基于GPS的出租车无线调度通信终端设计与实现(3)

GPS 出租车

3　GPS数据接收及距离计算

3.1　GPS系统

(Naviga2“导航卫星定时和测距全球定位系统”tionSatelliteTimingandRangingGlobalPositioningSystem)简称GPS全球定位系统,是能在海、陆、空进

在距离估算精度要求不高的情况下,一般不考虑地球的曲率,直接将地球视为一个正球体来运算。由正球体特点可知

,球面两点之间的最短距离,是过这两点与球心三点确定的大圆上,两点间的劣弧长度

[13]

。

行全方位高准确度实时定位、测速、授时的新一代卫星导航定位系统。GPS是利用单向到达时间

TOA(time2of2arrival)测距的原理来确定用户的位置。接收机通过测量从多个位置已知的辐射源(即GPS卫星)所广播信号的传播时间,便能确定自己的位置

[10-11]

[8-9]

ββ假设单位球面上两点A(α1,1),B(α2,2),其中α为纬度,β为经度,求其球面距离。欲求A、B之间的弧线长度,必须先求得AB两点的直线长度。建β立辅助点C(αC两点同纬度,B、C1,2),显然,A、。CB与OFG,过B点做

由A、C在同一纬

。

3.2　GPS数据接收3.2.1　GPS数据格式

=,设∠ACG=γ,由余弦:

守NMEA20183后顺序包含了时间(UTC)、纬度、经度、高度、速度、日期、航向以及卫星状况等参数类型信息,常用语句有6种,包括GGA、GSA、RMC等。根据本文系统设计要求,选用从GPRMC语句(RecommendedMinimumSpecificGPSΠTRANSITData2RMC,推荐定位信息1次Π1秒)中提取所需信息。3.2.2　经纬度提取

GPS模块只要处于通电工作状态就会连续地接

收GPS卫星星历,计算导航定位信息,再通过串行通信接口输出数据。对GPS模块输出的数据信息进行提取应明确其数据帧结构,NMEA20183标准协议数据帧主要由帧头、帧内数据和帧尾组成。接收数据帧时,首先对帧头进行判断,帧头均以“S{”的ASCII码作为标志,确定有效帧头“S{”后再对帧头的

2

2

图2　球面上两点间距离

AG=AC+CG-2 AC CG cosγ

2

(1)(2)(3)

化简得:

cosγ=AC

Π2(2 CG)

类别进行识别,本系统选用GPRMC语句;然后对确定的帧进行数据提取处理,由于帧内各类型的参数之间被逗号“,”分割,故应以逗号个数来确定当前读取的参数,并作出相应的提取处理和存储;每帧均以回车符<CR>和换行符<LF>作为帧尾,标识一帧的结束。3.3　距离计算

3.3.1地面上两点间距离计算

在ΔACB中,

ABAB

2

=AC+CB-2 AC CB cosγ

22

=(AC BF)ΠEC+CB

22

(2)式代入(3)式化简得:

2

(BFΠEC=BGΠCG)(4)

由球体的性质和经纬度定义得:

αEC=cosα1,FB=cos2

EC=2 sin((α2)1-α2)ΠAC=2 cosαsin((β2)1 1-β2)Π

目前GPS所采用的坐标系统是WGS284坐标

系,它的全称是WorldGeodesicSystem284(世界大地坐标系284)。该坐标系的坐标原点位于地球的质心,Z轴指向BIH1984(国际时间局BureauInternationaldel’Heure)定义的协议地球极(CTP)方向,X轴指向BIH1984的零度子午面和赤道的交点,Y轴与X轴

代入(4)式化简即可得:2

αAB=2 [1-cos(α2-α1)+cos1 αα　　cosαcoscos(β2-cos1 2 2-β1)]

(5)

和Z轴构成右手系

[12]

。

对于半径为R的球体,AB的弧长为

2R arcsin(ABΠ2),最后可得地面上两点间距离d为:

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