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基于arduino的GPS导航系统源码+设计说明等

2015/11/02
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        这是一篇关于动手制作基于arduino 和12864液晶模块的图形化显示GPS导航系统的帖子,作品效果和成本可能无法和TB上的导航产品媲美,但是动手过程会带给你乐趣和知识。

该设计根据功能分为三个版本。(具体详见附件内容)

最终版本视频演示:

动手之前最好能具备一些背景知识:
1. arduino 相关基础;
2. 能使用12864 液晶模块;
3. 能够用arduino 通过串口通信获取GPS模块定位信息;
4. 能够用arduino 操作SD卡模块;

制作所需主要硬件

  1. arduino UNO 1片;
  2. 12864 液晶模块 1片;
  3. GPS模块1片;
  4. SD卡模块及SD卡 1套;

如截图:

原理:
将地图数据依据瓦片算法存储在SD卡中,通过串口获取GPS定位信息并从中解析出经纬度坐标,依据经纬度坐标读取相应地图数据显示在12864液晶模块上,同时显示定位坐标点。

1. 地图存储算法——瓦片系统(Maps Tile System)
本制作采用的地图数据和地图存储算法来源于微软的bing maps并做了相应修改。

具体可参考:
Bing Maps Tile System[1*]
Virtual Earth Tile Image URI 参数解析
Goolge and Microsoft Map Url Parameters
在瓦片系统中地图采用金字塔式的分层存储结构,不同层具有不同级别的地图分辨率(地图精细程度),每一层地图被分割成等像素大小(256X256)的瓦片,算法要解决的问题就是给定经纬度坐标和缩放级别(层索引)得到具体相应的瓦片编号。
在连接[1*]的最后有算法实现的代码可共参考。

2. 针对12864液晶模块的设计
12864液晶模块是128像素宽64像素高的单色液晶显示模块,本制作为了适应模块显示做出了两个设计。
1). 将256X256像素的瓦片裁切成128X64像素大小的8份 子瓦片。

如下图所示:

2). 通过阈值方法将8位png索引图像(bing maps 的道路数据)转换成二进制地图数据文件,为了能够显示原图中的文字信息,采用多阈值提取求或方法提取原地图中背景、地物和标注文字数据,由于标注文字和背景之间的扰动,提取效果有待改进。

显示效果:

生成地图程序(需要连接互联网):

通过设置地图范围经纬度信息获取要使用定位的区域,可通过google earth 等能显示经纬度的软件或网页获取经纬度的最大最小值(上大下小,右大左小)。缩放级别建议设置范围1~15,较大地图范围和较高缩放级别会增加地图下载、显示加载的时间。

注意:上面是对GPS导航V0.1版本的具体介绍,其他的V0.2和V0.3版本详见附件内容。

  • GPS导航系统设计V0.1版本.zip
    描述:主要包括源码
  • GPS导航系统设计V0.2.zip
    描述:GPS导航系统,算法类似V0.1版本
  • GPS导航系统设计V0.3.zip
    描述:主要用来在跑步的时候定位和记录路径

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