基于MSP430F5529单片机的GPS土地测量仪设计.DOCVIP

基于MSP430F5529单片机的GPS土地测量仪设计 周奇凡，钟志大，王艳艳 （杭州电子科技大学，浙江 杭州） 摘要：随着城市化进程的加快，土地规划的节奏日益加速，传统的面积测量方法越来越凸显其不足，在快速、实时等方面不能很好的满足要求。本文针对这一现状，结合 GPS 技术和嵌入式技术的研究成果，研究并开发符合我国国情的高性能、便携式的智能土地面积测量仪。 关键词：土地面积测量；嵌入式；GPS；不规则面积； 中图分类号：TN401 文献标识码：B 文章编号： 在土地规划的过程中，面积是一个关键的数据。现在多数采用米尺、凭经验进行测量面积，而且对于不规则图形无法测量出其准确面积。基于此情况，本小组设计了基于MSP430F5529单片机的手持土地面积测量系统，采用WeBee的MSP430F5529，提出利用GPS能每秒采集一个地理位置信息的特点，将其输入到相应的微处理器中，通过矢量面积算法可计算出所测土地的面积。 在本项目的研究过程中由周奇凡担任组长并负责项目软硬件的架构构建及程序的主要编写工作和论文的编写组员钟志大参与了土地面积算法及 面积测量系统 （一）面积测量系统的组成 （1）三级标题（左起空两格） （二）高斯投影 从GPS语句中得到的经纬度数据是基于大地坐标系的位置数据，要通过高斯投影将大地坐标转化成高斯平面直角坐标．大地坐标记为（L,B），高斯平面直角坐标记为（x,y），则可以用式（1）表示。 从赤道开始到任意纬度的平行圈之间的弧长投影是高斯投影的关键步骤，采用积分法可以保证弧长投影的精度。弧长投影公式为 本系统使用以下公式进行高斯投影。 本系统初步使用简易版的经纬度——平面坐标的转换： 对于两个点，在纬度相等的情况下： 经度每隔0.00001度，距离相差约1米；每隔0.0001度，距离相差约10米；每隔0.001度，距离相差约100米；每隔0.01度，距离相差约1000米；每隔0.1度，距离相差约10000米。 对于两个点，在经度相等的情况下： 纬度每隔0.00001度，距离相差约1.1米；每隔0.0001度，距离相差约11米；每隔0.001度，距离相差约111米；每隔0.01度，距离相差约1113米；每隔0.1度，距离相差约11132米。 （三）解析法计算面积 本系统使用坐标解析法计算面积，该算法计算精度高，可作为面积的基本控制．坐标解析法假设有ｎ个点（X1，Y1）、（X2，Y2）、（X3，Y3），…，（Xn，Yn）、（Xn+1，Yn+1），其中，Xn+1=X1，Yn+1=Y1。组成多边形的点按逆时针排列，则该多边形的面积为： 　 （四）GPS串口解析 （1）GPS模块串口数据 GPS模块在定位后会输出含有各项定位信息的 NMEA语句，其中包括经纬度信息，例如串口输出内容： $GPGGA,053350.000,3019.1488,N,12020.3255,E,1,5,1.47,137.8,M,7.1,M,,*6E $GPGLL,3019.1488,N,12020.3255,E,053350.000,A,A*57 $GPGSA,A,3,26,27,31,08,16,,,,,,,,1.76,1.47,0.97*02 $GPGSV,2,1,07,27,63,188,25,16,61,344,28,26,48,034,18,23,44,293,24*7B $GPGSV,2,2,07,31,35,104,23,08,31,206,19,193,,,*43 $GPRMC,053350.000,A,3019.1488,N,12020.3255,E,0.45,279.11,040516,,,A*6B $GPVTG,279.11,T,,M,0.45,N,0.82,K,A*3A 因NMEA语句中的经纬度信息为NMEA0183经纬度格式输出，而部分后台地图通常使用以“度”“分”的经纬度坐标来实现定位标注。所以 NMEA语句中的经纬度信息需要经过换算才能得到地图中的经纬度坐标，如果把经纬度信息（3019.1488,N, 12020.3255,E）转换格式统一单位为度的形式（保留 6位小数），步骤如下： 1. N（北纬）3019.1488 （1）3019.1488÷100=30.191488（取整）=30 （2）191488÷60=3191.47 得到以度形式的纬度坐标为 N 30.319147° 2. E（东经）12020.3255 （1）12020.3255÷100=120.203255（取整）=120 （2）203255÷60=3387.58 得到以度形式的经度坐标为 E 120.338758° （2）接收串口数据$GPGLL这条信息以(4C)开始把信息储存到单片机的存储器中，直到