在嵌入式平台上將GPS/北斗模塊獲取的經緯度轉換為百度地圖經緯度

一、前言

　　最近需要做一個嵌入式系統顯示地圖的項目，百度地圖給我們留出了API接口可以調用。百度地圖API網址為：https://lbsyun.baidu.com

　　之前已經有同事做好了地圖獲取的程序，但是顯示的位置和實際位置大概有1km的偏差，上網查閱各種資料，試過各種經緯度轉換的函數，最后得到的結果都很差。最后在百度地圖常見問題的一欄中見到了以下內容：

　　“ 5、百度坐標為何有偏移？

　　國際經緯度坐標標准為WGS-84,國內必須至少使用國測局制定的GCJ-02,對地理位置進行首次加密。百度坐標在此基礎上，進行了BD-09二次加密措施,更加保護了個人隱私。百度對外接口的坐標系並不是GPS采集的真實經緯度，需要通過坐標轉換接口進行轉換。”

　　根據以上信息可以知道，既然是百度地圖官方加密，那么想要得到正確的百度地圖坐標，就只能通過百度地圖給出的坐標轉換接口進行轉換。其他任何民間的轉換方法都不可靠，因為就算有人找到了轉換方法，百度地圖官方也可以改。

二、啟動百度地圖服務，獲取轉換過后的經緯度

　　點擊菜單欄的“開發文檔”->“服務接口”->“Web服務API”，

　　

 在左側服務選擇欄中點擊“坐標轉換”，如下圖：

　　

 　　這里就是坐標轉換的服務介紹。

　　在使用服務之前，要先完成“登錄百度賬號”->“申請成為百度開發者”->“獲取服務秘鑰（ak）”，在官方網頁上有指引教程。

　　或者登錄百度賬號后，在“控制台”->“應用管理”->“我的應用”中點擊“創建應用”，如下圖：

　　

 

 　　在彈出的界面中應用名稱名字隨便取，應用類型選瀏覽器端，啟用服務里面的”靜態圖”和“坐標轉換”都要勾選（本次只使用坐標轉換服務，以后會用到靜態圖），Referer白名單里寫一個“*”即可，然后點擊提交。

　　

 　　這時在應用列表中就能看到剛才創建的應用了， 並且有一個AK，如下圖：

　　

　　將這個AK復制下來，在網頁中打開“坐標轉換”的“服務文檔”，這里有一個網址，如下圖：

　　

  　　里面的參數都有介紹，但一般不用改，只要將ak填入自己的ak，並且經緯度填入自己用GPS/北斗模塊獲取到的經緯度即可，然后將這一串網址復制到瀏覽器中打開即可。瀏覽器會直接顯示返回結果，如下：

　　{"status":0,"result":[{"x":108.99576850316559,"y":34.38357890574941}]}

　　這是一個json的數據格式，status結果為0表示轉換成功，result中的x表示的就是轉換后的經度，y表示的就是轉換后的緯度。

　　有些人可能會問，為什么沒有指定是東半球還是西半球，沒有指定是南半球還是北半球，我只能說沒必要。如果想獲取境外地圖，百度地圖有境外地圖的服務。

三、通過wireshark抓取HTTP數據包

　　上節只是通過瀏覽器得到了轉換后的坐標，如果要在linux下編程實現，需要將自己“冒充”為瀏覽器。

　　首先，我們需要知道，瀏覽器到底給誰發送了什么東西，這個時候就要用到一個非常強大的網絡抓包工具：wireshark。另外，在瀏覽器中輸入的網址是以“https”開頭的，這是加密過的，就算把包抓出來也看不出里面的內容。直接刪掉“https”中的“s”，將刪掉“s”的網址放到瀏覽器中照樣能夠得到轉換后的經緯度，但是這樣就是明文傳輸了，我們就可以看出里面的數據了。

　　打開wireshark，雙擊正在上網的網卡（我的是WLAN 5），如下圖：

　　

　　這時wireshark抓出來很多包，我們需要設置一下過濾規則，在過濾器中輸入“http”后按回車，如下圖：

　　

 　　一下子過濾掉很多數據，這時在瀏覽器中輸入坐標轉換的網址，注意要把前面的https改為http，當瀏覽器得到轉換結果之后停止wireshark的抓包，這時wireshark抓到很多包，如下圖：

