用VB 實現GPS 信息處理1

用VB 實現GPS 信息處理
0 　引　言

目前,GPS 已在許多行業和領域得到廣泛應用,但就如何將GPS 有關信息讀入計算機以便進一步處理和應用,仍是大家普遍關心的問題。雖然目前GPS 接收儀的種類、功能各有差異,而且使用的通訊協議也比較多,但許多GPS 生產商都遵循NMEA0183 協議,并且這些GPS 都提供串行通訊接口。筆者試圖從分析GPS 通訊NMEA0183 協議入手,以計算機實時讀取、顯示、存儲、回放GPS信息為例,探討用VB 實現GPS 信息處理的一些方法。

1 　GPS 通訊的NMEA 協議

GPS 的通訊協議比較多,其中NMEA (National Ma2rine Electronics Association) , 0183 協議為GPS 接收機和其他航海電子產品的導航數據輸出格式,是目前普遍使用且為大多數生產商遵循的協議之一,以下為其基本通訊參數及報文格式。

1. 1 　GPS 串行通訊參數

波特率= 4800 ;無奇偶校驗;數據位= 8 ;停止位= 1

1. 2 　NMEA 0183 報文格式

NMEA 0183 協議報文的語句串(ASCII 字符) 格式全部信息可如下表示[1] :

＄AAXXX,ddd. . . ddd , 3 hh < CR > < LF >

具體內容為:

＄　串頭,表示串開始

AA 　識別符

XXX　語句名

ddd &#8943;ddd 　數據字段,字母或數字

, 　　逗號

3 　星號,串尾

hh 　＄與3 之間所有字符代碼的校驗和

< CR > 　回車控制符

< LF > 　換行控制符

1. 3 　報文示例說明

在具體的GPS 應用中,不需要用到NMEA 的全部信息,而是根據具體的工作,從中選取所需的信息,忽略其他信息。在文獻[ 1 ]中,給出了用NMEA0813 的＄GPGGA語句的數據格式及示例,文中以GPS 推薦的最短數據＄GPRMC 語句為例,具體討論協議串中各數據段內容。

1. 3. 1 　當GPS 接收儀和衛星的通訊正常時接收到的數據中就包含如下格式的RMC 語句:

＄GPRMC,055142,A,3603.3291,N,10346.3723,E,0.0,230.4,250503,1.3,

W,A *3 02

其中數據分別為:

＄GPRMC 　串頭,其中RMC 為定位語句

055142 表示UTC 24 小時制的標準時間,格式為“時時/分分/秒秒”。根據任務還需要將其轉換為北京時間格式

A 或V 表示信號接收狀態,其中A表示數據“OK,V表示一個警告

3603.3291 表示緯度值,格式為“ddmm.mmmm”

N 或S 　標明南北半球,N為北半球(北緯)、S為南半球(南緯)

10346.3723 表示經度值,格式為“dddmm.mmmm”

E 或W 標明東西半球,E為東半球(東經)、W為西半球(西經)

0.0 表示速度, (這里速度為0)

230.4 　方位角,范圍為000.0 到359.9度

250503 　為UTC 的日期,格式為“日日/月月/年年”

1. 3 　地磁變化(磁偏角) ,從000.0 到180.0度

W　地磁變化方向,為E或W

1. 3. 2當沒有和衛星取得聯系時

RMC 語句的顯示格式如下:

＄GPRMC, ,V, , , , , , ,270503 ,1.3,W,N *2B

2 　VB編程實現

在應用VB 實現對GPS 數據接收和處理時,主要通過串行通訊方式,應用MSComm 控件完成。由于文中涉及內容較多,故只給出編程思想和核心程序段。

2. 1 　MSComm 控件應用

2. 1. 1 　端口設置

由于GPS串行通訊參數是固定的“波特率=4800 ;無奇偶校驗;數據位=8;停止位=1”,所以在編程時直接設置串口通訊參數就行了。其主要程序段如下[2] :

’NMEA 協議設置

MSComm1.Settings= “4800,N,8,1”

2. 1. 2 　數據采集

OnComm 事件被用于捕獲communications 事件及錯誤。因此可在MSComm 控件的OnComm 事件中加入處理函數,以便在文本框區實時顯示、數據采集。

Private Static Sub MSComm1 - OnComm()

