基于ARM和WINCE的便携式差分GPS导航定位系统设计及

本格式保存，用于事后数据处理分析，在“发送”编辑框可借助NMEA0183指令进行HC12参数设置;在“定位信息”区有经纬度、航向、速度、GPS时间等参数实时显示，点击“清除轨迹”可将海图显示区历史轨迹清除;“导航信息”区可进行“目标点”添加、修改、删除、画圆、航线等设置，实时显示本船距目标点位置、方位、偏离等参数：在“海图操作”区可进行放大、缩孝本舰居中、目标居中、标记当前点位等操作，勾选“平移海图”后点按左侧海图区不动可进行上下左右移动;左侧蓝色区域为海图显示区，可直观显示本船与各目标点位置关系、试验态势等。

2.2 设置HC12参数

通过串口建立差分GPS模块与ARM或PC机的连接，借助NMEA0183指令，通过任意一串口均可以设置HC12。可用开发软件串口通信区“发送”命令按钮或串口助手软件(WINCE或WINXP均可)进行通信，首先设置接收机应用模式为SBAS，再设置串口通信波特率、串口输出的NMEA语句及输出速率，最后设置最大差分龄期和卫星仰角。

差分GPS模块串行通讯参数为：波特率=19200，数据位=8位，停止位=1位，无奇偶校验。通过串口建立ARM和GPS的连接，GPS加电后便自动搜索卫星，并通过串口以每秒1次的频率向ARM发送GPRMC格式的定位信息，在定位信息有效后ARM便可以提取所需要的定位信息。

2.3 读取串口

获取GPS导航数据实际上就是通过串口读取HC12输出的NMEA格式数据的过程，下面介绍WINCE下读取串口程序的开发过程。

2.3.1 打开串口

点击“打开”按钮，进入此按钮的消息响应函数，函数中执行打开串口和串口参数配置等操作。首先调用CreateFile()函数打开指定的端口，接着对串口进行参数配置，包括波特率、数据位、停止位、奇偶校验等。参数设置过程为：先调用GetCommState()获取串口的当前配置，得到结构体DCB(Device Control Block，设备控制块)的指针，通过它给DCB结构体赋值，然后传给SetCommState()函数对串口进行配置。

最后设置串口的超时参数，设置方法与上述参数设置类似，先通过GetCommTimeouts()得到一个结构体指针，赋值后传给Set Comm Time outs()进行设置。

2.3.2 接收数据

串口打开后，自动开始接收，函数中调用了CreateThread()开辟了一个线程，用于接收串口数据。由于接受过程需要调用WaitCommEven()函数来不停地等待数据到来事件，会致使程序无法响应其他操作，因此采用开辟线程的办法来防止信息拥堵。

图4所示为接收串口数据的线程中执行的操作流程。程序实现了串口数据的接收，并把接收到的数据传递给Dig类，用于后期进行定位信息提取及显示等操作。

2.4 提取定位数据

NMEA-0183通信标准的输出数据采用的是ASCⅡ码，主要有GGA、GLL、GSA、GSV、RMC、VCT等不同的结构，每种类型的帧均是以“$”开头，然后是两个字母的“识别符”和3个字母的“语句名”组成ID信息头，接着就是以逗号分割的数据体，末尾为校验和，以回车换行符结束。本设计只关心日期、时间、经纬度、地面速度等，选用GPRMC语句，表1中对该语句结构作了详细说明，按图5所示的流程即可完成GPS数据的提取。注意在编写程序中不要出现m_strRecv[i+k](k>0)这样的表达式，例如以(m_strDataReceived[i]==‘$’m_strDataReceived[i+3]==‘R’)为判断条件来提取ID头，容易造成超出数组元素个数的错误。

3 系统实验及精度分析

实验地点选在运动场场开阔处，先采用静态内符合法进行精度测试。连接差分GPS天线，给系统上电，运行开发软件，设置好串口参数，打开串口COM2，待差分GPS模块进入稳定差分定位后开始保存数据，采集数据约3 000组，用MATLAB处理采集数据，结果如图6所示。

导航定位等功能测试：手持该系统进行直线和圆形运动，观察海图区域航迹向轨迹形状;设定1个目标点，画半径为200米的圆并设置航线，分别按直线和曲线前进，观察距离、偏离、方位等参数变化;对海图进行放大、缩小和平移，分别点选本舰居中和目标居中，观察海图显示变化。

测试表明，终端软件能平稳地运行在嵌入式WINCE5.0系统上，操作界面简洁、直观、实用、功能全面，具有良好的实时性和准确性，系统定位精度(2DRMS)优于1 m。

4 结束语

文中基于ARM硬件平台，以WINCE为嵌入式操作系统，在Visual Studio2008下开发了串口通信导航数据软件，通过串行接口实现差分GPS模块与ARM之间的通信，构建了一个体积孝功耗低、功能全面的便携式差分GPS导航定位系统，并给出