Linux应用开发-GPS电子围栏设计
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Linux应用开发-GPS电子围栏设计相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
1. 前言
GPS电子围栏这个功能是地图的一个扩展技术功能，通过地图经纬度在地图上圈一个范围，在这个范围内进出可以在服务器上进行实时记录，提示警报。现在的共享单车、共享汽车都有这个功能，限制车辆只能在某一个范围内使用，超出后就自动断电或者作出提示。要实现这个地理围栏，就需要实时获取当前的经纬度，然后调用地图SDK接口进行处理，完成围栏逻辑设计。
这种地理围栏应用的场景非常多，比如：
（1）上面说的共享单车，超出区域断电；
（2）小孩子的儿童手表、可以设置地理围栏，家长可以给孩子设置一个地图范围，如果孩子离开了这个范围，父母的就可以收到通知，方便知道孩子当前位置在哪里，防止走丢；
（3）4S店的车子也会设置电子围栏，当试驾、试乘离开规定的范围会通知4S店。
在完成GPS围栏功能之后，通过得到的GPS数据还可以做很多相关的事情，比如：导航路线规划，行走的路线记录、实时定位等。
这篇文章就采用Linux开发板来实现这个GPS围栏功能，这个项目分为了两个部分：1. 服务器部分 2. 设备部分
设备端就是实时采集GPS模块得到的经纬度，通过网络上传给服务器，服务器调用百度地图、高德地图的API接口，根据规划的地理围栏范围进行判断，在地图上绘制当前设备所在的位置，还可以画出轨迹线。
2. 项目实现代码
当前文章讲的就是设备端的实现，如何读取GPS坐标、转换、上传到服务器的流程。
GPS模块是串口接口，Linux开发板有串口接口，如果串口接口不够用，也可以把模块接到CH340这种USB转TTL模块上，再插在开发板的USB口上，在/dev下会生成ttyUSBx节点。Linux下串口编程有一套标准的接口，编程非常方便。
读取串口数据可以采用 poll、select、epoll机制等。也可以使用异步通知机制：fasync。串口配置的时候可以配置每次读取的超时时间，方便知道什么时候一包数据接收完毕了。
GPS模块也支持配置，正常情况下GPS模块会将接收的卫星所有数据返回来，如果想要提高效率，可以设置GPS模块，让它只是返回想要的字段，这样接收数据解析数据效率就高很多。
2.1 GPS坐标数据读取
下面这份代码是接收GPS经纬度的串口代码。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <errno.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <termios.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
/*
标准串口属性:
波特率 : 115200
停止位 : 1个
奇偶校验位: 没有校验位
数据位 : 8位
*/
int uart_fd;//存放串口的文件描述符
int main(int argc,char *argv[])
if(argc!=2)
printf("参数格式: ./app /dev/ttySACx 或者 /dev/ttyUSBx\\n");
exit(-1);
/*1. 打开串口*/
uart_fd=open(argv[1],O_RDWR|O_NOCTTY);
if(uart_fd<0)
printf("%s 串口设备打开失败!\\n",argv[1]);
exit(-1);
/*2. 清空终端未完成的输入/输出请求及数据、刷新缓存*/
tcflush(uart_fd,TCIFLUSH);
/*3. 填充保存串口属性结构体*/
struct termios newtio;
memset(&newtio,0,sizeof(newtio)); //初始化结构体空间为0
cfsetispeed(&newtio, B115200); //配置串口的输入波特率为115200
cfsetospeed(&newtio, B115200); //配置串口的输出波特率为115200
newtio.c_cflag |= CREAD; //启用串口的接收功能
newtio.c_cflag &= ~CSIZE; //清除串口的数据位
newtio.c_cflag |= CS8; //配置串口的数据位为8位
newtio.c_cflag &= ~PARENB; //配置串口的校验位:无校验
newtio.c_cflag &= ~CSTOPB; //配置的停止位:1个
//newtio.c_lflag &= ~(ICANON); //不使用规范模式(非标准模式)
newtio.c_cc[VTIME]=100;
newtio.c_cc[VMIN]=10;
//newtio.c_iflag &= ~ IGNCR; //不忽略回车字符
//newtio.c_iflag &= ICRNL;//不转换
/*4. 配置串口的属性*/
