摘 要：研究了GPS監(jiān)控系統(tǒng)的工作原理，運(yùn)用GPS與Web地圖相結(jié)合的定位方法，基于Vc++編程實(shí)現(xiàn)了一種可對(duì)寵物或車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控的自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：GPS監(jiān)控系統(tǒng)；串口通訊；Web地圖

中圖分類號(hào)：TP311

GPS是全球定位系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱。GPS技術(shù)的主要功能是可實(shí)現(xiàn)對(duì)載體目標(biāo)位置、速度等的精確捕獲及監(jiān)控。已廣泛應(yīng)用于交通、物流、公安、海洋測(cè)繪等行業(yè)的GPS監(jiān)控系統(tǒng)，是成功運(yùn)用了GPS技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、GIS技術(shù)及圖像處理技術(shù)等來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可以對(duì)移動(dòng)車輛、設(shè)備或人、寵物的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

根據(jù)GPS監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)的不同，主要可分為兩類。一類是中心式GPS監(jiān)控系統(tǒng)和自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)。

自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)是將GPS模塊通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口（串口、USB接口、藍(lán)牙等）直接連接到計(jì)算機(jī)、Pocket PC等設(shè)備，該類系統(tǒng)一般會(huì)根據(jù)用戶的需求編寫不同的應(yīng)用程序來(lái)供用戶使用，比如自主車載導(dǎo)航系統(tǒng)、GPS軌跡記錄儀等設(shè)備。本文研究的是一種基于VC++編程，通過(guò)串口接收數(shù)據(jù)的自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。

1 串口通訊的自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1.1 串口的打開及初始化

打開串口工作區(qū)使用OpenWorkFlow（）函數(shù)，其工作是啟動(dòng)串口工作線程，該函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)，函數(shù)的返回值為BOOL型，表示啟動(dòng)串口工作區(qū)是否成功。而對(duì)串口工作區(qū)參數(shù)初始化則使用InitWorkFlow（）函數(shù)，該函數(shù)的傳入?yún)?shù)分別為串口名稱和DBC結(jié)構(gòu)的串口工作參數(shù)，該函數(shù)的返回值為BOOL型，表示初始化串口工作區(qū)是否成功。

1.2 串口接收GPS數(shù)據(jù)

在Vc++的編程實(shí)現(xiàn)中，數(shù)據(jù)接收部分通過(guò)線程運(yùn)行函數(shù)Run（）和數(shù)據(jù)接收函數(shù)RecieiveData（）來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）線程的運(yùn)行函數(shù)。Run（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)串口的接收事件的監(jiān)測(cè)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，接下來(lái)執(zhí)行RecieiveData（）接收函數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，并發(fā)送消息通知給數(shù)據(jù)處理窗體。Run（）函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)，該函數(shù)返回值為線程結(jié)束時(shí)結(jié)束代碼。

（2）數(shù)據(jù)接收函數(shù)。ReceiveData（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的接收。該函數(shù)傳入?yún)?shù)為接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)的最大長(zhǎng)度，函數(shù)會(huì)取這個(gè)值與當(dāng)前緩沖區(qū)長(zhǎng)度中較小的那個(gè)值來(lái)執(zhí)行讀取。該函數(shù)返回值為BOOL，其中，TRUE表示正確接收串口數(shù)據(jù)，F(xiàn)ALSE表示接收串口數(shù)據(jù)失敗。

1.3 GPS數(shù)據(jù)的解析

在接收到GPS模塊中的相關(guān)數(shù)據(jù)后，還需要對(duì)數(shù)據(jù)按協(xié)議格式進(jìn)行解析。如：CdataFlow對(duì)象，CdataFlow對(duì)象在接收到消息后，會(huì)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到變量中，并對(duì)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。

解析對(duì)象在接收到串口數(shù)據(jù)后，會(huì)觸發(fā)OnComMsg（）函數(shù)，此函數(shù)會(huì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，并調(diào)用SearchFlow（）函數(shù)來(lái)查找數(shù)據(jù)包，如果查找到有效數(shù)據(jù)包，則會(huì)調(diào)用DealFlow（）函數(shù)來(lái)處理數(shù)據(jù)包，并發(fā)送解碼消息，由解碼處理函數(shù)OnDecodeMsg（）來(lái)具體解碼。

（1）數(shù)據(jù)處理函數(shù)。OnComMsg（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，用于處理串口接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)串口數(shù)據(jù)接收線程監(jiān)測(cè)到有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)，會(huì)進(jìn)行及時(shí)接收，并發(fā)送消息給數(shù)據(jù)處理窗口，數(shù)據(jù)處理窗口就會(huì)調(diào)用此函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，主要是將數(shù)據(jù)存入待解析字符串中，并發(fā)送消息給主窗體，由主窗體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在界面顯示，并調(diào)用解析函數(shù)進(jìn)行協(xié)議數(shù)據(jù)的解析。該函數(shù)的傳入?yún)?shù)是存儲(chǔ)接收數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的指針和接收到的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，該函數(shù)無(wú)返回值。

