移动嵌入式技术在GPS中的应用.PPT

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1、移动嵌入式技术在GPS中的应用与开发,邹进贵,2023/8/22,武汉大学测绘学院,1、概 述,2、基于Windows CE的PDA的开发,3、PDA在GPS中的应用示例一,4、PDA在GPS中的应用示例二,主要内容,概 述,GPS 计划自 1973 年起步，由美国国防部运作。1978 年首次发射卫星，1994 年完成 24 颗中高度圆轨道（MEO）卫星组网，共历时 16 年、耗资 120 亿美元。至今，已先后发展了三代卫星，共发射了 41 颗。目前，在轨工作卫星有 28 颗，其中还发射成功 2 颗新型的 2R 型卫星，还将发射 19 颗，总共耗资 190 亿美元。计划从 2003 年开始部署

2、 33 颗 2F 型卫星。此外，现在又开始了全改进型 GPS-3 的概念研究，以适应2030年未来的系统级要求。,一、背景情况,概 述,GPS是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传递系统。24 颗卫星位于6个倾角为55度的轨道平面内，高度20182千米，周期近12小时。卫星用 2 个 L波段频率发射单向测距信号，区别不同卫星采用码分多址（CDMA,和中国联通的 CDMA 理论上一样）。它是一个军民两用系统，提供两个等级的服务。即为军事用户提供 L1（频率 1575.42MHz）、L2（频率 1227.6MHz）双频 P 码测距、优于 22 米的水平精度、27.7米的垂直精度和

3、100 纳秒的授时精度的精密定位服务（可加反欺骗（AS）Y 密码），为其他用户提供 L1 单频 C/A 码测距加选择可用性（SA）人为干扰的标准定位服务（SPS），位置精度降低到 100 米，授时精度降低到 340 纳秒。为了提高导航精度、可用性和完整性，世界各地发展了各种差分系统。特别是利用地球静止轨道卫星建立的地区性广域差分增强系统（如美国民航局开发的 WAAS，欧洲的 EGNOS 及日本的 MSAS），可提供附加区域卫星导航测距信号、导航精度校正数据和在轨导航卫星的可用性信息，成为显著提高导航精度和可靠性的重要手段，并使 SA 干扰失去作用。,概 述,美国政府为了加强其在全球导航市场的竞

4、争力，已于2000年5月1日午夜撤销对 GPS 的 SA 干扰技术，标准定位服务定位精度双频工作时实际可提高到 20 米、授时精度提高到 40 纳秒，当然军用标准也更高了。并承诺以后逐步增加两个民用频率，即 L2 增加 C/A 码和民航安全专用的 L5(频率 1176MHz），希望以此来抑制其他国家建立与其平行的另一个系统，并提倡以 GPS 和美国政府的增强系统作为国际使用的标准。美国为保持其独家利用卫星导航系统的军事优势，提出了导航战的战略方针。其内容在战时包括 3 个方面：对战区内抑制民用信号，如施放干扰和恢复 SA 手段，拒绝敌方使用其所有有用导航功能；确保本方使用，加强反干扰、反欺骗能

5、力和抗摧毁能力，如加大 P(Y)功率，在 L1 和 L2 上增加 M 码，并已开发出军码在民用码受干扰和关闭时的独立捕获的自我生存能力，增加星间链路和提高卫星原子钟频率长期稳定度以增加星座自主导航能力，导航接收机采用可控方向图天线，对多个干扰源方向形成天线方向图零点以降低干扰能量等。,概 述,二、嵌入式技术简介1、嵌入式操作系统 Microsoft的Windows CE操作系统 3Com公司的Palm OS 操作系统 Pocket PC操作系统 EPOC 操作系统 深圳桑夏公司的2000操作系统,概 述,二、嵌入式技术简介,2、CPU类型目前各种各样的PDA产品使用的CPU种类比较多，主要有：

