寄生GPS解算程序和信息服务程序通信方法

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

为方便起见，下文中CPU均指微处理器；GIS服务程序均指信息服务程序；UART、RS232均指串口。

图1描述了一个典型的寄生型GPS接收机的结构示意图。本发明是针对这种构架下的GPS定位解算程序和GIS服务程序而言的。寄生型GPS接收机系统由GPS天线101，GPS射频芯片102，寄生型GPS基带接收芯片103和宿主处理器104组成。寄生型GPS接收机和普通GPS接收机最大不同寄生型GPS基带芯片中不包含微处理器，而是利用宿主处理器进行GPS的定位解算。GPS射频RF信号由GPS天线101接收后进入射频前端102，经过一系列转换成为数字中频交由基带处理部分103作基带处理。寄生型GPS基带芯片和普通GPS基带芯片一样，负责完成对GPS卫星的捕获、跟踪，导航电文的解调，计算出中间计算结果等工作。其中中间计算结果由通过GPS基带芯片相应接口交由宿主微处理器而不是内部微处理器完成解算定位。宿主微处理器上运行着操作系统108，以及在其为基础运行的GPS定位解算程序105，GIS服务程序106以及其他应用程序107。其中GPS定位解算程序负责利用寄生型GPS基带芯片传送过来的中间计算结果解算出接收机位置。而GIS服务程序则负责利用GPS定位解算程序获得的接收机位置进行诸如导航，行程规划等地理信息服务。对于普通GPS接收机而言，接收机位置等信息是通过符合诸如NMEA0183协议的特定标准编码通过诸如RS232的标准接口传递给外部微处理器，从而实现和GIS服务程序的通信。而对于寄生型GPS接收机，GPS定位解算程序和GIS服务程序间的通信因其共处于同一个微处理器，所以要复杂的多。使用何种通讯方式即可以适用于各种GIS服务程序，又能降低微处理器占用率是一个重要的研究方向。

图2描述了一个利用内存公共缓冲区在解算程序和GIS服务程序之间进行通信的已有设计示意图。宿主微处理器系统201等同于图1中的宿主微处理器104。微处理器内存204被划分成为定位信息205，程序堆栈206，程序缓存207以及其他用途208四个部分。其中定位信息是由GPS定位解算程序和GIS服务程序之间共享的区域，通过这块区域GPS定位解算程序和GIS服务程序得以实现通信。这种方法原理简单，但是缺点同样突出。首先GIS服务程序必须针对特定的GPS解算程序进行修改，制定特定的共享区间重新编译后才能实现和GPS定位解算程序之间的通信。换而言之，使用这种通信方式的寄生型GPS只能跟特定的GIS服务程序搭配实现地理信息服务，从而限制了寄生型GPS接收机的使用范围。另外在内存中开辟这样的一块区域容易影响其他城区从而导致系统崩溃，同时资源利用率不高。

图3描述了一个利用API在GPS定位解算程序和GIS服务程序之间进行通信的已有设计示意图。宿主微处理器系统301同样等同于图1中的宿主微处理器104。GPS定位解算程序302和GIS服务程序303在操作系统305之上运行，分别通过各自的API接口306和307与操作系统之间通信。同时GPS定位解算程序和GIS服务程序之间也通过自定义的API接口得以实现通信。这种方法相对图2描述的方法安全性和鲁棒性有所提高，但是缺点却和图2描述的方法类似。首先GIS服务程序必须经过修改，适应GPS定位解算程序特定的API接口才能实现和GPS定位解算程序之间的通信。换而言之，使用这种通信方式的寄生型GPS只能跟特定的GIS服务程序搭配实现地理信息服务，从而限制了寄生型GPS接收机的使用范围。

