GPS自动报站系统的设计与实现

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给出了利用GPS卫星定位系统来采集车辆运行时的地理位置的经纬度、方位以及速度等信息的实现方法，利用该系统，可在上述信息经过AVR高速嵌入式单片机处理后，对预存的数据进行方向和距离误差分析，并在车辆行驶到达预定位置时，通过语音处理芯片对预先寻制的语音进行播报，从而达到自动报站的目的。
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收稿日期：2005—10—24
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给出到小数点后婀f (h向>如行驶
的方li_l=I，数据格式为“一hhl d,l” 例如．
接收到的数据为：
“ $【“’nMt ． 031 61}4．71q． A．
3201．3255，N．12{154．1669．E．20．】5．
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就表示是RMC格式，北京时间
ll时16分4．719秒，数据有效，32。1．
3255分(Jr纬)，120。54．1669分(东经)，
速度20．15哩／JbH~，方向298．21。，13
期为05年9月25日。
数据医绩与预存
判别车辆行驶的位置，需要对
播报点的语音编码、经纬度坐标、方
向、运行状态进行预存。为了节约存
储空间，必须对数据进行预处理与压
缩。由于我国陆地地处东经73度到136
度之间，所以我们将采集到的经度数
据首先减去73度，变换使得经度范围
在0～63度之间。对经纬度值的预存可
以使用存储每次的增量值的办法，这
样可使数据长度变短，但处理起来要
麻烦一些，并且可能产生误差积累；
另外一种方法就是存储变换后的绝对
经纬度值，这样虽然数据略长一些，
但处理起来比较简单。经过权衡，本
例使用了后者。GPS提供的经纬度为
1／10000分，实际上它的最低位值是不
稳定的，所以我们只取到1／1000分。由
于地球的半径约为R；6 378 km，这样
每1／1000分所对应的弧长约为：
2 R／(360度×60(分／度))／1000
≈ 1．86I／1
所以这里只取小数点后3位。以
1／1 000分为单位，经度的最大值为63
×60×l 000=3 780000。我国纬度的
最高值不超过北纬60度，同样以1／1
000分为单位，最大值为60×60×1
000=3 600 000，经纬度以二进制形式
存储备j={=j，24位f3个字节)是足够了。
经纬度共需要6个字节即可。
方向数据，GPS可提供1／100度
的精度，实际使用时以2度为单位已
经足够了，所以对采集的数据整数部
Application& Practice
分除以2，范围在0～l80之间，这样
只须1个字节就可以了。
语音编码由语音芯片的地址确
定，使用7位便可以设置128段语音，
剩余1位用于存放运行状态。
由此，对一帧预存的信息只要8
个字节就可以了。而在AT90S8515中
内置512一个字节E PROM，可以存
储64组预存信息。结构如图1所示。
距蠢差距的处理与识
由于一般车辆行使的范同都是比
较小的，所以可以将经纬度直接看作
直角坐标来处理。设预存的经度为
， 预存的纬度为Y ，车辆位置实时
采集的经度为 ，纬度为Y。根据距
离公式，两点间的距离为：
● _____ _____ ___-_ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _— —
．＼／( 一 ) +(y—yo) x1．86(m)
如果将距离控制在40 ITI内进行播
报，则40／1．86—21．5，这也就是说
车辆的位置f ，Y)与预存的位置f ，
)之间的值小于21．5即满足播报的条
件；．方向的判别主要用于往返同一f同
名)站点，以及不同方向的运行状况，
所以要求的精度并不高，只要在预存
的方向值的基础上±15。f30。)即可。
最后再加上运行状态等数据的识别，
即可准确的进行播报。
系统组成
同2为系统组成原理图。图中，
IC1是ATMEL公司的AVR高速嵌入
式单片机AT90S8515，它完成数据的
采集、存储、处理；控制语音芯片进
行语音的录制、播报；键盘与显示等
功能。AT90S8515是增强低功耗RISC
结构，内置8KFlashROM、512B在线
可编程E PROM、512B SRAM、32个
