杨　超，杨　渊，刘云飞（.海军航空工程学院，山东烟台　6400；.中国人民解放军9407部队，辽宁葫芦岛　5000；.海军航空工程学院青岛校区，山东青岛　6604）



GPS接收机模拟软件开发

杨超1，杨渊2，刘云飞3
（1.海军航空工程学院，山东烟台264001；2.中国人民解放军92407部队，辽宁葫芦岛125000；3.海军航空工程学院青岛校区，山东青岛266041）

摘要：随着科技的发展，GPS在越来越多的工程和科学领域得到应用，有关GPS的教学也逐渐引起重视。介绍了用于教学的GPS接收机模拟软件开发。该软件有助于课堂教学和课后学生练习GPS接收机的操作使用。软件采用VC++编程方法实现，接收机各功能的实现基本上采用事件响应函数的形式。运行结果表明，所有GPS定时校频接收机软件前面板模拟结果都与被模拟界面的画面及功能一致，完成GPS接收机的模拟。文中的软件开发方法可为其他教学模拟软件的开发提供参考。

关键词：教学软件；VC++；GPS接收机；教学模拟软件

GPS[1]是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统，目前，它已经在很多方面得到了应用[2⁃9]。随着现代科技的发展，GPS的应用还会越来越广泛。相应的有关GPS理论和GPS接收机操作使用的课程也日益普遍。本文旨在介绍一种用于授课和练习GPS接收机操作使用的GPS接收机模拟软件，该软件主要对某型GPS接收机进行人机界面模拟。使用该软件，不仅在课堂上可以通过屏幕直观再现作为授课内容的GPS接收机的人机界面和操作使用方法，便于教师授课和学生学习，而且，更可以作为GPS模拟接收机，供学生练习GPS接收机的操作使用，对没有GPS接收机的场合下的GPS接收机操作使用教学，尤其有用。通过使用该软件，让相关学员和技术人员能够在短时间内学会GPS接收机的操作使用，达到事半功倍的效果。该软件的编程方法不仅可以帮助编写其他型号的GPS接收机教学模拟软件，同时也为其他课程的教学软件编程提供参考。

1　GPS模拟接收机人机界面方案设计

本文主要对GPS定时校频接收机的面板和操作进行模拟。VC++不仅具有C/C++语言的高效性和端口操作能力的特点，而且融合了可视化环境与面向对象的程序设计思想[10]。在综合接收机的人机界面的面板及操作和VC++的特点之后，在开发时选择可视化的、面向对象的编程工具Visual C++ 6.0。

1.1GPS模拟接收机前面板外形的设计实现

根据实物，本文对GPS模拟面板的整体外形进行了设计。

（1）开关部分用一个Button控件和一个PictureBox控件组合实现，单纯地使用Button控件在外观设计上并不能满足要求，所以针对开关的开和关状态，在Button按钮弹起和按下时分别用PictureBox控件调用图片使之更加逼真。

（2）LCD显示屏作为整个软件的文字显示部分，VC++ 6.0有两个可用控件：TextBox和Label。而Text⁃Box本身带有白色背景的底框，和真实的面板不相符，因此本文选择了Label控件。Label控件有几个重要的属性，分别是Font，ForeColor，Visible，BackColor和Text；Font用来设置文本的字体；ForeColor用来设置文本的颜色；Visible用来设置控件是否可见；Text用来设置文本的内容；BackColor用来设置背景色。

（3）1PPS指示灯用一个PictureBox控件实现，在指示灯亮灭状态用PictureBox控件调用代表灯亮灯灭的图片实现。

（4）功能按钮为获得较真实的效果，先获取Button按钮位置画圆域，然后针对按下弹起状态填充相应的图片实现。

（5）其余文字说明部分均采用Label控件。

1.2GPS模拟接收机人机界面功能的实现

GPS接收机人机界面的每一个功能都使用事件响应函数的形式实现。在实现系统各功能的时候，基本上是采用由相应的控件和相应的事件处理函数完成，即发生一个事件，执行一个相应的函数。

2　GPS定时校频接收机开发过程

本节给出在VC++ 6.0中GPS定时校频接收机模拟软件界面主要功能的实现。

2.1开关功能的实现

用全局变量kg控制开关开启和关闭，按下开关执行单击响应函数BN_CLICKED，执行kg++，初始化各变量，调用定时器SetTimer（）在其响应函数OnTimer（）中判断kg是奇数还是偶数，若为奇数则表示开关在开的状态，用PictureBox控件的关联变量m_pic1调用SetBit⁃map函数为开关调用开时的图片，用变量控制其他控件功能可以正常使用，若kg为偶数则表示开关在关的状态，用PictureBox控件的关联变量m_pic1调用SetBitmap函数为开关调用关时的图片，用变量控制其他控件功能不可以使用，其流程图如图1所示。

