于显示X、Y
坐标,
’速度,日期,时间的标签(Label) 控件
’这里只示例了$GPRMC 中几个主要信息的提取,其他信息可如法炮制
lblX. Caption = “X: ” & Format (DM2DD ( . Longitude ) ,“000. 0000”) &“”& . LonHemis
lblY. Caption =“Y: ”& Format (DM2DD( . Latitude) ,“ 00.0000”) &“”& . LatHemis
 lblSpeed. Caption =“速度: ”& . Speed &“ Km/ h”
 lblDate. Caption =“日期: ”& . UTDate
 lblUTC. Caption =“时间: ”& . UTC ’这个时间为UTC时间
’根据任务可转换成北京时间
 Else
MsgBox“接收卫星数太少,不能定位!”
’⋯⋯
’赋给lblX、lblY、lblSpeed、lblUTC、lblDate 空串
 Exit Sub
 End If
End With
 End If
Next Sentence
End Sub
 
’如果需要记录数据到文件
 
If hLogFile Then
 i = 2
 Do
   Err = 0
   Put hLogFile , , Data
   Dim data0 As String
   If Err Then
    i = MsgBox( Error $, 21)
    If i = 2 Then
      mnuCloseLog - Click
    End If
   End If
 Loop While i < > 2
End If
Term. SelStart = Len ( Term. Text ) ’定位信息显示部分开始
InString = Data
cnt = Utils. Count Parts ( InString , Chr (10) )
  For n = 0 To cnt - 1
   tempStr = Utils. Parse ( InString , n , Chr (10) )
    ReDim Preserve sArray(n)
    sArray(n) = tempStr
  Next n
  Set Utils = Nothing
  sCnt = cnt
  Call playNMEA(sArray) ’显示部分结束
Exit Sub
Handler :
MsgBox Error $
Resume Next
End Sub

 
2. 3  实时记录和保存GPS 数据
 
  程序运行时,如执行“打开记录文件”,则打开要记录的文件和端口,在GPS 信息区实时显示接收到的GPS 报文 ,并录入到记录文件中;若执行“关闭记录文件”,则关闭记录文件(但文本框中仍然显示GPS 信息) 。
 
Private Sub mnuOpenLog - Click()
’执行“打开记录文件”
 Dim replace
 On Error Resume Next
 With OpenLog ’CommonDialog 控件
    . Flags = cdlOFNHideReadOnly Or cdlOFNExplorer
    . CancelError = True    ’从用户处获得记录文件名称
    . DialogTitle = “打开记录文件”
    . Filter = “文件格式1 ( 3 . LOG) | 3 . log| 文件格式2 ( 3 . txt) | 3 . txt| 文件格式3 ( 3 . 3 ) | 3 . 3 ”
 End With
 Do
   OpenLog. FileName = “”
   OpenLog. ShowOpen
   If Err = cdlCancel Then Exit Sub
   Temp = OpenLog. FileName
   ’如果文件已经存在, 询问用户是否希望覆盖此文件或在此文件基础上添加内容
   Ret = Len (Dir $( Temp) )
   If Err Then
    MsgBox Error $, 48
    Exit Sub
   End If
   If Ret Then
    replace = MsgBox(“代替存在的- ”+ Temp +“吗?”, 35)
   Else
    replace = 0
   End If
 Loop While replace = 2
 ’用户单击“确定”按钮, 则删除此文件
 If replace = 6 Then
   Kill Temp
   If Err Then
    MsgBox Error $, 48
    Exit Sub
   End If
 End If
 ’打开记录文件
 hLogFile = FreeFile
 Open Temp For Binary Access Write As hLogFile
 If Err Then
   MsgBox Error $, 48
   Close hLogFile
   hLogFile = 0
   Exit Sub
 Else
   ’到文件结尾处来添加新数据
   Seek hLogFile , LOF(hLogFile) + 1
 End If
End Sub
Private Sub mnuCloseLog - Click()
’执行“关闭记录文件”
  Close hLogFile
  hLogFile = 0
End Sub

 
2. 4  回放GPS 数据
 
  GPS 数据的回放,是将存有GPS 信息的文件打开,并重新读取、显示其信息的过程。它包括一个打开过程和一个播放过程。具体实现代码如下(要用到前面给出的模块中的方法) :

Private Sub mnuOpenBFile - Click()
’读取存有GPS 信息的回放文件
  Dim sFile As String
Dim Sentence
On Error GoTo errorhandle
With OpenBFile
    ’从用户处获得回放文件名称
    . DialogTitle = “打开回放文件”
    . Filter = “文件格式1 ( 3 . LOG) | 3 . log| 文件格式2 ( 3 . txt) | 3 . txt| 文件格式3 ( 3 . 3 ) | 3 . 3 ”
    . ShowOpen
    If Len( . FileName) = 0 Then
      Exit Sub
    End If
      sFile = . FileName
    End With
    Open sFile For Input As # 1
    sCnt = 0
     Do While Not EOF (1)
       Line Input # 1 , Sentence
       ReDim Preserve sArray(sCnt)
       sArray(sCnt) = Sentence
       sCnt = sCnt + 1
     Loop
Close # 1
 Exit Sub
errorhandle :
  Close # 1
  MsgBox“打开文件错误!”
End Sub
Private Sub mnuPlayBFile - Click()
’播放GPS 记录文件
Call playNMEA(sArray)
End Sub

 
3  结 论
 
  通过对GPS 通讯NMEA 协议的分析,以RMC 语句的“$GPRMC”串为例,给出了开发GPS 数据处理的方法。该方法具有简单、高效、实用的特点。需要说明的是,用RMC 语句不能读取高程数据,如果要在应用中读取高程数据, 可应用文中的方法, 再编写一个读GGA 语句(“$GPGGA”串) 的类,其中第9 个数据段就是高程信息。
 
编辑:未知  来源:中国GPS论坛
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