6、MIPS SH3 SH4 ARM Pocket PC 其它,概 述,二、嵌入式技术简介,3、基于嵌入式技术的PDA产品 目前PDA产品类型比较多，主要的生产厂家有HP,CASIO,COMPAQ,LEO、联想、海信等。,概 述,三、嵌入式技术的特点,1、嵌入式操作系统稳定可靠2、PDA设备的CPU功耗低，省电3、PDA的操作简便，携带方便4、具有很好的图形显示窗口5、触摸式的输入方式6、具有多种数据传输方式（红外、蓝牙、USB等）7、存储容量大,基于Windows CE的PDA的开发,一、开发的基本过程,PDA的程序的开发一般在台式机上进行，需要有专门的开发包和编译工具，程序代码写完后，可以利用

7、相应的编译工具编译，生成各种CPU类型的可执行文件，然后将该文件复制到掌上电脑的内存中，由于大部分掌上电脑都没有硬盘，程序和数据是靠电池记忆的，因此要注意保持足够的电量，否则程序和数据就会丢失。1、进行系统功能设计2、在台式机上的Windows CE开发集成开发环境中，进行菜单设计、源代码设计3、在台式机上的仿真环境中进行程序的测试4、将程序编译成对应CPU的可执行文件5、将程序安装到PDA中，进行更进一步的测试,基于Windows CE的PDA的开发,二、开发的软、硬件环境,1.1、硬件环境。486/66MHz以上微机,24M或以上内存,有100M以上剩余空间的硬盘,掌上电脑,通讯电缆等。2

8、、软件环境。Windows 2000/XP操作系统,Microsoft Embedded Visual C+3.0或4.0（或EVB3.0或4.0）进行源代码的编辑、编译等，界面与Visual C+或Visual Basic类似。,Microsoft Pocket PC 2003 SDK,为了将程序编译成Pocket PC 2003掌上电脑可执行的程序，需要有对应软件开发工具包的支持，其中包含一个Pocket PC 2003的仿真程序（界面如后图所示）,基于Windows CE的PDA的开发,基于Windows CE的PDA的开发,二、开发的软、硬件环境,Microsoft ActiveSyn

9、c 为了在PDA和计算机之间进行数据和程序的传输，需要安装本模块。界面如下所示：,基于Windows CE的PDA的开发,三、开发过程的演示,开始,PDA在GPS中的应用示例一,一、硬件设备,1、HP568掌上电脑,PDA在GPS中的应用示例一,一、硬件设备,2、台湾产 CF Type1 GPS,正 面,侧 面,背 面,PDA在GPS中的应用示例一,PDA在GPS中的应用示例一,PDA在GPS中的应用示例一,PDA在GPS中的应用示例一,一、硬件设备,3、CF 蓝牙，CF 无线网卡，CF GPS（从左至右）,PDA在GPS中的应用示例一,二、Pocket PC对CF Type1 GPS的控制,

10、1、创建串口连接,CF Type1 GPS 在Pocket PC 2002 操作系统中是免驱动的。,从“开始”菜单，点击“设置”,点击“连接”后，再点击“连接”图标,PDA在GPS中的应用示例一,在出现的“连接”设置页面中 点击中间的“更改”,在出现的“单位设置”页面中，点击“新建”,PDA在GPS中的应用示例一,为这个新连接输入一个名字，例如：“GPS 连接”；在调制解调器列表中，选择带 GPS 字样的设备；把波特率设置为4800 bps,点击“高级”以确保连接参数如以下所示：数据位：8奇偶校验：无停止位：1流控制：硬件,PDA在GPS中的应用示例一,接下来，选中“手动输入拨号命令”复选框，

11、然后点击“OK”返回(TCP/IP 与名称服务器不用管)。,PDA在GPS中的应用示例一,然后点击“下一步”，复选框全部不选，然后点击“完成”以完成设置,PDA在GPS中的应用示例一,2、测试连接,从“开始”菜单，点击“设置”；点击“连接”后，再点击“连接”图标；在出现的“连接”设置页面中，点中间的“更改”；在出现的“单位设置”页面中，点击并按住“GPS 连接”，然后选择“连接”即可,PDA在GPS中的应用示例一,然后就会出现“正在拨号”窗口和“手动拨号终端”，GPS 数据的列表将会被显示在屏幕上,PDA在GPS中的应用示例一,点击屏幕上方任务栏“手动拨号终端”和音量喇叭间的双箭头图标，可选择