通用寄存器，同时具有可编程的
63 62 56 55 4847 24 23 0
状态语音地址方向数据 纬度数据 经度数据
图1 数据格式
58 电予元嚣件主用2006．2 www．ChinaECD．net
UART、同步串行通信接口SPI以及内
外中断源等。I／0口置有上拉电阻，而
且上扣电阻的使用与否可通过编程控
制；此外片内还嵌有E。PROM，可以
存储预存的信息， 从而使得外电路
及其结构变得简单可靠。
图2中的GPSB为RovalTek公司
的21R OEM GPS接收板，该板使用
NMEA一0183 V3．0协议，可支持6种数
据格式。本系统提供了2组TTL电平
RS一232接口，分A、B两组，初始状
态为9600bps、8位、1个停止位、无校
验位。系统使用A组接口与AT90S8515
处理器通信。定位准确度优于10米。
图2中的IC2为长时间语音处理
芯片ISD4004—1 6，主要用来完成语音
储存与播放工作，它与单片机之间通
过同步串行接口SPI进行通信，该芯片
采用多电平直接模拟量存储技术，将
采样值直接存储于闪存中，能真实地
再现录制的语音。图3为ISD4004的控
制字，其中各位的含义如下：
C4：1表示允许操作，0表示禁
止操作；
． C3：1表示放音，0表示录音；
C2：1表示上电，0表示掉电；
C 1：1表示不使用指定地址，0
表示使用指定地址；
CO：1表示允许快进，0表示不
允许快进；
Al 5～A0：指定地址。
这样组成常用的指令及含义如
下：
00 1 00xxx r1(xxxxxxxxxxxxxxx j二
电；
l1 1 00xxx(A 1 5-AO} 指定放音地
址(须后跟放音指令，使放音继续)；
1 1 1 1 0xxxfxxxxxxxxxxxxxxxx 壳
音指令，从当前位置放音，直到遇到
段结束或存储器尾标记为止；
10100xxx(A15一AO}指定录音地
址(须后跟录音指令，使录音继续
l 0 l l Oxxxfxxxxxxxxxxxxxxxx 录
Application& Practice
ICI AT90S85l5
图2 系统组成原理图
4【 上 L L I l一 _J I垒 L 生L ． l_垒 L型 【_垒 ．L垒!．上垒!l }：垒圭l- l-垒 J-垒 I 【
图3 ISD4004控制字
音指令，从当前位置录音，直到停止
指令或遇到存储器尾标记；
l 1 101xxx(A15一AO 指定快进地
址f须后跟快进指令，使快机快进继
续)；
1 1 1 1 1 xxx(xxxxxxxxxxxxxxxx 快
进指令。直到遇到段结束或存储器尾
标记；
Ox l l 0xxx(xxxxxxxxxxxxxxxx 停
止指令，停止当前操作；
0x0 1 xxxx(xxxxxxxxxxxxxxxx 停
止当前操作并掉电指令；
Ox 1 1 Oxxx(xxxxxxxxxxxxxxxx 读
状态指令。读取段结束或存储器尾标
记。
在图2中还有控制键和显示部
分，这里不再赘述。
结束语
GPS系统被广泛用于电子地图、
个人定位报警、车船调度管理系统、
车船导航系统、定位防盗报警服务等
方面。在自动报站方面的应用是一个
尝试，尚有一些功能可扩充和完善。
衄
参考文献
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JM1．武汉：武汉大学出版社，2O02．
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24．
NEC公司推出簿纸型手机电池
NEC公司推出了一种可用于移动产品上的可折迭的簿纸型电池。
NEC公司称这种电池为，“有机超级电池{rganic Radical Battery)”。并
声称这种电池可用于智能卡和“智能纸”上。其充电时间仅为30秒。
与众不同的是它不含任何金属，并且不污染环境。
这种电池的厚度仅为300微米，并能弯曲，非常适用在薄型产品上。
NEC公司期望，今后。这种电池能广泛地应用在小型终端上。但该公
司并没有说明这种电池何时上市。只是说将改进其性能。此电池将在本
周招开的东京商贸会上展出。
www,ChinaECD．net 2006．2电手元嚣件主用 59】
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2014-9-30 06:27 上传

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