导航与定位实验报告

导航与定位上机实习报告

学生姓名：***

班学号：20101002021/11610211

指导教师：黄鹰、徐战亚

中国地质大学（武汉）信息工程学院

2011年7月

实习一 GPS设备使用

【实验目的】

（1）熟悉GPS设备的使用

（2）熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位

（3）使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据

【实验设备】

动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备

由于设别数目的限制，这次实习改用一个google的软件，获得GPS数据，此图为软件中的一张截图，上面显示了精准度157feet，卫星数目，每颗卫星的信号强度，

这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分30.013秒北纬30度31分19.809秒。

【实验步骤】

时间：2012年9月2日中午12点30开始，下午三点中结束。

内容：

1、测量点：测量点在北区，从艺术与传媒学院开始，经过北宗，北区食堂，

北门，北区体育馆直到图书馆这一段路程，整个路线成G字型（如下图）。

2、测量线：线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的

丁字路口，然后从该路口一直到北区食堂下面，在就走向北区校门，进

而转向体育馆侧边的路，绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线（如

下图）。

3、测量面：该路线主要包括了图书馆，北区篮球场，排球场，北一楼，北

区图书馆，经管院楼还有外国语学院楼。

【实验结果】

部分数据（全部数据在GPS_DATA.xls中）：

实习二GPS定位接口解析与开发

【实验题目】

GPS信号解析

编写小程序读取GPS信号并进行解析，将解析结果以一定形式展现出来。

根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析，将track.txt中的数据进行解析，根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析：

1、使用语言不限：C ，C++ ，C# ，JA V A

2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取

信号。

3、该实验基本要求能解析出空间信息（即解析GPRMC格式的GPS信号），其他信号格

式的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。

4、对解析出来的数据进行画图处理，得到真正的轨迹。

【实验原理】

GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理，计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息，并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织，将有组织的数据解析出来然后做应用。

【实验设计】

1、设计思想

根据提供的txt文档，实现程序与文件之间的通信，读取txt中的内容，然后根据GPS

解析协议将其进行解析。得到经纬度坐标，然后将经纬度坐标进行操作得到真实的轨迹路线图做出显示。

2、详细设计

声明对文件的关联对象Fielstream对象，声明对文件进行读取的对象Streamreader，然后对文件关联对象进行关联本地文件，然后用此关联对象初始化文件读取对象，然后对文件进行一步步的读取，对读取之后的数据进行立刻解析，根据解析协议的种类不同对不同类型的GPS数据进行解析，然后做输出处理。根据文件的头部信息我们可以知道经纬度在那些地方，由于我们只需要解析GPRMC数据，所以经纬度是很容易得到的数据，得到经纬度字符串之后就可以通过函数转换成可操作的经纬度数据，得到经纬度数据之后就转换成为屏幕坐标，然后就可以划线了。经过划线处理连续的划线就成就了轨迹。关于平滑的问题：由于画出来的线可能会有一些点的问题会出现断线的可能和不连续，所以要做平滑处理，记录多个点，每两个点之间都划线一条就能满足平滑的要求。

【成果展示】

【实验心得】

【调试报告】

1.第一个遇到的问题是读文件的问题：

因为要解析数据就必须要对文本进行解析，以前写的C#程序都是比较简单的程序，

所有的操作都在内存中进行，只需要输入输出就够了，但是大型的问题光靠内存

是远远不够的，数据量一大就不可能把所有的数据放在内存中，GPS这种数据大多

来遥感数据和测绘数据，这些数据量都是几何倍数的增长，要在内存中进行处理

根本不可能，所以这个问题也是学习GPS所必须面临的问题，我第一次实习课基

本就花在C#文件读取上面了。一旦文件可以读取其他的就好办，主要是声明一个

文件流对象，然后将此文件流对象关联文件，在用这个文件流对象初始化一个读

取流对象，然后调用读取流对象的读取方法。这样就可以实现读取了。

2.tablecontrol控件：

这是我第一次使用这个控件，真的挺好用的，效果也不错。考虑到要对不同类型的GPS数据进行显示，如果全部放在一个界面中就显得非常臃肿，所以我将他们分开在几个页面中，这几个页面通过tablecontrol控件进行管理，这样就显得比较有组织。

3.string的分段：

因为要对不同数据进行判断，第一件事就是对数据集的头进行判断跟分类，可能是考虑到这一点，所有的GPS数据都是非常规矩的，头的长度都是一样长的，这样判断起来也比较方便，而且组织的时候都是用“，”做分段，这样就比较容易对数据进行切割，然后处理。

4.经纬度坐标转化成为屏幕坐标的方法：

这是我早google上搜到的方法，首先把控制的警卫框架找到，最大经度减去最小经度，得到经度差。最大纬度减去最小纬度，得到纬度差。然后将经度差乘以3600除以面板宽度，纬度差乘以3600除以面板宽度得到每秒经纬度代表的屏幕像素坐标。最后为了让图像分布均匀。将实际的经纬度转化成秒，然后减去最小经度，然后除以每秒经度代表的屏幕像素坐标。同理做纬度均匀。最后将坐标点得到然后划线。

【心得体会】

GPS是一个非常重要的技术，精确的GPS数据时一把双刃剑。在好的一面他可以方便人们做很多东西，在今后的时代找东西将离不开地图，而地图如果要做到精确的话就不得不用到GPS数据。所以GPS数据是定量解析的基础数据。所有的定量分析都需要解析并且处理这些数据，这在生活上会给我们很大的方便，不仅在查找，交通导航等等方面都会有重要的用途。所以这次实习对我们帮助很大，他让我们了解到生活中的GPS数据的结构，让我们学以致用，了解熟悉GPS并且爱上GPS，我们熟悉他，解析他，应用它。可以创造出许多方便的应用于社会价值。在医疗，规划，建设等方方面面都是重要的。

坏的一方面是过于精确的GPS数据让我们变得不安全，不仅是数据被盗窃之后可能造成国家的安全问题，对方的导弹什么的可以精确打击。对我们的危险太大了。错误的解析也会造成许多社会问题，比如修的地铁因为数据的偏差或解析的错误会造成重大的事故。所以我们处理GPS数据肩负十分重要的使命。我们会好好处理这些数据的。

然后对于做这样一次实习我学到很多东西：认识到生活中真真正正的GPS 数据的样子和解析过程。他所遵循的结构规范，还有认识到公共接口的重要性，他让数据变得有规矩。让我树立了做好一名程序员的信心。让我们知道了做好一个GPS解析与应用的重要性与基本方法。实习让我们有了一些经验与许多信心。

最后做完期待已久的GPS室外实习以后，我感觉现在的卫星技术已经非常发达了。在看不见的天上居然有至少7颗卫星在飞着，想想都觉得不可思议。更不可思议的是我们可以与他对话，获得他得到的信息。这更让我感到GPS 技术室一门很有前途很有魅力的技术！