ＧＰＳ定位信息處理及高斯變換

[摘要]介紹直接將GPS定位信息輸入計算機進行高斯變換，以快速準確獲取炮兵所需的定位信息的原理和方法。

[關鍵詞]GPS定位 高斯變換

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2009）0110067-01

一、引言

目前很多型號的GPS定位儀只接收和顯示定位點的經緯度球面坐標信息，而很多實用場合需采用平面直角坐標，如

炮兵射擊計算。這是一個球面坐標到平面坐標的非線性變換。利用計算機編程接收并提取GPS定位信息，經高斯變換求解比現行方法更快速準確。也為進一步直接在電子地圖上定位導航、炮兵射擊諸元的快速計算、作戰(zhàn)方案標圖等創(chuàng)造了條件。

二、實現原理

GPS定位儀通過RS-232接口電路接入筆記本電腦，由監(jiān)控程序實時接收，經高斯變換程序求解，獲取炮兵所需的定

位信息，再由后續(xù)程序在電子地圖上定位導航、進行炮兵射擊諸元[1]的快速計算、作戰(zhàn)方案標圖等其它操作。

三、GPS定位信息的接收與提取

根據GPS通信的NEMA0183協議，其中$GPRMC幀的數據結構為：

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

結構中<3>和<5>即為緯度和經度數據，數據格式為ddmm..mmm和dddmm..mmm，通過MSComm控件可接收和提取緯度和經度數據，其程序為：

Private Sub MSComm1_OnComm()

Dim str1 As String

Dim ch As String

Dim j%,i%

Dim bi As Integer '對$GPRMC后逗號計數

Select Case MSComm1.CommEvent

Case comEvReceive

str1 = Trim(MSComm1.Input) '接收到的數據存入str1串

j = InStr(1, str1, "$GPRMC")'從str1串中查找串"$GPRMC"

If j < 1 Then

Text1.Text = "此次讀失敗"

Else

str1 = Right(str1, Len(str1) - j + 1)

j = Len(str1)

For i = 1 To j

ch = Mid(str1, i, 1)

If ch = "," Then bi = bi + 1

Else

If bi = 3 Then cw2 = cwd & ch '第三個逗號后是緯度數據

If bi = 5 Then cj2 = cjd & ch '第五個逗號后是緯度數據

If bi = 6 Then Exit For

End If

Next i

MSComm1.InBufferCount = 0'清空緩沖區(qū)

End If

End Select

End Sub

四、高斯變換方法

從球面坐標轉換到平面坐標，我國平面直角坐標地圖采用的是經差60分帶法，將全球分為60個帶，按高斯克呂格投影繪制，每投影帶的中央經線為縱軸（X軸），赤道為橫軸（Y軸），其投影變換的主要程序如下[2]：

Private Sub getxy()

b = Len(cwd)

wd = Val(Left(cwd, 2)) + Val(Right(cwd, b - 2)) / 60

b = Len(cjd)

jd = Val(Left(cjd, 3)) + Val(Right(cjd, b - 3)) / 60

wd = wd * 3.141592654 / 180

co = Cos(wd)

si = Sin(wd)

jd = jd * 3.141592654 / 180

m1 = jd * co

m = m1 ^ 2

t = Tan(wd)

n = 0.0067395018195 * co ^ 2

k = 6399596.65198801 / Sqr(1 + n)

z = 6367554* wd - (32009.8575 * si + 133.9602 * si ^ 3

+ 0.6976 * si ^ 5 + 0.0039 * si ^ 7) * co

x = z + k * t * (0.5 + (5 - t ^ 2 + 9 * n + 4 * n^ 2) * m/24

+ (61 - 58 * t ^ 2 + t ^ 4) * m ^ 2 / 720) * m

y = 500000 + k * (m1 + (1 - t ^ 2 + n) * m1 ^ 3 / 6 + (5 - 18 * t ^ 2 + t ^ 4 + 14 * n - 58 * n * t ^ 2) * m1 ^ 5 / 120)

Text2.Text = "縱坐標x =" & x & "，橫坐標=" &y

End Sub

程序中jd、wd為從GPS信息中提取到的經度和緯度數值，x、y為經投影變換得到的平面直角坐標值。以上程序操作只需按一鍵即可完成，再接入測角測距儀數據，配上相關圖庫和射表數據庫，大大提高了迫擊炮機動射擊的精度與速度。

參考文獻：

[1]總參兵種部，《陸軍炮兵射擊教程》，北京：解放軍出版社，1995.

[2]總參炮兵部，《軍事地形學》，北京：解放軍出版社，1988.

作者簡介：

楊水根，南昌陸軍學院科文教研室教授。