基于GoogleEarth的GPS导航系统设计概要.docx
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基于GoogleEarth的GPS导航系统设计概要
基于GoogleEarth的GPS导航系统设计
金玉
(苏州大学计算机科学与技术学院江苏苏州215006
摘要:
随着交通的便利,自驾车出门游玩已经成为常事,人们对导航的需求也日渐强烈。
市面上的导航以线框图的方式为主,而这种方式比较适用于城市内部的导航,当有需要去郊区或者山地野外等活动时这种方式就显得力不从心。
而基于GoogleEarth的GPS导航能有效地满足对这些需求。
在GoogleEarth免费版本上,利用GoogleEarth的KML,实现GPS导航和轨迹记录。
系统由三个部分组成:
GPS接口,实现与GPS模块之间的通讯;通过内嵌Web服务器实现与GoogleEarth之间的通讯;基于预定轨迹的导航功能,实现偏离预定轨迹时的报警。
关键词:
GPS导航;GoogleEarth;KML
中图分类号:
P228.4文献标识码:
A文章编号:
1671-7597(20110910056-02
1绪论此外,系统的轨迹管理功能也需要与其他功能配合才能完成一系列的管理
功能。
随着科技的发展车辆的普及,人们对GPS实时导航的需求变的越来越
突出。
随之出现了,许多GPS实时导航系统,这其中有软硬件集成一体的
GPS导航设备,也有基于其他GPS设备的软件系统。
而所有的这些GPS导航
几乎都是以线框图为主。
线框图的方式比较适用于城市内部的导航,当有
需要去郊区或者山地野外去探险等活动时,这种方式就显得力不从心了。
因为这些地方的地图信息少,图示比较粗糙,其次,它提供的时线框的方
式去描述地理,显然不能很深刻的反应该地的地貌特征,比如海拔,山野
等。
而且为了及时更新维护这些线框图带来的代价也时很大的。
而这些需
求的信息可以在卫星地图上找到。
与此同时Google公司在近些年出来的GoogleEarth软件,是一款十分
优秀的卫星地图服务软件,它免费提供的卫星地图精度很高。
大部分地区
的地区都比较清晰,特别是各个城市的照片,可以清晰的看到马路上的车
辆。
在中国卫星图像里,一线城市以2009、2010年拍摄的为主,二、三线
城市以05、06年的库存图片为主,能较好地满足导航的要求。
图1数据流图在GoogleEarthPlus以上的收费版本中还提供了GPS接口,能实时地
3系统设计
显示当前位置的地图和移动轨迹。
而在免费版本中不带这个功能。
因此,
设计一个基于GoogleEarth的GPS导航系统也是很有实际意义的。
通过该3.1系统模型
系统,完成对GoogleEarth软件的控制,从而达到基于GPS的实物图导航
的目的。
此外近期,基于GoogleEarth的开发已经很多了,例如,利用
Google官方提供的3D图形绘制工具,绘制各种建筑或者树木等物品,可以
上传摆置在GoogleEarth上面作为产品展出,也可以设计各种树木摆放到
山林的平面卫星照片上,从而勾勒出具有3D特性的卫星地图,便于防止森
林火灾抢救等应用。
2需求分析
2.1功能需求
本系统由如下的四部分构成:
图2系统模型图
1GPS导航系统与GPS设备的通讯模块。
完成GPS导航的整个系统的模型如图2所示。
这其中包含了很多外部硬
2WEB服务器,接受来至于GoogleEarth的NetworkLink的请求,响
件设备和软件系统,而我们的GPS导航系统是安装在用户的PC机或笔记本应当前的坐标及轨迹信息。
电脑中的。
3预定轨迹的导航,根据预定轨迹对位置进行检测,实现偏离预定
首先GPS设备不断的接受来至于各个卫星的无线信号,通过它本身的轨迹时的报警功能。
固件计算得出当前的坐标等相关地理信息。
然后与计算机进行蓝牙通讯传
4提供轨迹管理和与其他GPS数据交换的工具。
送这些地理信息,而在计算机中,操作系统底层把蓝牙通讯模拟成基本的
2.2数据流分析
串口通讯,供应用程序调用。
本GPS导航系统,自动识别当前计算机中的如图1,在整个系统中,数据的流动比较的重要,各个功能之间的数
被模拟为串口的端口号,并不断的读取来至于GPS设备的地理信息。
再通据信息的交互都是数据的流动。
GPS硬件设备是个数据源,不停的接受来
过GoogleEarth控制模块,控制GoogleEarth的显示,若当前的地图信息自卫星的信号,通过计算,组织成有格式的数据流传递到本系统,而本系