　’事件信息

　Dim Buffer As Variant

　Buffer = MSComm1.Input

　ShowData txtTerm ,(StrConv(Buffer,vbUnicode))

’在文本框txtTerm 內顯示接收到的GPS 信息

’ShowData 過程實現, 見2.2.4

End Sub

2. 2 　GPS 信息顯示的實現

GPS 信息的顯示實際包括兩個方面,一是經過提取處理,顯示需要的信息;二是在文本框內顯示或記錄全部信息(各種語句都顯示) 。在程序實現上,為方便讀取GPS信息, 并提高程序的復用性, 事先設計了兩個類模塊CparseUtils-wjh.cls,GPRMC-wjh.cls和一個標準模塊modTransFun.bas ;同時也設計了一個在文本框區顯示、采集數據的過程showdata。以下為主要功能或實現過程。

2. 2. 1 　CparseUtils-wjh 類

該類主要用于求得語句串中數據段的數目和內容,包含兩個函數:

Function Count Parts ( sString As String , Optional sDelim As

String) As Byte 　’用于返回協議語句中用“,”分割的段數

Function Parse (ByVal sString As String , iReq As Integer , Op2

tional sDelim As String) As String 　’用于分割數據段內容

2. 2. 2 　GPRMC-wjh 類

該類實現對接收到的語句進行判斷,并確定各段字符的具體內容。除變量和其他屬性定義外,最核心的一個方法,就是字串判斷,下面列出其程序段:

Public Property Let Sentence (ByVal RMC - Sentence As String)

Dim Utils As New CparseUtils-wjh

’檢查正確的協議語句串頭,以保證為＄GPRMC 串

If Utils.Parse (RMC- Sentence , 1) =“＄GPRMC”Then

　　’變量定義部分從略

　　mvarSentence = RMC - Sentence

’分析NMEA 并檢查效果,如果不滿足控制條件,返回并使變量值為空

　　sUTC = Utils.Parse (mvarSentence , 2) ’UTC 時間

　　If IsNumeric (sUTC) Then

　　　mvarUTC = sUTC

　　End If

sLatitude = Utils.Parse (mvarSentence , 4) ’緯度

　　If IsNumeric (sLatitude) Then

　　　mvarLatitude = sLatitude

　　End If

sLatHemis = Utils.Parse (mvarSentence , 5) ’南、北緯

　　If sLatHemis =“S”Or sLatHemis =“N”Then

　　　mvarLatHemis = sLatHemis

　　End If

sLongitude = Utils. Parse (mvarSentence , 6) ’經度

　　If IsNumeric (sLongitude) Then

　　　mvarLongitude = sLongitude

　　End If

sLonHemis = Utils. Parse (mvarSentence , 7) ’東、西經

　　If sLonHemis = “E”Or sLonHemis = ”W”Then

　　　mvarLonHemis = sLonHemis

　　End If

sSpeed = Utils. Parse (mvarSentence , 8) ’速度

　　If IsNumeric (sSpeed) Then

　　　mvarSpeed = sSpeed

　　End If

sUTDate = Utils. Parse (mvarSentence , 10) ’日期

　　If IsNumeric (sUTDate) Then

　　　mvarUTDate = sUTDate

　　End If

’&#8943;&#8943;其他判斷類似,此處從略

End If

　Set Utils = Nothing

End Property

2. 2. 3 　modTransFun 功能模塊

該模塊給出了坐標格式轉換函數及GPS 信息顯示函數,它們分別為:

Public Function DM2DD(DegreeMinutes As String) As Double

’坐標格式轉換函數,轉換NMEA 協議的“度分”坐標格式為十進制“度度”格式

’實現方法讀者可自己完成

下面主要介紹用于GPS 數據顯示、回放時要用到的playNMEA 過程的實現方法:

Public Sub playNMEA(sArray As Variant )

’直接顯示GPS 數據流,或回放已存在的NMEA 文件

Dim rmc As GPRMC-wjh

Dim Utils As New CparseUtils - wjh

Dim Sentence As Integer

For Sentence = 0 To sCnt - 1

　If Utils. Parse (sArray(Sentence) , 1) =“＄GPRMC”Then

　Set rmc = New GPRMC - wjh

DoEvents

With rmc

　. Sentence = sArray(Sentence)

