基于GPS的視頻報站公交機頂盒設(shè)計

蓋憲坤

摘 要：當前，在公交系統(tǒng)中利用GPS實現(xiàn)自動語音報站已經(jīng)比較常見，但是將GPS定位功能結(jié)合車載移動電視，從而實現(xiàn)可視化的視頻報站和定點圖片廣告還鮮有耳聞。本文結(jié)合我公司自研的公交機頂盒，闡述了基于GPS定位的視頻報站和定點圖片廣告系統(tǒng)軟件設(shè)計思想及實現(xiàn)，該設(shè)計提高了我們產(chǎn)品的附加值和技術(shù)含量，為我們的廣電客戶的廣告推廣提供了新的思路。

關(guān)鍵詞：公交機頂盒；GPS定位；視頻報站；定點圖片廣告

1.引言

GPS是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）的縮寫形式，它是一種基于衛(wèi)星的定位系統(tǒng)，用于獲得地理位置信息以及準確的通用協(xié)調(diào)時間。該系統(tǒng)由美國政府放置在軌道中的24顆衛(wèi)星組成。GPS可提供精確度在10米之內(nèi)的導航。它可在任何天氣條件下、全球任何地方工作。GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分---GPS衛(wèi)星；地面控制部分---地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分---GPS信號接收機。普通的GPS用戶只要有GPS信號接收機就可以接收到包括經(jīng)度、緯度、時間、速度等信息。

2.設(shè)計思想

本款機頂盒在播放移動電視視頻的基礎(chǔ)上，具備自動播報站名的功能，可以顯示即將到達站的一些簡單介紹，能夠顯示一些宣傳文字和廣告圖片，以及一些重要信息的即時滾動宣傳發(fā)布功能。一般情況下，機頂盒正常全屏幕播放電視視頻，當即將進入公交站點的時候，依靠GPS的定位功能觸發(fā)視頻報站及廣告圖片的顯示，此時，視頻畫面被暫時的縮小，三十秒后，視頻報站及圖片廣告結(jié)束，視頻恢復為全屏幕。具體界面見圖1。

為了方便廣告圖片和公交站點GPS坐標的更換，這些信息將被存儲在外接SD卡中，我們原有的公交機頂盒留有USB接口，在硬件設(shè)計時，需要將SD卡轉(zhuǎn)成USB接口。另外，GPS模塊和機頂盒之間的通信方式為串行接口。因此，公交機頂盒和外掛的GPS模塊盒子主要有兩個接口：USB接口和串行接口。

3.軟件設(shè)計

3.1 SD卡中文本文件的解析

SD卡中主要存儲各個公交站點的GPS坐標信息以及該站點對應的廣告圖片。廣告圖片的格式一律為bmp格式，并且bmp文件名的長度最長為五個英文或者數(shù)字字符。為了方便解析文本文件，規(guī)定該配置文件必須以”//end”為結(jié)尾，注釋從英文的”//”開始，可用漢字。

例：{38508230，121307860，"1.bmp"}，//七賢嶺

這行文本的含義是七賢嶺站的緯度為3850.8230，經(jīng)度為12130.7860，該站點對應的廣告圖片為1.bmp。在程序中用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

structGPS_Point

{

unsignedlongsLatitude；

unsignedlongsLongitude；

charsBmpFileName[BmpFileNameLen]；

}GPS_Point；

來存儲每個站點的坐標信息以及對應的廣告圖片文件名。在機頂盒上電的時候，從SD卡中讀取配置文本文件，并逐行解析，形成一個GPS_Point數(shù)組，為下面的定點視頻報站做好準備。

3.2機頂盒與GPS模塊之間通信協(xié)議解析

GPS的通訊協(xié)議比較多，其中NMEA（National Ma2rine Electronics Association），0183協(xié)議為GPS接收機和其他航海電子產(chǎn)品的導航數(shù)據(jù)輸出格式，是目前普遍使用且為大多數(shù)生產(chǎn)商遵循的協(xié)議之一。在本應用中，我們只關(guān)心公交車當前的經(jīng)緯度信息，因此不需要用到NMEA的全部信息，而只需解析GPS推薦的最短數(shù)據(jù)$GPRMC即可。該語句的基本格式如下：

$GPRMC，<1>，<2>，<3>，<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，<10>，<11>，<12>*hh

下面先以一個具體的例子來分析該語句各個字段的含義：

$GPRMC，055142，A，3603.3291，N，10346.3723，E，0.0，230.4，250503，1.3，W，A*02

其中數(shù)據(jù)分別為：

$GPRMC 串頭，其中RMC表示該語句為定位語句

055142 表示UTC24小時制的標準時間，格式為“時時/分分/秒秒”。

A或V 表示信號接收狀態(tài)，其中A表示數(shù)據(jù)OK，V表示一個警告

3603.3291 表示緯度值，格式為“ddmm.mmmm”

N或S 標明南北半球，N為北半球（北緯）、S為南半球（南緯）

10346.3723 表示經(jīng)度值，格式為“dddmm.mmmm”

E或W 標明東西半球，E為東半球（東經(jīng)）、W為西半球（西經(jīng)）

0.0 表示速度，（這里速度為0）

230.4 方位角，范圍為000.0到359.9度

250503 為UTC的日期，格式為“日日/月月/年年”

1.3 地磁變化（磁偏角），從000.0到180.0度

W 地磁變化方向，為E或W

A 模式指示（僅NMEA01833.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效）

*02 校驗值

視頻化的自動報站所依據(jù)的便是GPS模塊傳來的經(jīng)緯度信息。公交機頂盒與GPS模塊通過串口進行物理連接，GPS模塊發(fā)出的信息遵從NMEA協(xié)議。每隔一秒鐘，GPS模塊將以9600的波特率發(fā)出GPRMC定位語句，給出當前車輛的實時經(jīng)緯度坐標信息。我們在機頂盒的底層串口驅(qū)動中，加入了NMEA協(xié)議解析任務(wù)，該任務(wù)主要處理串口接收到的GPS信息，從各種各樣的信息中解析出當前的經(jīng)緯度坐標，當當前的經(jīng)緯度坐標落入預先設(shè)置的站點的坐標范圍時，我們認為公交車到達該站，通過向上層OSD發(fā)出到達該站信息，在OSD層上實現(xiàn)了可視化的視頻報站。在軟件設(shè)計中，我們需要從該語句中解析出信號的接收狀態(tài)（即字段2）以及當前車輛的經(jīng)緯度坐標（字段3和5），得到有效的經(jīng)緯度坐標后，將它們和上面得到的GPS_Point數(shù)組中的經(jīng)緯度坐標逐一比較，當滿足一定閾值時，認為到達某個站點，我們調(diào)出包含該站點各種提示信息和廣告圖片，顯示30秒左右后，廣告圖片自動消失，恢復全屏幕視頻。當?shù)玫揭粭l完整的GPRMC語句時，其解析和對比的流程如圖2。

參考文獻：

[1]王建宏，GPS串口編程應用，微機發(fā)展，2003年11月