編程實(shí)現(xiàn)GPS手持機(jī)點(diǎn)位數(shù)據(jù)批量輸入

趙振華 曲為貴 劉仕剛 劉鈞沅 孔祥棟

（天津華北地質(zhì)勘查總院 天津 300170）

0 前言

利用GPS手持機(jī)進(jìn)行地質(zhì)、物探、化探進(jìn)行測點(diǎn)測網(wǎng)的實(shí)際定位已成為地質(zhì)工作的基本做法，在進(jìn)行大面積測量工作時(shí)，大量的測點(diǎn)坐標(biāo)信息要輸入到GPS手持機(jī)中，而MapSource軟件本身又沒有提供批量輸入測點(diǎn)坐標(biāo)的方法，如果采用人工輸入既不能提高工作效率也不能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確無誤，前人已總結(jié)出一套利用MapSource 的交換格式文件GPX實(shí)現(xiàn)批量輸入的方法[1-2]，但還有一定的局限性，本文從另外一個(gè)途徑實(shí)現(xiàn)了更加靈活的方式來進(jìn)行GPS測點(diǎn)數(shù)據(jù)的批量輸入，也為從軟件底層對(duì)手持GPS的開發(fā)提供了一種方式。本文的整體思路是，首先獲取MapSource 與GPS 手持機(jī)設(shè)備之間的通信方式及數(shù)據(jù)包格式，然后加載winUSB 驅(qū)動(dòng)，最后通過編寫程序利用已有的數(shù)據(jù)格式對(duì)GPS手持機(jī)實(shí)現(xiàn)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的批量輸入。

1 MapSource的通信方法及數(shù)據(jù)包格式

GPSmap60CSx 該型設(shè)備為使用較為廣泛的GPS設(shè)備，本文以該設(shè)備為研究對(duì)象，MapSource 為防止個(gè)人對(duì)GPS 內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)屬性進(jìn)行修改，其并沒有提供軟件接口實(shí)現(xiàn)對(duì)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的批量輸入方式，Bus Hound 軟件是由美國Perisoft 公司研制的一種專用于PC 機(jī)各種總線數(shù)據(jù)包監(jiān)視和控制的開發(fā)工具軟件[3]，利用該軟件監(jiān)控MapSource 驅(qū)動(dòng)程序與GPS?map60CSx設(shè)備通信的數(shù)據(jù)包。

具體做法為在MapSource 航點(diǎn)屬性界面先輸入001（X:0，Y:0，H:0）的航點(diǎn)信息，同時(shí)打開Bus Hound軟件選擇要監(jiān)控的設(shè)備并進(jìn)行捕獲操作，這時(shí)在MapSource選擇軟件界面選擇發(fā)送到設(shè)備按鈕，等待數(shù)據(jù)傳送完畢后，Bus Hound軟件界面就會(huì)出現(xiàn)需要的信息，重復(fù)上述過程輸入002（X:10，Y:10，H:10）得到需要的信息。

通過對(duì)比航點(diǎn)屬性信息可以得到名稱屬性、X坐標(biāo)、Y坐標(biāo)和高程等信息在MapSource 軟件傳輸數(shù)據(jù)包中的位置。在MapSource 航點(diǎn)屬性輸入界面還包含有深度、溫度等其它屬性信息，通過上述方法也可一一獲取。

2 WinUSB驅(qū)動(dòng)加載

WinUSB 是微軟公司提供的基于Windows 系統(tǒng)的USB 類設(shè)備驅(qū)動(dòng)工具，其架構(gòu)由內(nèi)核模式驅(qū)動(dòng)程序（Winusb.sys）和公開WinUSB 功能的用戶模式動(dòng)態(tài)鏈接庫（Winusb.dll）組成。使用這些功能，可以通過用戶模式軟件管理USB 設(shè)備[4]，Winusb.lib 和Winusb.dll提供應(yīng)用程序?qū)用娴腁PI接口函數(shù)。

安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要提供INF文件，微軟公司提供了WinUSB.inf 文件模板，經(jīng)過簡單修改就能應(yīng)用到大部分的WinUSB類設(shè)備，主要是將設(shè)備的廠商識(shí)別碼（VID）和產(chǎn)品識(shí)別碼（PID）加入到INF 文件中。相關(guān)操作和介紹可以參考微軟的MSDN。

3 編寫應(yīng)用程序?qū)懭霐?shù)據(jù)

由于地球曲率的影響，地理坐標(biāo)并不能滿足地勘單位在施工時(shí)的需求，將地球上的點(diǎn)位坐標(biāo)化算到平面稱之為地圖投影。地圖投影的方法有很多，我國目前多采用高斯投影—克呂格投影。為實(shí)現(xiàn)目前我國常用北京54和西安80坐標(biāo)點(diǎn)位的批量輸入，需要將地理坐標(biāo)（B，L，H）轉(zhuǎn)換為平面直角坐標(biāo)系下的北京54 或西安80，實(shí)現(xiàn)該過程的方法為，首先利用簡化莫洛金斯基模型[5-7]，將DX、DY、DZ、DA、DF轉(zhuǎn)換為DB和DL，然后將結(jié)果帶入高斯正算公式，最后得到需要的北京54或西安80坐標(biāo)，將該過程代碼化以備后用。相關(guān)公式如下。

式（1）為簡化莫洛金斯基模型公式。

式（2）為高斯投影正算公式。

由于要用到Winusb 作為設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，考慮到兼容的問題需要用C、C++、Visual C++等語言進(jìn)行應(yīng)用程序編寫。程序要包含Winusb.h、SetupAPI.h頭文件，關(guān)聯(lián)Winusb.lib、SetupAPI.Lib 庫文件。微軟在NT4.0 后的操作系統(tǒng)里都提供了很多以Setup?DiXXXXX 開頭的函數(shù)，該系列函數(shù)提供了讀取設(shè)備信息和與設(shè)備通信的方法。SetupAPI.Lib 庫文件包含了SetupDiXXXXX 開頭的函數(shù)。程序的主要過程為應(yīng)用SetupDiGetClassDevs、SetupDiDestroyDeviceIn?foList、SetupDiEnumDeviceInterfaces、SetupDiGetInter?faceDeviceDetail 等系列函數(shù)查找和定位到GPS?map60CSx 設(shè)備，通過CreateFile 函數(shù)獲得設(shè)備句柄，然后利用WinUsb_Initialize、WinUsb_QueryDeviceIn?formation、WinUsb_QueryPipe、WinUsb_QueryInterfac?eSettings 等系列函數(shù)獲取設(shè)備通信方式。在此就不羅列上述函數(shù)的使用方法，有意者可參見MSDN，最后通過WinUsb_WritePipe 函數(shù)對(duì)包裝好的數(shù)據(jù)包寫入GPSmap60CSx設(shè)備。

為驗(yàn)證代碼是否可行，選擇與GPSmap60CSx 設(shè)備同公司產(chǎn)品LEGEND H 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，在記事本中依次編輯航點(diǎn)1、航點(diǎn)2、……航點(diǎn)12，隨機(jī)輸入以度為單位的坐標(biāo)，運(yùn)行代碼后會(huì)在LEGEND H 手持機(jī)中看到相關(guān)航點(diǎn)信息。

4 結(jié)論

本文結(jié)合地質(zhì)、物探、化探工作中的實(shí)際問題，提出了另外一種實(shí)現(xiàn)GPS 數(shù)據(jù)批量寫入的方式，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)的代碼，這種方式相對(duì)于GPX 交換文件形式更加靈活，能同時(shí)修改多種相關(guān)屬性等優(yōu)點(diǎn)。