iTOP-4418/6818开发板-MiniLinux-GPS使用文档

日期:2018-07-27

  • 本文档介绍的是在 MiniLinux 系统环境下iTOP-4418开发板和6818开发板的GPS实验调试步骤。给 用户提供了“iTOP-4418-MiniLinux-GPS_V1.0.zip”压缩包,即 GPS 实验 C 程序源码。

    利用 GPS 定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系 统,简称 GPS。GPS 是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度 的卫星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信 息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范,它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地 推动了数字经济的发展。

    说到定位和导航,大家容易有几个误区,请务必理解以下知识点。

    1).GPS 导航,在嵌入式领域,一般指的是通过卫星信号导航。GPS 卫星高度一般在 2 万 公里左右,频段在 1Ghz-2Ghz,先不介绍 GPS 信号,通过对比 WIFI 路由器和 GPS 来了解关 于 GPS 的常识。

    当使用的 WIFI 路由器的时候,WIFI 信号在周围空旷的情况下可以传输 2 百米左右,信号 传输距离和功率有关系,GPS 卫星上的发射功率比一般的 WIFI 天线强,但是要将 GPS 信号 发射 2 万公里远,卫星体积重量也是有限的,所以到地面的时候,信号相对是比较弱的。

    WIFI 信号频段一般在 2.4G 左右,和 GPS 信号频段差距不大。在屋子内部使用无线 WIFI 的时候,如果中间墙隔着,信号拐几个弯之后,信号就会变的非常弱。在电磁场理论中,频段 越高,穿透能力越强,散射能力越弱。直白的解释就是,频段高了,就拐不了弯了,它更喜欢 直着走。所以,WIFI 信号转弯之后,信号就会弱,GPS 信号也是同样的道理,高山和高楼都 很容易阻挡 GPS 信号。

    所以,在测试 GPS 信号的时候,尽量在空旷室外,周围没有高楼,不是山洼的地方测 试,这种情况信号会强一些。

    2).可能有人有疑问,为什么手机导航定位在屋子里面可以,而且那么精准。请注意,一般 的手机中,是没有 GPS 卫星定位功能的,手机是通过 WIFI 或者 3G/4G 定位的,必须要有WIFI 或者流量才能定位。大家可以先关闭 WIFI 和流量,再尝试用 GPS 来定位,肯定是不行 的。

    WIFI 定位的原理是通过路由器来实现的,每一个公司或者普通居民家里的光纤和宽带, 都有唯一的标识,这个标识是和位置一一对应的,通过标识当然就可以定位。

    3G/4G 的流量定位,是通过信号塔来实现的,手机可以接收到信号塔(打电话,通过流 量上网,都是通过信号塔,可以搜索“铁塔公司”,国内的信号塔都是属于这个公司的),信 号塔的位置是固定的,通过信号塔当然也是可以定位。

    无论是 WIFI 还是流量定位,它们都不是严格意义上的 GPS 卫星定位。

    3).可能有人有疑问,GPS 定位好像不如通过 3G/4G 和 WIFI 定位,有什么用?

    GPS 导航仪,汽车上使用,汽车在路中间行驶,信号还是蛮好的^_^,而且买了设备之 后,不用每个月都缴费,汽车上如果使用的是 GPS 定位,在前挡风玻璃雨刮器下方都有引出 来的天线。

    另外像野外施工作业,手机信号可能都没有(一般使用卫星电话),就更别提 WIFI 了, GPS 卫星定位是非常好的选择。类似,在阿富汗作战的美国大兵,肯定也是用的卫星定位。

    4).另外可能有疑问,为什么收音机接收广播信号的时候,在犄角旮旯都可以收听到。就一 个发射塔,可以穿越整个地球,用这么小的收音机接收信号。广播信号的频段是很特殊的,它 是通过大气的电离层来实现远距离传输的,这是另外一个课题了,如果大家对无线电感兴趣, 可以找电磁场或者无线电相关的书籍来看一看。

    1.硬件连接

    测试 GPS 模块,使用的是 iTOP-4418(6818)全能板开发板。使用 GPS 专用天线,并 将探头延伸至窗外,以确保 GPS 信号强度,如下图所示。

    2.测试软件使用

    将“iTOP-4418-MiniLinux-GPS_V1.0”中“topeet_gpstest”目录下可执行文件拷贝 到开发板上,修改权限,使用命令“./topeet_gpstest /dev/ttyAMA3 &”,如下图所示 。

    如下图所示,接收到 GPS 信号。

    然后我们可在超级终端上看到 GPS 回传的信息,注意当信号不强时,部分数据读取不 到,模块上电运行几分钟之后可能才会有完整信息,信号实在太弱的情况,可能什么信号都没 有。

    GPS卫星有24颗,地球上任意一点,最多能够接收到 12 颗卫星信号。如下图所示,提 示有三颗星,信号比较弱,可以勉强定位。由于作者是在室内测量,又是阴天,这种情况测量 得出的数据误差就比较大,理论上三颗卫星就可以定位。但是需要更加精准,则需要更多的卫 星来校准纠偏,如果能够达到 5 颗卫星以上,汽车导航仪理论上就可以接受了。

    如上图所示,接收到的纬度为 N38.537504,经度为 E115.29091270.07。如下图所示, 可以通过“http://www.gpsspg.com/maps.htm”等网站将经纬度转化为具体地址。

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