　　

　　從抓到的數據中很容易分辨出哪些是和百度地圖相關的數據包，這樣我們就知道了目標IP地址為220.181.43.101，為了再次過濾掉不必要的干擾，在過濾規則里加上ip.addr==220.181.43.101，這樣就只剩和百度地圖相關的數據了，如下圖：

　　

　　任選一條，右鍵->追蹤流->HTTP流，如下圖：

 　　

  　　在彈出的界面中能夠看到，紅色區域是源（自己）向目標（百度地圖）發出的數據，藍色區域是目標（百度地圖）向源（自己）返回的數據，其中就有我們想要的轉換過后的數據，如下圖：

　　

 　　按照上圖中紅色部分發送的請求包編寫程序（因為第1段紅色部分發出去之后，百度地圖就返回了轉換過后的經緯度，因此不需要再發送第2段紅色部分的數據了，然鵝我也不知道第二段紅色部分數據發出去是為了什么）。特別注意，數據中換行的地方是真的換行符，windows中的換行符為“\r\n”，並且最后一行是個空行，空行也必須發出去。發送的內容是HTTP請求包，想知道包里各部分代表什么意義可以去搜索“HTTP請求報文格式”。

　　編寫的程序是將接收到的報文打印出來，具體代碼先不放出來， 最后會放出完整版代碼。程序運行結果如下：

　　

　　可以看到，接收到的數據前面部分和抓包抓出來的數據一樣，最后那部分，也就是包含了我們要的經緯度數據的那部分打印出來卻是亂碼。這是為什么呢，首先，在wireshark中能看到原始數據，如下圖：

　　

 　　在“Server: apache\r\n”后面還有一個空行（這可以作為報文內容的起始標志），后面的數據確確實實不是在wireshark中看到的json數據。但是在前面打印出來的數據中能看到，“Content-Encoding: gzip”這一行，說明內容是用gzip編碼過的。想要得到最終的數據還得用gzip解碼。

四、將經緯度數據解碼出來

　　4.1）用Ubuntu自帶的gzip命令解碼

　　通過編程，可以將數據內容保存到一個文件中，該文件是用gzip編碼過的二進制文件，文件后綴必須為.gz，例如contet.txt.gz，之后輸入命令，gzip -d contet.txt.gz，那么contet.txt.gz就會變成一個名為contet.txt的新文件，這個文件就是解碼過后的文件。打開該文件就可以看到里面的json數據。接下來編寫程序將文件中的內容讀取出來再解析即可，如果有cJSON庫可以用cJSON庫解析，這里數據比較簡單，用字符串解析也很容易。

　　編寫程序時，調用函數system("gzip -d contet.txt.gz");就相當於在命令行輸入了gzip -d contet.txt.gz。

　　4.2）用zlib庫解碼

　　4.1中的方法需要在嵌入式linux平台中支持gzip命令，顯然一般的平台是不支持這條命令的。原本以為自己要手撕代碼，但幸運的是在網上找到一篇博客，上面的代碼可以直接使用，博客鏈接如下：https://blog.csdn.net/weixin_28607671/article/details/116988589

　　將這份代碼移植過來之后可以直接使用，我在上面的基礎上稍微進行了一些改動，原代碼解碼之后會少兩個字節，我改動后不會少字節了。

 五、完整代碼

/**
 * filename: bdmap_coord.c
 * author: Suzkfly
 * date: 2021-08-21
 * platform: linux
 * 將GPS/北斗模塊的經緯度轉換為百度地圖經緯度。編譯時要加-lz參數，第26行的AK要改為自己的AK
 */
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <netinet/ip.h>
#include <netinet/in.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <zlib.h>

#define SER_PORT    80                  /* HTTP請求端口固定為80 */
#define SER_ADDR    "220.181.43.101"    /* 百度地圖服務IP地址 */

#define ORIGINAL_LON    "108.9844475"   /* 原始經度 */
#define ORIGINAL_LAT    "34.37899"      /* 原始緯度 */
#define AK              "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"  /* AK，填入自己的AK */
//https://lbsyun.baidu.com/