（2）查找協(xié)議數(shù)據(jù)包函數(shù)。SearchFlow（）函數(shù)可實(shí)現(xiàn)從待解析數(shù)據(jù)緩沖區(qū)查找協(xié)議數(shù)據(jù)包的功能。查找數(shù)據(jù)包的標(biāo)準(zhǔn)是判斷協(xié)議頭和協(xié)議尾是否與協(xié)議的定義相符，如果查找到，則將協(xié)議頭的位置、協(xié)議尾的位置以及協(xié)議數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度存入變量中。該函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)。該函數(shù)返回值為BOOL型，表示是否查找到協(xié)議數(shù)據(jù)包，如果返回TRUE，則表示數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中存在協(xié)議數(shù)據(jù)包，如果返回FALSE，則表示當(dāng)前的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中沒有協(xié)議數(shù)據(jù)包。

（3）協(xié)議數(shù)據(jù)包解析函數(shù)。DealFlow（）函數(shù)實(shí)現(xiàn)從待解析數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中提取協(xié)議數(shù)據(jù)包的功能。當(dāng)在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中查找到協(xié)議數(shù)據(jù)包后，調(diào)用此方法將協(xié)議數(shù)據(jù)包從緩沖區(qū)中提取出來(lái)，并發(fā)送消息給解碼函數(shù)進(jìn)行解碼。該函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)。該函數(shù)沒有返回值。

（4）數(shù)據(jù)解碼函數(shù)。OnDecodeMsg（）函數(shù)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的解碼功能。當(dāng)程序提取出協(xié)議數(shù)據(jù)包后，則發(fā)送消息給此解碼函數(shù)，此函數(shù)即對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，其按照相應(yīng)協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。該函數(shù)的傳入?yún)?shù)為協(xié)議數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針和協(xié)議數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。該函數(shù)沒有返回值。

（5）GPS定位信息解碼函數(shù)。解碼GPS定位信息函數(shù)主要使用DecodeNEMA_GPGGA（），該函數(shù)實(shí)現(xiàn)GPS定位信息協(xié)議數(shù)據(jù)包的解碼功能，其按照協(xié)議的語(yǔ)句格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析。該函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)，其返回值為GPSPack共用體指針，其中存儲(chǔ)著GPGGA語(yǔ)句的數(shù)據(jù)項(xiàng)。

1.4 地圖支持

在解析出GPS信息后，如果只是枯燥的數(shù)據(jù)，那么對(duì)用戶來(lái)說(shuō)不夠直觀，無(wú)法確切地了解實(shí)際的位置在什么地方，所以需要加入地圖的支持。地圖的應(yīng)用是很復(fù)雜的過(guò)程，依靠的是GIS（地理信息系統(tǒng)）技術(shù)。簡(jiǎn)單地講，目前在監(jiān)控系統(tǒng)程序中結(jié)合地圖應(yīng)用主要有兩種方式：一種是本地地圖應(yīng)用，另一種是Web地圖應(yīng)用。早期的地圖應(yīng)用是從本地應(yīng)用發(fā)展起來(lái)的，其技術(shù)已經(jīng)比較成熟了，像MapInfo的MapX、Arc/Info等都提供了本地地圖的使用。隨著本地地圖應(yīng)用中一些問題的出現(xiàn)，如費(fèi)用高、占用空間大、部署麻煩等，Web地圖的應(yīng)用發(fā)展了起來(lái)。本設(shè)計(jì)中，采用的就是Web地圖應(yīng)用技術(shù)，使用51ditu提供的免費(fèi)地圖引擎，實(shí)現(xiàn)GPS位置信息的圖形化顯示。地圖顯示的具體方法：將51ditu引擎的Web頁(yè)面編寫好，主要是顯示點(diǎn)的腳本函數(shù)，然后在程序中調(diào)用頁(yè)面的腳本函數(shù)。

1.5 端口清理

在實(shí)際編程開發(fā)中，很多時(shí)候會(huì)忽略結(jié)束清理工作，這樣往往會(huì)導(dǎo)致一些不可預(yù)知的BUG，尤其是像串口這樣獨(dú)享的資源，一定要做清理釋放工作。清理釋放工作的主要過(guò)程就是關(guān)閉串口，主要通過(guò)CloseCom（）函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該函數(shù)清除串口工作區(qū)并關(guān)閉串口句柄。該函數(shù)沒有傳入?yún)?shù)，其返回值為BOOL型，表示關(guān)閉串口是否成功。

2 結(jié)束語(yǔ)

自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)具有靈活、可定制的、成本價(jià)格低廉的特點(diǎn)，能在一定范圍內(nèi)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的、價(jià)格較高的GPS運(yùn)營(yíng)商提供的服務(wù)方式。自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)一般只需要一次的成本投入，即能獲得終身免費(fèi)使用的權(quán)利。本文研究和開發(fā)的基于Vc++編程，采用串口通訊，可對(duì)寵物或車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)、遠(yuǎn)程監(jiān)控的自助式GPS監(jiān)控系統(tǒng)，為其他相似開發(fā)和研究提供了參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃冰，王鵬，陳婷.基于GPS的自助式高效公交換乘查詢系統(tǒng)的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2011（12）.

[2]楊金顯，袁贛南.基于MIMU/GPS的組合導(dǎo)航設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)[J].光學(xué)精密工程，2008（02）.

[3]霍卓群.基于HADOOP平臺(tái)的GPS動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)[J].洛陽(yáng)理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（01）.

作者簡(jiǎn)介：周澤輝（1977-），男，講師，碩士，主要從事軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)方面的教學(xué)與研究；吳炬（1978-），男，助教，碩士，主要從事軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)方面的教學(xué)與研究。

作者單位：長(zhǎng)沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410300