tcsetattr(uart_fd,TCSANOW,&newtio);
int i,cnt=0;
char usart_rx_buff[1024];
while(1)
cnt=read(uart_fd,(void*)usart_rx_buff,1024); //从串口RX端口读取数据
if(cnt>0)
for(i=0;i<cnt;i++)
printf("%c",usart_rx_buff[i]);
printf("\\n");
write(uart_fd,usart_rx_buff,cnt);
memset(usart_rx_buff,0,10); //清空接收数组
printf("-\\n");
close(uart_fd);
return;
2.2 GPS数据格式与字段含义
$GNGGA,114955.000,2842.4158,N,11549.5439,E,1,05,3.8,54.8,M,0.0,M,,*4F
$GNGLL,2842.4158,N,11549.5439,E,114955.000,A,A*4D
$GPGSA,A,3,10,31,18,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*37
$BDGSA,A,3,07,10,,,,,,,,,,,5.7,3.8,4.2*2A
$GPGSV,3,1,10,10,49,184,42,12,16,039,,14,54,341,,18,22,165,23*7B
$GPGSV,3,2,10,22,11,318,,25,51,055,,26,24,205,,29,13,110,*7C
$GPGSV,3,3,10,31,50,287,36,32,66,018,*7F
$BDGSV,1,1,04,03,,,07,05,,,29,07,79,246,33,10,52,232,19*62
$GNRMC,114955.000,A,2842.4158,N,11549.5439,E,0.00,44.25,061117,,,A*4D
$GNVTG,44.25,T,,M,0.00,N,0.00,K,A*14
$GNZDA,114955.000,06,11,2017,00,00*47
$GPTXT,01,01,01,ANTENNA OK*35
序号 命令 说明 最大帧长
1 $GNGGA GPS/北斗定位信息 72
2 $GNGSA 当前卫星信息 65
3 $GPGSV 可见 GPS 卫星信息 210
4 $BDGSV 可见北斗卫星信息 210
5 $GNRMC 推荐定位信息 70
6 $GNVTG 地面速度信息 34
7 $GNGLL 大地坐标信息 --
8 $GNZDA 当前时间(UTC1)信息 --
1， $GNGGA (GPS 定位信息， Global Positioning System Fix Data)
$GNGGA 语句的基本格式如下（其中 M 指单位 M， hh 指校验和， CR 和 LF 代表回车
换行，下同）：
$GNGGA,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),M,(10),M,(11),(12)*hh(CR)(LF)
(1) UTC 时间，格式为 hhmmss.ss；
(2) 纬度，格式为 ddmm.mmmmm（度分格式）；
(3) 纬度半球， N 或 S（北纬或南纬）；
(4) 经度，格式为 dddmm.mmmmm（度分格式）；
(5) 经度半球， E 或 W（东经或西经）；
(6) GPS 状态， 0=未定位， 1=非差分定位， 2=差分定位；
(7) 正在使用的用于定位的卫星数量（00~12）
(8) HDOP 水平精确度因子（0.5~99.9）
(9) 海拔高度（-9999.9 到 9999.9 米）
(10) 大地水准面高度（-9999.9 到 9999.9 米）
(11) 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，非差分定位，此项为空）
(12) 差分参考基站标号（0000 到 1023， 首位 0 也将传送，非差分定位，此项为空)
举例如下：
$GNGGA,095528.000,2318.1133,N,11319.7210,E,1,06,3.7,55.1,M,-5.4,M,,0000*69
2， $GNGSA（当前卫星信息）
$GNGSA 语句的基本格式如下：
$GNGSA,(1),(2),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(3),(4),(5),(6)*hh(CR)(LF)
(1) 模式， M = 手动， A = 自动。
(2) 定位类型， 1=未定位， 2=2D 定位， 3=3D 定位。
(3) 正在用于定位的卫星号（01~32）
(4) PDOP 综合位置精度因子（0.5-99.9）ALIENTEK
(5) HDOP 水平精度因子 1（0.5-99.9）
(6) VDOP 垂直精度因子（0.5-99.9）
