嵌入式定位系统的实用设计与软件算法实现

在编译Linux内核时，选择将framebuffer相关的功能编译到内核中去。

　　3 绘制基于MiniGUI的电子地图的算法

　　3．1 提取电子地图数据的算法实现

　　由于GUI的程序和传统单一流程的程序不太相同，因此通过简单的循环获取GPS数据的方式是不可取的。该系统通过多线程的循环提取数据，每组数据的提取与处理是在一个单线程中完成的，从而避免了数据和处理的复杂交互，能更好地体现实时性。

　　首先，对所采用的坐标系进行说明：假定有一个形状为严格矩形的地图，其像素坐标原点为(O，0)，地图X轴方向上的宽度为W个像素点，Y轴方向上的高度为H个像素点，地图上某点的坐标为(X，Y)，则定义该像素点的归一化坐标为(x／W，y／H)。对于终端而言，其覆盖的地理范围相对于地球半径来说几乎可以看作无穷小，故可以认为电子地图所对应的经纬度坐标在其覆盖的区域内是线性变化的。有了这2个点的坐标数据后，当从GPS接收机读取到经纬度坐标时，根据近似的线性映射关系，就可以算出该坐标在电子地图上的归一化坐标。这种映射关系，根据欧式几何原理即式(1)和式(2)，由已知的2个点可以算出点A和点B的未知参数。

　　要得到地图的左上角和右下角的经纬度坐标，只需知道地图边界范围内任取的2个参考点的4个参数即可。通过在某地实地采集的3个参考点，得到表l所列的坐标数据。

　　根据公式，上面的3个参考点共有3种组合方式，分别得出3组经纬度值，对这3组取平均值，以减少误差，提高精度。最终求得左上角和右下角的坐标数据，如表2所示。

　　从而得到基准点，并将其坐标数据保存到坐标数据文件taiyuan_gps．dat中。

　　为了提高灵活性，这里为坐标源数据定义如下数据结构：

　　3．2 GPS线程

　　采用单线程对采集的一组数据进行读取、解析和计算。在程序中定义一个pthread_t类型变量，代表采集并解析GPS数据的后端线程。由于GUI的前端和后端GPS线程都要访问某些GPS数据，因此需要在线程间采用同步策略。这里利用线程锁来实现，将其定义为GPSL0CK。它是一个pthread_mutex_t类型的变量。

　　对应于Point型、Pline型和Region型3种类型的地理信息，分别定义数据结构_POINT、_PLINE和_REGION。以道路为例，在程序中定义对应的_PLINE结构来描述相关信息，该结构定义如下：

　　3．3 MiniGUI下电子地图的绘制

　　MiniGUI程序的入口点为MiniGUIMain．main函数已在MiniGUl的函数库中定义，该函数在进行一些MiniGUI的初始化工作后调用MiniGUI-Main函数。先调用SetDesktopRect函数来设置程序的显示区域，然后调用CreateMainWindow函数创建并显示程序的主窗口，最终进入消息循环。

　　MiniGUI是消息驱动的系统，一切运作都围绕消息进行，MiniGUI应用程序通过接收消息来与外界交互。在电子地图的绘制过程中，主要用到MiniGUI的窗口绘制消息MSG_PAINT。该消息在需要进行窗口重绘时发送到窗口过程。MiniGUI通过判断窗口是否含有无效区域来确定是否需要重绘，在需要进行重绘时，MiniGUI会向相应的窗口过程发送MSG_PAINT消息。MSG_TIMER则主要负责从后端GPS线程中取得当前的经纬度信息，格式化之后输出到文本框中。

　　当MiniGUI主程序接收到其GPS通信子进程发送的SIGUSRl信号时，就会调用相应的信号处理函数。为了实时更新定位点在电子地图中的位置，必须在该函数中读取共享内存中的最新位置信息；同时根据定位点位置的变化确定需要重绘的区域，调用MiniGUI中的lnvalidateRect函数使该区域无效。通过这种方式使得最新的位置信息实时地显示在电子地图上。

　　4 结束语

　　随着社会信息化的发展，GPS导航终端的使用已成燎原之势，越来越多的设备配备定位或导航功能。本设计利用MiniGUI来实现GPS的基本功能，使地图的绘制工作脱离繁琐的底层硬件，大大简化了此项工作，再配合GPS信号接收机实现实时定位导航功能。同时，本设计还有许多地方值得改进，例如通讯反馈精度和矢量化地理信息的优化显示等。