还未加载,GoogleEarth会根据当前的网络情况,连接GoogleEarth服务统对这些GPS信息进行读取,并与系统内部的其他的功能配合完成一系列
器获取对应坐标视角的地图信息。
用户一般都是在驾车行驶的时候需要这功能。
由于系统要控制GoogleEarth来完成卫星地图的导航功能,所以必
种导航,所以一般可能的话,可以通过笔记本无线网络连接GoogleEarth须要有一个可以控制GoogleEarth软件的方式来完成这个任务。
这个功能
服务器,正如图2所示。
需要把之前从GPS硬件设备读取的信息以某种方式来控制GoogleEarth。
3.2功能模块划分
整个系统由四大模块组成。
分别为GPS设备通讯模块,WEB服务器模块,预定轨迹导航模块,用户图形界面。
1GPS设备的通讯模块根据操作系统底层对蓝牙的模拟串口,读取GPS设备发送过来的地理信息,并过滤无用信息,动态的更新到自定义的数据结构中在这个过程中,首先GPS设备不断的接受来至于各个卫星的无线信号,通过它本身的固件计算得出当前的坐标等相关地理信息。
然后与计算机进行蓝牙通讯传送这些地理信息,而在计算机中,操作系统底层把蓝牙通讯模拟成基本的串口通讯,供应用程序调用。
我们的GPS导航系统,自动识别当前计算机中的被模拟为串口的端口号,并开启线程,不断的读取去。
来至于GPS设备的地理信息。
这里并不是所有的地理信息在本系统都是有2WEB服务器模块接受来至于GoogleEarth的NetworkLink的请求,用的,通过程序过滤,提取出当前坐标点经纬度、速度、方向等几个基本结合之前更新在结构体中的坐标信息,生成用来改变GoogleEarth显示的的数据信息。
把这些信息存储到结构体中,并通过与之前的坐标点的累KML文件,并响应GoogleEarth。
加,可以构造出一连串的坐标,从而构成行驶轨迹。
3预定轨迹导航模块先加载KML文件,获得预定的轨迹信息。
启动导3.3.4WEB服务器模块分析
航功能之后,实时地根据预定轨迹对当前位置检测,并在当前位置偏离预WEB服务器模块中首先开启HTTP服务线程,等待来至于Google定轨迹时,提供报警功能。
Earth的NetworkLink的请求,结合之前更新在结构体中的坐标信息,生4用户图形界面为了便于用户的快捷使用,本系统提供类似与金山成用来改变GoogleEarth显示的KML文件,并响应GoogleEarth。
这里有快译的工具条按钮组,所有的功能全都由工具条上的几个形象的按钮完三个KML文件,其中NetworkLink中的URL直接指向http:
//127.0.0.1:
成。
十分便利。
5080/index.kml。
这里的5080是WEB服务器注册的端口号。
3.3核心模块分析3.3.5预定轨迹导航模块分析
3.3.1GPS模块
图3GPS模块分析
这里GPS模块的输入是来至于GPS硬件设备发送过来的地理信息,而它的输出是对这些地理信息解析提取出来的坐标和轨迹信息,传递给GoogleEarth控制模块。
内部完成串口数据的接受与坐标轨迹的提取。
3.3.2GoogleEarth控制模块
图6预定轨迹导航及越界警报模块
预定轨迹导航及越界警报模块中,首先在导航之前要加载预定轨迹。
为了便于绘制和存储,我们就采用GoogleEarth中对轨迹的存储的KML轨迹文件作为预定轨迹的载体。
在加载完预定轨迹之后就可以开启GPS导航,串口通讯模块不断的读取当前坐标信息,而系统专门启动一个线程定时的去检测当前坐标与预定轨迹之间的距离,当超出设置的预定轨迹的范围的时候,即偏离预定轨迹时,启动警报系统,发出声音警报,提醒用户当前坐标已经偏离预定的轨迹范围了。
若是没有偏离预定轨迹,则线程睡眠一段时间,再次检测当前位置与预定轨迹之间的距离,开始下一轮的检
测与警报。
图4GoogleEarth控制模块分析
这个GoogleEarth控制模块,有两个输入,一个是外部输入,就是来自于GoogleEarth的请求,一个是用于构造响应这个请求时用到的坐标与轨迹信息,这些信息来至于GPS模块,对外输出就是响应GoogleEarth的KML文件。
3.3.3串口通讯模块分析
参考文献:
[1]GoogleEarth爱好者G(http:
//程序设计,人民邮电出版社,2005.
[4]GPS通讯的NMEA协议(http:
///200502/2481.html.
[5]GoogleEarth官方网站(http:
//
.
图5
串口通讯模块
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