举例如下：
$GNGSA,A,3,14,22,24,12,,,,,,,,,4.2,3.7,2.1*2D
$GNGSA,A,3,209,214,,,,,,,,,,,4.2,3.7,2.1*21
注 1： 精度因子值越小，则准确度越高。
3， $GPGSV（可见卫星数， GPS Satellites in View）
$GPGSV 语句的基本格式如下：
$GPGSV, (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),...,(4),(5),(6),(7)*hh(CR)(LF)
(1) GSV 语句总数。
(2) 本句 GSV 的编号。
(3) 可见卫星的总数（00~12，前面的 0 也将被传输）。
(4) 卫星编号（01~32，前面的 0 也将被传输）。
(5) 卫星仰角（00~90 度，前面的 0 也将被传输）。
(6) 卫星方位角（000~359 度，前面的 0 也将被传输）
(7) 信噪比（00~99dB，没有跟踪到卫星时为空）。
注：每条 GSV 语句最多包括四颗卫星的信息，其他卫星的信息将在下一条$GPGSV 语句中输出。
举例如下：
$GPGSV,3,1,11,18,73,129,19,10,71,335,40,22,63,323,41,25,49,127,06*78
$GPGSV,3,2,11,14,41,325,46,12,36,072,34,31,32,238,22,21,23,194,08*76
$GPGSV,3,3,11,24,21,039,40,20,08,139,07,15,08,086,03*45
4， $BDGSV（可见卫星数， GPS Satellites in View）
$BDGSV 语句的基本格式如下：
$BDGSV, (1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),...,(4),(5),(6),(7)*hh(CR)(LF)
(1) GSV 语句总数。
(2) 本句 GSV 的编号。
(3) 可见卫星的总数（00~12，前面的 0 也将被传输）。
(4) 卫星编号（01~32，前面的 0 也将被传输）。
(5) 卫星仰角（00~90 度，前面的 0 也将被传输）。
(6) 卫星方位角（000~359 度，前面的 0 也将被传输）
(7) 信噪比（00~99dB，没有跟踪到卫星时为空）。
注：每条 GSV 语句最多包括四颗卫星的信息，其他卫星的信息将在下一条$BDGSV 语句中输出。
举例如下：
$BDGSV,1,1,02,209,64,354,40,214,05,318,40*69
5， $GNRMC（推荐定位信息， Recommended Minimum Specific GPS/Transit Data）
$GNRMC 语句的基本格式如下：
$GNRMC,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),(8),(9),(10),(11),(12)*hh(CR)(LF)
(1) UTC 时间， hhmmss（时分秒）
(2) 定位状态， A=有效定位， V=无效定位
(3) 纬度 ddmm.mmmmm（度分）
(4) 纬度半球 N（北半球）或 S（南半球）ALIENTEK
(5) 经度 dddmm.mmmmm（度分）
(6) 经度半球 E（东经）或 W（西经）
(7) 地面速率（000.0~999.9 节）
(8) 地面航向（000.0~359.9 度，以真北方为参考基准）
(9) UTC 日期， ddmmyy（日月年）
(10) 磁偏角（000.0~180.0 度，前导位数不足则补 0）
(11) 磁偏角方向， E（东）或 W（西）
(12) 模式指示（A=自主定位， D=差分， E=估算， N=数据无效）
举例如下：
$GNRMC,095554.000,A,2318.1327,N,11319.7252,E,000.0,005.7,081215,,,A*73
6， $GNVTG（地面速度信息， Track Made Good and Ground Speed）
$GNVTG 语句的基本格式如下：
$GNVTG,(1),T,(2),M,(3),N,(4),K,(5)*hh(CR)(LF)
(1) 以真北为参考基准的地面航向（000~359 度，前面的 0 也将被传输）
(2) 以磁北为参考基准的地面航向(000~359 度，前面的 0 也将被传输)
(3) 地面速率(000.0~999.9 节，前面的 0 也将被传输)
(4) 地面速率(0000.0~1851.8 公里/小时，前面的 0 也将被传输)
(5) 模式指示（A=自主定位， D=差分， E=估算， N=数据无效）
举例如下：
$GNVTG,005.7,T,,M,000.0,N,000.0,以上是关于Linux应用开发-GPS电子围栏设计的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章