2.2.1PPS指示灯闪烁的实现

在开关处于关状态时，调用定时器SetTimer（）在其响应函数OnTimer（）中用PictureBox控件的关联变量m_pic调用SetBitmap函数为指示灯调用暗色的图片表示指示灯灭。当开关处于关状态时，在OnTimer（）函数中用变量a控制时间，在PLEASE WAIT字样消失前调用自定义函数pic（）让PictureBox控件的关联变量m_pic1调用SetBitmap函数为指示灯调用亮色的图片表示指示灯亮，在PLEASE WAIT字样消失后用变量a控制闪烁时间，实现指示灯闪烁，其流程图如图2所示。

图1　开关按钮设计流程图

图2　1PPS设计流程图

2.3LCD显示屏的实现

在Label控件属性页中设置其BackColor参数和BackStyle参数使其满足LCD显示屏的颜色要求，设置Font参数使其满足显示字体的要求，设置BorderStyle参数使其满足样式的要求。用SetDlgItemText（）语句实现文本显示，使其完成LCD显示屏的功能。

2.4主要功能键的实现

开关开状态下，在各按钮的单击响应函数BN_CLICKED中主要功能键的实现为：

（1）UT/BT键。用变量b控制按键第几次按下，依次在LCD显示屏显示相应的时间。其实现流程图如图3所示。

图3　UT/BT键流程图

以下是实现“UT/BT键”功能的程序片段：

（2）时间/频差键。用变量b5控制其显示，d1，d2，d3，d4用于控制显示校频时间处于哪一档时的时间频差信息，在定时器SetTimer（）中调用各函数完成显示。其流程图如图4所示。

图4　时间频差键流程图

以下是实现“时间频差键”功能的程序片段：

3　模拟结果

以下是部分运行结果：按下显示/翻页键，LCD显示屏显示内容变为经度信息，格式为P1：A 120°13.548’E如图5所示，其中A代表有效/无效，120°13.548’E代表东/西经度。与对实物的操作对比可以看出，软件运行时的文字、开关按钮、LCD显示屏显示、1PPS指示灯、各功能键按钮的位置与工作状态均一致，整个界面和功能一致。

图5　显示/翻页键运行时的结果图

GPS模拟软件运行结果显示，所有GPS模拟定时校频接收机软件前面板模拟结果都与被模拟界面的画面及功能一致，完成了GPS模拟接收机软件模拟。

4　结　语

本文介绍了用于教学的GPS接收机模拟软件开发。软件采用VC++编程方法实现，每一个功能都由相应的控件和相应的事件处理函数完成，文中给出在VC++ 6.0中GPS定时校频接收机界面的搭建、各功能的实现以及一些技巧说明。软件运行结果表明，所有的人机界面和操作与实物一致，完成了某型GPS接收机的模拟。文中的软件开发方法可为其他教学模拟软件的开发提供参考。

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作者简历：杨超（1964—），女，湖南桃源人，副教授，博士。研究方向为信息信号处理。

Analog software development of GPS receiver

YANG Chao1，YANG Yuan2，LIU Yunfei3
（1. Department of Electronics and information Engineering，NAAU，Yantai 264001，China；2. Unit 92407 of PLA，Huludao 125000，China；3. Qingdao Branch，NAAU，Qingdao 266041，China；）

Abstract：With the development of science and technology，GPS is widely used in more and more fields of science and en⁃gineering now，and the GPS teaching is also paid more attention. Analog software development of the GPS receiver applied to teaching is introduced in this paper. The software is not only contribute to teaching GPS receiver in class，but also to the prac⁃tice to get the equipment operation skill. The software is realized by VC++ programming method，and each function of GPS re⁃ceiver is realized in the form of event response function. System running results prove that the front panel analog result of GPS timing frequency⁃adjustment receiver software is same with the picture and function of the simulated interface. The method of software development can provide a reference for development of other teaching analog softwares.

Keywords：teaching software；VC++；GPS receiver；teaching analog software

中图分类号：TN965+.5⁃34；TP311.11

文献标识码：A

文章编号：1004⁃373X（2016）10⁃0100⁃04

doi：10.16652/j.issn.1004⁃373x.2016.10.026

收稿日期：2015⁃09⁃27

基金项目：国家自然科学基金资助项目（61201445）