　If Not Val ( . Longitude) = 0 Then

’lblX、lblY、lblSpeed、lblUTC、lblDate 分別為用于顯示X、Y

坐標,

’速度,日期,時間的標簽(Label) 控件

’這里只示例了＄GPRMC 中幾個主要信息的提取,其他信

息可如法炮制

lblX. Caption = “X: ” & Format (DM2DD ( . Longitude ) ,“000. 0000”) &“”& . LonHemis

lblY. Caption =“Y: ”& Format (DM2DD( . Latitude) ,“ 00.0000”) &“”& . LatHemis

　lblSpeed. Caption =“速度: ”& . Speed &“ Km/ h”

　lblDate. Caption =“日期: ”& . UTDate

　lblUTC. Caption =“時間: ”& . UTC ’這個時間為UTC時間

’根據任務可轉換成北京時間

　Else

MsgBox“接收衛星數太少,不能定位!”

’&#8943;&#8943;

’賦給lblX、lblY、lblSpeed、lblUTC、lblDate 空串

　Exit Sub

　End If

End With

　End If

Next Sentence

End Sub

2. 2. 4 　ShowData 過程

該過程具體實現GPS 信息在文本框區顯示、采集的功能,它通過添加數據到txt Term 控件的Text 屬性,過濾控制字符,如空格、回車、換行, 并且寫數據到一個打開的記錄文件�？崭穹麖乃�的左側刪除,在Text 屬性, 或

者從傳遞字符串中;換行符將被修改為回車; txt Term 控件的Text 屬性的尺寸也被監視,使它不能超過MAX2TERMSIZE 的要求。其實現過程如下:

Private Static Sub ShowData ( Term As Control , Data As String)

On Error GoTo Handler

Const MAXTERMSIZE = 16000

Dim TermSize As Long , i

’以下為顯示GPS 信息時用的變量

Dim InString As String

Dim Utils As New CParseUtils

Dim tempStr As String

Dim n As Integer

Dim cnt As Integer

’確定現存的文本不會太大

TermSize = Len ( Term. Text )

If TermSize > MAXTERMSIZE Then

　Term. Text = Mid ＄( Term. Text , 4097)

　TermSize = Len ( Term. Text )

End If

’指到txt Term 的數據的結尾處

Term. SelStart = TermSize

’過濾/ 處理空格符

Do

　i = InStr (Data , Chr ＄(8) )

　If i Then

　　　If i = 1 Then

　　　　Term. SelStart = TermSize - 1

　　　　Term. SelLength = 1

　　　　Data = Mid ＄(Data , i + 1)

　　　Else

　　　　Data = Left ＄(Data , i - 2) & Mid ＄(Data , i +1)

　　　End If

　End If

Loop While i

’除去換行符

Do

　i = InStr (Data , Chr ＄(10) )

　If i Then

　　　Data = Left ＄(Data , i - 1) & Mid ＄(Data , i + 1)

　End If

Loop While i

’確定所有的回車都包含換行符

i = 1

Do

　i = InStr (i , Data , Chr ＄(13) )

　If i Then

　　　Data = Left ＄(Data , i) & Chr ＄(10) & Mid ＄(Da2ta , i + 1)

　　　i = i + 1

　End If

Loop While i

’添加過濾的數據到SelText 屬性

Term. SelText = Data

　’如果需要記錄數據到文件

If hLogFile Then

　i = 2

　Do

　　　Err = 0

　　　Put hLogFile , , Data

　　　Dim data0 As String

　　　If Err Then

　　　　i = MsgBox( Error ＄, 21)

　　　　If i = 2 Then

　　　　　　mnuCloseLog - Click

　　　　End If

　　　End If

　Loop While i < > 2

End If

Term. SelStart = Len ( Term. Text ) ’定位信息顯示部分開始

InString = Data

cnt = Utils. Count Parts ( InString , Chr (10) )

　　For n = 0 To cnt - 1

　　　tempStr = Utils. Parse ( InString , n , Chr (10) )

　　　　ReDim Preserve sArray(n)

　　　　sArray(n) = tempStr

　　Next n

　　Set Utils = Nothing

　　sCnt = cnt

　　Call playNMEA(sArray) ’顯示部分結束

Exit Sub

Handler :

MsgBox Error ＄

Resume Next

End Sub

2. 3 　實時記錄和保存GPS 數據

程序運行時,如執行“打開記錄文件”,則打開要記錄的文件和端口,在GPS 信息區實時顯示接收到的GPS 報文[ 2 ] ,并錄入到記錄文件中;若執行“關閉記錄文件”,則關閉記錄文件(但文本框中仍然顯示GPS 信息) 。

