基于GPS的视频报站公交机顶盒设计

盖宪坤

摘 要：当前，在公交系统中利用GPS实现自动语音报站已经比较常见，但是将GPS定位功能结合车载移动电视，从而实现可视化的视频报站和定点图片广告还鲜有耳闻。本文结合我公司自研的公交机顶盒，阐述了基于GPS定位的视频报站和定点图片广告系统软件设计思想及实现，该设计提高了我们产品的附加值和技术含量，为我们的广电客户的广告推广提供了新的思路。

关键词：公交机顶盒；GPS定位；视频报站；定点图片广告

1.引言

GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的缩写形式，它是一种基于卫星的定位系统，用于获得地理位置信息以及准确的通用协调时间。该系统由美国政府放置在轨道中的24颗卫星组成。GPS可提供精確度在10米之内的导航。它可在任何天气条件下、全球任何地方工作。GPS系统包括三大部分：空间部分---GPS卫星；地面控制部分---地面监控系统；用户设备部分---GPS信号接收机。普通的GPS用户只要有GPS信号接收机就可以接收到包括经度、纬度、时间、速度等信息。

2.设计思想

本款机顶盒在播放移动电视视频的基础上，具备自动播报站名的功能，可以显示即将到达站的一些简单介绍，能够显示一些宣传文字和广告图片，以及一些重要信息的即时滚动宣传发布功能。一般情况下，机顶盒正常全屏幕播放电视视频，当即将进入公交站点的时候，依靠GPS的定位功能触发视频报站及广告图片的显示，此时，视频画面被暂时的缩小，三十秒后，视频报站及图片广告结束，视频恢复为全屏幕。具体界面见图1。

为了方便广告图片和公交站点GPS坐标的更换，这些信息将被存储在外接SD卡中，我们原有的公交机顶盒留有USB接口，在硬件设计时，需要将SD卡转成USB接口。另外，GPS模块和机顶盒之间的通信方式为串行接口。因此，公交机顶盒和外挂的GPS模块盒子主要有两个接口：USB接口和串行接口。

3.软件设计

3.1 SD卡中文本文件的解析

SD卡中主要存储各个公交站点的GPS坐标信息以及该站点对应的广告图片。广告图片的格式一律为bmp格式，并且bmp文件名的长度最长为五个英文或者数字字符。为了方便解析文本文件，规定该配置文件必须以”//end”为结尾，注释从英文的”//”开始，可用汉字。

例：{38508230，121307860，"1.bmp"}，//七贤岭

这行文本的含义是七贤岭站的纬度为3850.8230，经度为12130.7860，该站点对应的广告图片为1.bmp。在程序中用数据结构

structGPS_Point

{

unsignedlongsLatitude；

unsignedlongsLongitude；

charsBmpFileName[BmpFileNameLen]；

}GPS_Point；

来存储每个站点的坐标信息以及对应的广告图片文件名。在机顶盒上电的时候，从SD卡中读取配置文本文件，并逐行解析，形成一个GPS_Point数组，为下面的定点视频报站做好准备。

3.2机顶盒与GPS模块之间通信协议解析

GPS的通讯协议比较多，其中NMEA（National Ma2rine Electronics Association），0183协议为GPS接收机和其他航海电子产品的导航数据输出格式，是目前普遍使用且为大多数生产商遵循的协议之一。在本应用中，我们只关心公交车当前的经纬度信息，因此不需要用到NMEA的全部信息，而只需解析GPS推荐的最短数据$GPRMC即可。该语句的基本格式如下：

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

下面先以一个具体的例子来分析该语句各个字段的含义：

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

其中数据分别为：

$GPRMC 串头，其中RMC表示该语句为定位语句

055142 表示UTC24小时制的标准时间，格式为“时时/分分/秒秒”。

A或V 表示信号接收状态，其中A表示数据OK，V表示一个警告

3603.3291 表示纬度值，格式为“ddmm.mmmm”

N或S 标明南北半球，N为北半球（北纬）、S为南半球（南纬）

10346.3723 表示经度值，格式为“dddmm.mmmm”

E或W 标明东西半球，E为东半球（东经）、W为西半球（西经）

0.0 表示速度，（这里速度为0）

230.4 方位角，范围为000.0到359.9度

250503 为UTC的日期，格式为“日日/月月/年年”

1.3 地磁变化（磁偏角），从000.0到180.0度

W 地磁变化方向，为E或W

A 模式指示（仅NMEA01833.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

*02 校验值

视频化的自动报站所依据的便是GPS模块传来的经纬度信息。公交机顶盒与GPS模块通过串口进行物理连接，GPS模块发出的信息遵从NMEA协议。每隔一秒钟，GPS模块将以9600的波特率发出GPRMC定位语句，给出当前车辆的实时经纬度坐标信息。我们在机顶盒的底层串口驱动中，加入了NMEA协议解析任务，该任务主要处理串口接收到的GPS信息，从各种各样的信息中解析出当前的经纬度坐标，当当前的经纬度坐标落入预先设置的站点的坐标范围时，我们认为公交车到达该站，通过向上层OSD发出到达该站信息，在OSD层上实现了可视化的视频报站。在软件设计中，我们需要从该语句中解析出信号的接收状态（即字段2）以及当前车辆的经纬度坐标（字段3和5），得到有效的经纬度坐标后，将它们和上面得到的GPS_Point数组中的经纬度坐标逐一比较，当满足一定阈值时，认为到达某个站点，我们调出包含该站点各种提示信息和广告图片，显示30秒左右后，广告图片自动消失，恢复全屏幕视频。当得到一条完整的GPRMC语句时，其解析和对比的流程如图2。

参考文献：

[1]王建宏，GPS串口编程应用，微机发展，2003年11月