定位和導(dǎo)航是很多便攜移動(dòng)設(shè)備以及汽車(chē)電子設(shè)備的重要功能之一，所以GPS在上述設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。基于ARM-Linux的嵌人式平臺(tái)以其開(kāi)放性、安全性、健壯性和穩(wěn)定性越來(lái)越成為各種便攜設(shè)備和車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備的主要開(kāi)發(fā)平臺(tái)。如何實(shí)現(xiàn)GPS模塊和嵌人式ARM-Linux平臺(tái)之間的通信成了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)定位導(dǎo)航的基礎(chǔ)。
　　本文主要研究GPS模塊與ARM-Linux平臺(tái)之間采用異步串行傳送方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的問(wèn)題，利用多線程編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)采集與處理，并介紹了一種WGS坐標(biāo)向地方坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換方法。與GPS通信可選的協(xié)議有很多種，目前普遍采用的是NMEA-0183通信協(xié)議。
　　1 NMEA-0183通信協(xié)議
　　NMEA-0183協(xié)議［1］是為了在不同的GPS導(dǎo)航設(shè)備中建立統(tǒng)一的海事無(wú)線電技術(shù)委員會(huì)（BTCM）標(biāo)準(zhǔn)，由美國(guó)國(guó)家海洋電子協(xié)會(huì)NMEA（National Marine Electronics Association）制定的通信協(xié)議，其中規(guī)定了海用和陸用GPS接收設(shè)備輸出的定位位置數(shù)據(jù)、時(shí)間、衛(wèi)星狀態(tài)、接收機(jī)狀態(tài)等信息。除NMEA-0183協(xié)議之外，還有差分用的RTCMSC-104格式，各個(gè)廠商互不兼容的二進(jìn)制格式等，但以NMEA-0183使用最廣泛。為實(shí)現(xiàn)ARM-LINUX平臺(tái)與GPS之間的通信，應(yīng)清楚協(xié)議規(guī)定的GPS輸出的數(shù)據(jù)格式和報(bào)文。NMEA-0183規(guī)定的格式如下：
　　波特率：4 800 b/s
　　數(shù)據(jù)位：8 bit
　　奇偶校驗(yàn)：無(wú)
　　開(kāi)始位：1 bit
　　停止位：1 bit
　　報(bào)文格式：報(bào)文的語(yǔ)句串（十進(jìn)制ASCII碼）格式全部信息如圖1。
　　
　　圖1中具體內(nèi)容：＄為串頭，表示串開(kāi)始；GP為交談識(shí)別符。XXX為語(yǔ)句名，NMEA規(guī)定的常用語(yǔ)句有以下6種：GGA，衛(wèi)星定位信息；GLL，地理位置-經(jīng)度和緯度；GSA，GNSS DOP偏差信息，說(shuō)明衛(wèi)星定位的信號(hào)的優(yōu)劣情況；GSV，GNSS天空范圍內(nèi)的衛(wèi)星；RMC，最基本的GNSS信息，指能夠達(dá)到定位目的的基本信息等語(yǔ)句。ddd為數(shù)據(jù)字段，字母或數(shù)字，“，”為域分隔符；*表示串尾；hh表示＄與*之間所有字符代碼的校驗(yàn)和；為回車(chē)控制符；為換行控制符。
　　在實(shí)際的GPS應(yīng)用中，并不會(huì)用到NMEA的全部信息，而是根據(jù)具體的需要，從中選取有用的信息，忽略其余的信息內(nèi)容。下面以GPRMC語(yǔ)句為例來(lái)介紹。該語(yǔ)句包含時(shí)間、日期、方位、速度和磁偏角等信息，基本上可以滿足一般的導(dǎo)航需求。GPRMC語(yǔ)句的結(jié)構(gòu)為：＄GPRMC，《1》，《2》，《3》，《4》，《5》，《6》，《7》，《8》，《9》，《10》，《11》，*hh。
　　數(shù)據(jù)區(qū)說(shuō)明如下：
　?。?）UTC時(shí)間，hhmmss.sss（時(shí)分秒。毫秒）格式；
　?。?）定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無(wú)效定位；
　?。?）緯度ddmm.mmmm （度分）格式（前面的0也將被傳輸）；
　?。?）緯度半球N（北半球）或S（南半球）；
　?。?）經(jīng)度dddmm．mmmm（度分）格式（前面的0也將被傳輸）；
　?。?）經(jīng)度半球E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）；
　?。?）地面速率（000．0～999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸）；
　　（8）地面航向（000.0～359．9度，以真北為參考基準(zhǔn)，前面的0也將被傳輸）；
　?。?）UTC日期，ddmmyy（日月年）格式；
　　（10）磁偏角（000．0～180．0度，前面的0也將被傳輸）；
　?。?1）磁偏角方向，E（東）或W（西）。