Private Sub mnuOpenLog - Click()

’執行“打開記錄文件”

　Dim replace

　On Error Resume Next

　With OpenLog ’CommonDialog 控件

　　　　. Flags = cdlOFNHideReadOnly Or cdlOFNExplorer

　　　　. CancelError = True 　　　’從用戶處獲得記錄

文件名稱

　　　　. DialogTitle = “打開記錄文件”

　　　　. Filter = “文件格式1 ( 3 . LOG) | 3 . log| 文件格式2 ( 3 . txt) | 3 . txt| 文件格式3 ( 3 . 3 ) | 3 . 3 ”

　End With

　Do

　　　OpenLog. FileName = “”

　　　OpenLog. ShowOpen

　　　If Err = cdlCancel Then Exit Sub

　　　Temp = OpenLog. FileName

　　　’如果文件已經存在, 詢問用戶是否希望覆蓋此文件或在此文件基礎上添加內容

　　　Ret = Len (Dir ＄( Temp) )

　　　If Err Then

　　　　MsgBox Error ＄, 48

　　　　Exit Sub

　　　End If

　　　If Ret Then

　　　　replace = MsgBox(“代替存在的- ”+ Temp +“嗎?”, 35)

　　　Else

　　　　replace = 0

　　　End If

　Loop While replace = 2

　’用戶單擊“確定”按鈕, 則刪除此文件

　If replace = 6 Then

　　　Kill Temp

　　　If Err Then

　　　　MsgBox Error ＄, 48

　　　　Exit Sub

　　　End If

　End If

　’打開記錄文件

　hLogFile = FreeFile

　Open Temp For Binary Access Write As hLogFile

　If Err Then

　　　MsgBox Error ＄, 48

　　　Close hLogFile

　　　hLogFile = 0

　　　Exit Sub

　Else

　　　’到文件結尾處來添加新數據

　　　Seek hLogFile , LOF(hLogFile) + 1

　End If

End Sub

Private Sub mnuCloseLog - Click()

’執行“關閉記錄文件”

　　Close hLogFile

　　hLogFile = 0

End Sub

2. 4 　回放GPS 數據

GPS 數據的回放,是將存有GPS 信息的文件打開,并重新讀取、顯示其信息的過程。它包括一個打開過程[ 2 ]和一個播放過程。具體實現代碼如下(要用到前面給出的模塊中的方法) :

Private Sub mnuOpenBFile - Click()

’讀取存有GPS 信息的回放文件

　　Dim sFile As String

Dim Sentence

On Error GoTo errorhandle

With OpenBFile

　　　　’從用戶處獲得回放文件名稱

　　　　. DialogTitle = “打開回放文件”

　　　　. Filter = “文件格式1 ( 3 . LOG) | 3 . log| 文件格式2 ( 3 . txt) | 3 . txt| 文件格式3 ( 3 . 3 ) | 3 . 3 ”

　　　　. ShowOpen

　　　　If Len( . FileName) = 0 Then

　　　　　　Exit Sub

　　　　End If

　　　　　　sFile = . FileName

　　　　End With

　　　　Open sFile For Input As # 1

　　　　sCnt = 0

　　　　　Do While Not EOF (1)

　　　　　　　Line Input # 1 , Sentence

　　　　　　　ReDim Preserve sArray(sCnt)

　　　　　　　sArray(sCnt) = Sentence

　　　　　　　sCnt = sCnt + 1

　　　　　Loop

Close # 1

　Exit Sub

errorhandle :

　　Close # 1

　　MsgBox“打開文件錯誤!”

End Sub

Private Sub mnuPlayBFile - Click()

’播放GPS 記錄文件

Call playNMEA(sArray)

End Sub

3 　結　論

通過對GPS 通訊NMEA 協議的分析,以RMC 語句的“＄GPRMC”串為例,給出了開發GPS 數據處理的方法。該方法具有簡單、高效、實用的特點。需要說明的是,用RMC 語句不能讀取高程數據,如果要在應用中讀取高程數據, 可應用文中的方法, 再編寫一個讀GGA 語句(“＄GPGGA”串) 的類,其中第9 個數據段就是高程信息。