Palm 串行通讯GPS数据读取的实现
引言
目前，无论作为GIS 应用体现的自定位导航系统，大多数采用笔记本电脑或非凡定做硬件，其显示设备的成本占去了整个系统成本的绝大部分，硬件平台的性能和成本制约这些高新技术的推广和应用，个人消费这个巨大的市场一时还难以启动，无法适应某些非凡行业（如：公安、消防、地名数据采集、野外探险导航等）的应用。随着计算机软件硬件技术发展， WAP无线互联网技术的成功应用、各种具有无线互联网功能的移动智能终端（如：掌上电脑、WAP手机、Pager等）的出现，使得拥有这些智能终端的人们可以随时随地完成以前只有办公室或家里才能完成的工作，人们可以"在移动中办公"，智能终端＋无线互联网已经成功地应用到人们生活的方方面面。与此同时，与这些智能终端配套的外围硬件（如：GPS、GSM模块等）的出现，进一步拓展了这些智能终端的应用领域。不言而喻，智能终端、GPS、无线互联网等新技术在GIS领域的应用，势必丰富GIS理论和拓展GIS应用领域。基于这些移动智能终端平台的GIS＋GPS＋无线互联网一体化的研究，必然成为GIS领域中一个新兴的重要研究领域。国际GIS界将GIS＋GPS＋无线互联网一体化的研究称为"移动GIS（Mobile GIS）"。
笔者从事该领域研究1年有余，已经成功地开发出基于无线互联网palm与GPS、电子地图结合个人导航系统。该系统利用Palm通过串口采集GPS数据，将GPS数据在电子地图上定位，地图数据的更新或空间属性分析通过掌上电脑Palm的红外口与手机相连，将数据请求发送到服务器，服务器接收请求后，将处理结果返回给Palm用户。以下介绍该系统中比较重要技术－PDA(palm)GPS数据的读取。
2 Palm掌上电脑介绍
2.1硬件介绍
Palm是3Com公司的产品，其操作系统为PalmOS。Palm OS是一种32位的嵌入式操作系统。Palm提供了串行通讯接口和红外线传输接口。利用它可以方便地与其他外部设备通讯、传输数据。Palm OS与同步软件（HotSync）结合可以使掌上电脑与PC机上的信息实现同步，把台式机的功能扩展到了手掌上。Palm应用范围相当广泛，如：联络及工作表治理、电子邮件及互联网通讯、销售人员及组别自动化、等等。Palm外围硬件也十分丰富，有数码相机，GPS接收器，调制解调器，GSM无线电话，数码音频播放设备，便携键盘，语音记录器，条码扫描，无线寻呼接收器，探测仪等许多许多。
其中Palm与GPS结合的应用，可以不但可以做导航定位，还可以结合GPS做气候的监测、地名调查等。
2.2开发工具选取
目前针对Palm环境的开发工具主要有CodeWarror C、Java、AppForgePersonal(Basic)等等。由于Palm平台与微机硬件、软件平台有着本质的差异，为了减少开发人员的培训费用，提高开发速度，我们采用Java语言作为系统开发工具。Java技术由三个版本组成：.Micro 微版(J2ME)、. Standard标准版(J2SE)、 Enterprise企业版(J2EE)。其中J2ME主要针对消费电子类产品(如日常用品，如微小的智能卡，机顶盒，各种手持设备等)和嵌入式设备的开发工具和运行环境。J2ME具有很多java技术特性，它可以在各种支持java的设备上运行、代码短小、安全性好、 用J2ME实现的应用可以方便地升级到J2SE, J2EE。
图1 Java技术结构图
3 PDA与GPS通讯的NMEA协议
GPS即全球定位系统，它主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。其中GPS空间星座部分、地面监控部分均为美国所控制；GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。目前许多GPS厂商遵循NMEA0183协议针对PDA掌上电脑开发许多导航型GPS。这些GPS提供串行通讯接口，串行通讯参数为：
波特律＝4800 数据位＝8位 停止位＝1位 无奇偶校验
GPS与掌上电脑通讯时，通过串口每秒钟发送10条数据。实际导航应用读取GPS的空间定位数据时，我们可以根据需要每隔几秒钟更新一次经纬度和时间数据。而更频繁的数据更新就没有必要了，而且会白白浪费Palm掌上设备有限的电池。我们不需要了解NMEA 0183通讯协议的全部信息，仅需要从中挑选出我们需要的那部分定位数据。其余的信息我们忽略掉。
假如此时和卫星的通讯正常的话，可以接收到的数据格式样如下：
$GPRMC,204700,A,3403.868,N,11709.432,W,001.9,336.9,170698,013.6,E*6E
数据说明如下：
$GPRMC 代表GPS推荐的最短数据
204700 UTC_TIME 24小时制的标准时间，按照小时/分钟/秒的格式
