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、緯度等信息；根據GPS定位數據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。將位置信息與數據庫中電子矢量地圖進行匹配，根據公交車位置的不同，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)送的定位數據，將GPS信號的數據流提取出來，經過簡單的字符串操作就可以分別找出GPS信號中的經度、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接收機根據從三顆以上衛(wèi)星發(fā)來的數據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高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數據，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)星星歷等其他數據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位數據位、1位停止位；后者的通信協(xié)議為4800b/s、無校驗、8位數據位、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數據主要由幀頭、幀尾和幀內數據組成。根據數據幀的不同，幀頭也不相同，主要有＄GPGGA、＄GPGSA、＄GPGSV以及＄GPRMC等。這里選用推薦的＄GPRMC。各類數據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。
由于幀內各數據段由逗號分割，因此在處理緩存數據時一般通過搜尋ASCII碼“＄”來判斷是否是幀頭。在對幀頭的類別進行識別后，再通過對所經歷逗號個數的計數判斷出當前正在處理的是哪一種定位導航參數，并做出相應處理。
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