图4描述了本发明的一个较优实施例利用虚拟串口在GPS定位解算程序和GIS服务程序之间进行通信的示意图。宿主微处理器系统401同样等同于图1中的宿主微处理器104。和图3所示的方法类似，GPS定位解算程序402和GIS服务程序403在操作系统405之上运行，分别通过各自的API接口406和407与操作系统之接通信。但是GPS定位解算程序和GIS服务程序之间不是通过API接口进行通信，而是利用虚拟串口实现通信。所述虚拟串口是指模拟物理串口的驱动程序，对其他软件而言具有等同于物理串口的所有属性，能够以物理串口相同的方式发送和接收信息。通过这类软件可以实现不同波特率下的接收、发送信息等一系列操作。其具体的实现方式已经有很多种，且有大量免费的开源程序提供，所有的支持串口的操作系统的理论上都实现虚拟串口的功能。事实上，市面上常用的操作系统，例如windows系列包括其掌上产品如windows mobile、windowssmartphone；linux及其各种发行版、简化版；sybian等等都已经有实现虚拟串口的例子。进一步地，实现虚拟串口也并不一定需要操作系统的支持，只是在操作系统下可以更方便的实现。目前市面上几乎所有的GIS服务软件都支持通过串口输入的NMEA0183协议，拥有自动识别串口的功能。因此这类GIS服务软件不需要任何改动就直接可以与有虚拟串口功能的寄生GPS解算软件通信。换而言之，使用虚拟串口的寄生GPS系统可以与任何支持串口的GIS服务程序搭配使用，从而大大提高了寄生GPS系统的适用性。

这种方法相对图2描述的方法安全性和鲁棒性都大大提高，不会因为写入非法内存地址导致系统崩溃，同时适用性大大提高。所述方法针对于图3描述的方法虽然执行效率上可能不及API方式高，但适用性大大提高，应用系统开发成本能够有效降低。本发明提出的方法所付出的代价是值得的。

进一步地，用以实现GPS定位解算程序和GIS程序之间进行通信虚拟串口，其波特率可以根据需求和外部CPU的性能进行配置。波特率越高，传输的性能越好，能够传输的数据量越大，数据输出的延迟越小，但是同时对于CPU资源的消耗越大。通过对虚拟串口波特率的设置，用户或者系统可以在性能和资源之间进行平衡，选取最优点。

尽管本发明的方法和装置是参照GPS卫星来描述的，但应当理解，这些原理同样适用于采用假卫星(pseudolites)或卫星与假卫星的组合的定位系统。假卫星是一种基于地面的发射机，它传播调制在L频段在波信号上PN码(与GPS信号相似)，并且通常是与GPS时间同步的。每一发射机可以被赋予一个独特的PN码，从而允许由远端接收机进行识别。假卫星用在这样的情况下，即，来自轨道卫星的GPS信号缺失，如隧道、矿山、建筑物或者其他的封闭区及明显遮挡。这里所使用的术语“卫星”包括假卫星或假卫星的等效，而这里所使用的术语GPS信号包括来自假卫星或者假卫星等效的类似GPS的信号。

在前面的讨论中，本发明是参照美国全球定位系统(GPS)来描述的。然而，应当理解，这些方法同样适用于类似的卫星定位系统，如俄罗斯的格洛纳斯(Glonass)系统，欧洲的伽利略(Galileo)系统和中国的北斗1及北斗2系统。所使用的术语“GPS”还包括这样一些卫星定位系统，如俄罗斯的格洛纳斯(Glonass)系统，欧洲的伽利略(Galileo)系统和中国的北斗1及北斗2系统。术语“GPS信号”包括来自另一些卫星定位系统的信号。

上文中，已经描述了利用虚拟串口实现寄生于同一微处理器的GPS定位解算软件与GIS软件之间通信方法。尽管本发明是参照特定实施例来描述的，但很明显，本领域熟练人员，在不偏移权利要求书所限定的发明范围和精神的情况下，还可以对这些实施例作各种修改和变更。因此，说明书和附图是描述性的，而不是限定性的。