A A 或者 V A表示数据"OK"，V表示一个警告
3403.868 LAT 纬度值，精确到小数点前4位，后3位
N LAT_DIR N表示北纬，S表示南纬
11709.432 LON 经度值，精确到小数点前5位，后3位
W LON_DIR W表示西经，E表示东经
假如当前没有和卫星取得联系，那么字符串的格式为：
$GPRMC,UTC_TIME,V,...
下面是一个例子：
$GPRMC,204149,V,,,,,,,170698,,*3A
4 J2ME 串行读写GPS数据的实现
Palm的J2ME对GPS串口数据读写可以采用两种方式，一种是采用对串口采用原始单个字节数据读写，另一种采用缓冲区字节数组读写。(注重：J2ME为Palm提供的KVM的1.0版本不支持串行通讯速率4800波特，GPS串行通讯速率为4800波特，必须采用CLDC1.02以上版本或KAWT提供的Color KVM)
在实际Palm对串口GPS数据读写实验中，我们发现前者效率低、读写速度慢，平均每3－7秒才能读取到所需的GPS定位数据，而后者读写速度快，可以每秒读到所需的GPS数据，没有GPS数据丢失。所以，在此仅介绍后一种GPS的读取方式。
J2ME和Palm Profile中已经提供了对串口读写的类Protocol，通过构造Protocol实例serialPort,利用serialPort.openInputStream()获得输入流InputStream，利用InputStream将GPS串口数据读入到一个缓冲区字节数组，将字节数组转化为字符串，判定GPS坐标标志"$GPRMC"，截取坐标数据。
图2 Palm对GPS读取UML协作图
见源程序PrintMe.java
package earth_survy;
import java.util.*;
import javax.microedition.io.*;
import java.io.*;
import com.sun.kjava.*;
import com.sun.cldc.io.palm.comm.*;
public class GetGpsData extends Spotlet {
static Graphics g=Graphics.getGraphics();
static Protocol serialPort = new Protocol();
static String url="0;baudrate=4800;bitsperchar=8;stopbits=1;parity=none";
static InputStream is;
// Open the serial Port for Gps Data Input
public boolean openPort(){
try {
serialPort.open(url,1, true);
is=serialPort.openInputStream();
return true;
}
catch (Exception ex) {
return false;
}
}
//Close the serial Port
public boolean closePort(){
try {
is.close();
serialPort.close();
return true;
}
catch (Exception ex) {
return false;
}
}
//Read the GPS data
//Mark is "$GPRMC
//rdLen is the buffer length
//getlen is the return lenth;
public String readGpsData(String mark,int rdlen,int getlen){
byte[] readBuffer = new byte[rdlen];
String rawGpsData;
String Gprmc;
while (true){
try{
//Read raw GPS data into a buffer;
is.read(readBuffer);
rawGpsData=new String(readBuffer);
//determin the positon of the Mark==> $GPRMC;
int pos=rawGpsData.indexOf(mark);
if (pos>-1)
{
Gprmc=rawGpsData.substring(pos);
if (Gprmc.length()>getlen)
{
Gprmc=Gprmc.substring(0,getlen);
break;
}
}
}
catch(Exception e){
}
}
return Gprmc;
//end loop
}//end method
}
