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作者：阿坝师范高等专科学校 明亮 何朋 陈仕龙
指导教师：王波 王仕旭

　　作品简介　　

 　　目前有很多距离测量不方便，特别是距离过远，用米尺测量很不方便。虽然现在市面上利用GPS测量距离的产品有很多，但都是用ARM芯片做成的价格非常昂贵，一般的测量就要花费那么多钱很不值。基于这种情况，我们开发了这款基于单片机的GPS距离测量仪。
　　此系统主控芯片为STC的IAPSTC15F2K61S2，显示是2.4寸TFT彩屏，接收GPS数据用了GPS模块，操作界面用了3个独立键盘，开发平台为51单片机开发板。
　　功能：测量距离、时间显示、经纬度显示、海拔高度显示
　　使用说明：按开机键进入系统欢迎界面，开始有一段时间是GPS卫星定位过程，然后显示时间、经纬度、海拔高度、当前卫星个数和操作提示，按第一个键进入GPS距离测量模式，然后按第二个按键获取当前位置开始测量，走完待测距离后按下第三个键结束测量。

　　平台选型说明

　　单片机开发板(IAPSTC15F2K61S2)

　　设计说明

　　原理图：　　

 　　此系统设计流程图如下：　　

 　　GPS的发展趋势：
　　(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等;(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等，GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景，GPS测量无需通视，减少了常规方法的中间环节，因此，速度快、精度高，具有明显的经济和社会效益。
　　国内业界已有多家厂商投入GPS定位系统研制， 目前，业界普遍看好汽车导航定位系统市场及未来的个人手机(Cell Phone)定位系统市场，这也正是GPS定位系统研制商的未来商机所在。
　　GPS卫星上有许多信息可以进行利用，在此系统中我们只需要经纬度、时间、海拔高度，那么怎么去取这些信息呢。由于GPS模块上接收到的数据，GPS有不同的数据格式，格式不同的到的数据也不同，在此系统中我们用了GPS的GPGGA数据格式，此格式能接收的信息有时间、经纬度、海拔高度、水平高度、卫星个数等信息。由于GPS模块中是通过串口发送数据的，那么我们通过单片机的串口实时接收GPS上的数据。
　　把接收到的经纬度存入数组中，由于从GPS中接收到的经纬度格式是度度分分.分分分分，而计算距离是是用的度所以要进行进制转换，在GPS中度、分、秒的转换关系是60，只要把分分.分分分分/60就得到度数了。而其计算距离公式如下：
　　地球是一个近乎标准的椭球体，它的赤道半径为6378.140千米，极半径为 6356.755千米，平均半径6371.004千米。如果我们假设地球是一个完美的球体，那么它的半径就是地球的平均半径，记为R。如果以0度经线为基 准，那么根据地球表面任意两点的经纬度就可以计算出这两点间的地表距离(这里忽略地球表面地形对计算带来的误差，仅仅是理论上的估算值)。设第一点A的经 纬度为(LonA, LatA)，第二点B的经纬度为(LonB, LatB)，按照0度经线的基准，东经取经度的正值(Longitude)，西经取经度负值(-Longitude)，北纬取90-纬度值(90- Latitude)，南纬取90+纬度值(90+Latitude)，则经过上述处理过后的两点被计为(MLonA, MLatA)和(MLonB, MLatB)。那么根据三角推导，可以得到计算两点距离的如下公式：
　　C=sin(MLatA)*sin(MLatB)*cos(MLonA-MLonB)+cos(MLatA)*cos(MLatB)
　　Distance = R*Arccos(C)*Pi/180
　　这里，R和Distance单位是相同，如果是采用6371.004千米作为半径，那么Distance就是千米为单位，如果要使用其他单位，比如米，还需要做单位换算。
　　进行如上计算后就可以得到距离在TFT彩屏上显示了。

　　作品特色

　　此系统操作简单、成本低、小巧便于携带，在实际应用中可以提高工作效率。此系统通过GPS卫星进行测距，为以后的GPS开发提供基础，在今后的设计中还可以用GPS实现其他的测量功能。测量精度在0—10米，测量范围0—99999米。

系统演示视频：http://v.eepw.com.cn/video/play/id/2374