12、断开,PDA在GPS中的应用示例一,3、GPS应用,在这之前，要去 http:/自行下载并安装“GpsViewer”全平台 GPS 测试工具(适用所有 GPS 测试)至掌上电脑。这是官方免授权正版软件。,PDA在GPS中的应用示例一,从“开始”菜单，点击“程序”。选择“GPS Viewer”。,PDA在GPS中的应用示例一,Setup 中，先点 Scan,以便扫描出 CF GPS 在掌上电脑的哪个串口(Com Port)上,每次掌上电脑软启动后，都最好Scan 一下，因为串口不是始终不变的。,PDA在GPS中的应用示例一,扫描完毕，在 Com Port 中选上刚才找到(上图 Found GPS

13、!)的那个 GPS 端口，然后点击 Open GPS，好了，可以用了。,PDA在GPS中的应用示例二,一、主要目的,1、实现在基于Windows CE掌上电脑对Leica GPS500系列接收机的全部控制、代替原有的控制器。由于原控制都为英文界面，对用户来说存在极大的不方便，因此产生了该需求。,PDA在GPS中的应用示例二,数据模型,模拟现实,数据管理,数据发布,将设计转换为现实,GIS 和 CAD,现实世界,Internet,2、实现空间数据与因特网服务的紧密结合,PDA在GPS中的应用示例二,二、有关接口指令的说明,在徕卡500测量系统中有两种类型的接口指令：一种是ASCII格式；另一种L

14、eica Binary 2 Interface格式1、ASCII格式NMEA 是在GPS中广泛使用的一种标准格式，徕卡系统兼容NMEA格式，同时进行了扩展，如：常规NMEA格式:$GPGLL,3723.454333,N,12202.269667,W,151933,A*3E徕卡扩展NMEA格式为：$PLEI:Proprietary(P)Leica(LEI)。,PDA在GPS中的应用示例二,二、有关接口指令的说明,在徕卡500测量系统中有两种类型的接口指令：一种是ASCII格式；另一种Leica Binary 2 Interface格式1、ASCII格式 查询命令：$PLEIQ,?,.如查询端口输

15、出的坐标可以用下面的命令：$PLEIQ,POS,0,4,0*39 接收机会发送确认信息：$PLEIR,ACK,POS,0*5B 接下来发送位置信息：$PLEIR,POS,101259.00,250497,.*hh,PDA在GPS中的应用示例二,二、有关接口指令的说明,在徕卡500测量系统中有两种类型的接口指令：一种是ASCII格式；另一种Leica Binary 2 Interface格式1、ASCII格式 校验和的计算 在每一条指令的最后要跟上校验和，计算方法是将除了开始和停止位的所有字符按位进行异或运算，包括（,$,*)等，放在前面，如：$PLEIR,AHT,0,1.995,0*35,PD

16、A在GPS中的应用示例二,二、有关接口指令的说明,在徕卡500测量系统中有两种类型的接口指令：一种是ASCII格式；另一种Leica Binary 2 Interface格式2、LB2格式 LB2是徕卡专用的一种二进制指令格式。,PDA在GPS中的应用示例二,二、有关接口指令的说明,在徕卡500测量系统中有两种类型的接口指令：一种是ASCII格式；另一种Leica Binary 2 Interface格式2、LB2格式 LB2是徕卡专用的一种二进制指令格式。如：,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,1、打开串口,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,2、配置端口,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,3、设置超时,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,4、从端口读数据,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,5、向端口写数据,PDA在GPS中的应用示例二,三、主要函数的说明,6、关闭端口,CloseHandle(hCom);,PDA在GPS中的应用示例二,四、主要功能,1、配置功能2、传感器3、定位4、实用程序,PDA在GPS中的应用示例二,五、系统仿真演示,移动嵌入式技术在GPS中的应用,谢 谢,