51单片机接收GPS数据的算法与实现

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翻新时间：2022-09-24

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51单片机接收GPS数据的算法与实现

【摘要】本文研究的对象为处理器为51单片机的应用系统，研究的主要内容为应用系统在编程的过程中的内存使用区划分、GPS定位信息流数据格式两方面。在应用系统在使用的过程中，51单片机具有内存较小的特点，而GPS导航具有数据流较大的特点，两者之间存在着较大的矛盾。为了解决这一矛盾，本文提出了51单片机接收GPS数据的压缩算法。

【关键词】 51单片机 GPS数据数据压缩

1 51单片机内存较小的特点

2 GPS定位信息量较大的特点

GPS接收机在工作状态中会不间断地进行GPS导航定位信息的传输，通过串口将这些信息传输到单片机中。如果没有对这些GPS导航定位信息进行处理，那么这些数据将是一长串字节流信息。因此，必须要通过一定的程序对GPS导航定位信息进行转化，使其具有实际意义并能够为高层决策提供依据。GPS在进行信息提取的过程中与其他的通信协议类似，首先要对帧结构进行明确，之后依据结构进行定位信息的提取。

3 51单片机内存与GPS定位信息之间的矛盾

嵌入式的GPS车载系统的使用者关注的主要内容包括日期、时间、纠度、面速度等，因此GPS系统可以采用$GPRMC记录语言。这种语言所包含的字节为70个，主要的内容包括语句标识头、世界时间、定位状态、纬度、纬度方位、经度、经度方位、地面速度、地面路线、日期、磁偏角、校验和和结束标记[2]。如果试用51单片机作为接收器，单片机内存缓冲区需要花费70个字节，导致数据缓冲区的80个字节所剩无几，根本不能够用作他途。

4 GPS接收程序的设计与算法分析

通过对GPS数据记录进行分析发现，语句之间的数据段中存在着较多的冗余位[3]。此外，数据记录中包含数字、英文字符多种形式，因此将GPS数据进行划分，为之后的压缩工作奠定基础。例如：

通过压缩与处理之后，共去除掉38个字节，剩余的字节数为32个。在压缩与处理的过程中最为重要的就是“.”与“，”符号的去除，其他的冗余为可以通过接受不存储的方法进行去掉[5]。为了实现直观的效果，可以进行单片机的单字节串行口接收的子程序和接收GPS数据流中的一段如时间、经度、纬度等并去掉GPS数据串中间的“，”和“.”两个符号的子程序的设置。

5 结语

通过对GPS数据流的压缩与处理，能够实现GPS车载系统中51单片机处理器存储空间的节省，还具有信道占用时间降低、数据安全性提高等特点。本文提出的压缩程序针对的对象为GPS数据格式，因此该压缩程序具有压缩比较大、通用性较差的特点。在将该程序移植到其他系统中时，需要对其进行一定的修改。各个GPS厂家执行的规范标准都是NMEA-0183输出语句，这就为改压缩程序的通用奠定了基础，而进行修改的主要原因为数据输出格式具有差别。

参考文献：

[3]郭耀华.基于单片机的GPS数据采集与传输系统的设计与实现[J].山东工业技术，2013（64）：48-49.