/**
 * \brief gzip解壓
 *
 * \param[in] pSrc：需要解壓的數據首地址
 * \param[in] srcSize：需要解壓的數據長度
 * \param[out]：pOutDest：存放解壓后的數據的二級指針
 * \param[out]：pOutBufSize：解壓后的數據長度
 *
 * \retval 成功返回0，失敗返回-1
 *
 * \note gzip和zip解壓大致相同，但是他們的頭數據大小不一樣，這個得注意，用inflateInit2(&d_stream,47)
 * \note pOutBufSize可以傳入NULL
 */
int vidpeek_uncompressGzip (unsigned char* pSrc, unsigned int srcSize, char**pOutDest, unsigned int* pOutBufSize)
{
    char* pBuf = pSrc + (srcSize - 1);
    unsigned int len = *pBuf;
    int uncompressResult;
    z_stream d_stream;  
    int i = 0;
    
    if ((pSrc == NULL ) || (pOutDest == NULL) || (*pOutDest == NULL)) {
        return -1;
    }
 
    //printf("#############pSrc 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x", pSrc[0], pSrc[1], pSrc[2], pSrc[3]);
    //check gz file,rfc1952 P6
    if((*pSrc !=0x1f)||(*(pSrc+1) != 0x8b)) {
        printf("\nuncompressGzip non Gzip\n");
        return -1;
    }
    for (i = 0; i < 3; i++) {
        pBuf--;
        len <<= 8;
        len += *pBuf;
    }
 
    //fortest
    if((len == 0) || (len > 1000000)) {
        printf("\nuncompressGzip,-1or gzip!\n");
        return -1;
    }
 
    //gzipdecompression start!!!
    d_stream.zalloc =Z_NULL;
    d_stream.zfree =Z_NULL;
    d_stream.opaque = Z_NULL;
    d_stream.next_in =Z_NULL;
    d_stream.avail_in= 0;
    uncompressResult =inflateInit2(&d_stream,47);
    if(uncompressResult!=Z_OK) {
        printf("\ninflateInit2 -1or:%d\n",uncompressResult);
        return uncompressResult;
    }
 
    d_stream.next_in = pSrc;
    d_stream.avail_in = srcSize;
    d_stream.next_out = (char *)*pOutDest;
    d_stream.avail_out = len + 2;   /* Modify by Suzkfly，原本這里是不+2的，但是解析出來會少2個字符 */
    uncompressResult =inflate(&d_stream, Z_NO_FLUSH);
 
    switch(uncompressResult) {
        case Z_NEED_DICT:
            uncompressResult = Z_DATA_ERROR;
        case Z_DATA_ERROR:
        case Z_MEM_ERROR:
            (void)inflateEnd(&d_stream);
            return uncompressResult;
    }
 
   //printf("outlen= %d, total_in= %d, total_out= %d, avail_out= %d@@@@@@@@@@@\n",len, d_stream.total_in, d_stream.total_out, d_stream.avail_out);           
 
    inflateEnd(&d_stream);
    if (pOutBufSize != NULL) {
        *pOutBufSize = len;
    }
    
    return 0;
}

/**
 * \brief 將GPS/北斗模塊的經緯度轉換為百度地圖經緯度
 *
 * \param[in]： p_lon_gps：GPS/北斗模塊得到的經度
 * \param[in]： p_lat_gps：GPS/北斗模塊得到的緯度
 * \param[out]：p_lon_bdmap：百度地圖經度
 * \param[out]：p_lat_bdmap：百度地圖緯度
 *
 * \retval 成功返回0，內部錯誤返回-1，轉換失敗返回-2，參數錯誤返回-3
 */
int gps_to_bdmap (const char *p_lon_gps, const char *p_lat_gps, char *p_lon_bdmap, char *p_lat_bdmap)
{
    int ret, i;
    int sockfd;
    struct sockaddr_in seraddr;
    char buf[4096] = { 0 };
    int count = 0;                  /* 接收到的字節個數 */
    char *p_tmp = NULL;             /* 定義2個臨時指針 */
    char *p_tmp2 = NULL;
    struct timeval tv_out;          /* 設定超時時間 */
    unsigned int contet_size = 0;   /* 包含了經緯度的數據長度 */
    char len_a[8] = { 0 };
    int fd = 0;
    int len = 0;

    
    /* 檢查參數 */
    if ((p_lon_gps == NULL) || (p_lat_gps == NULL) || 
        (p_lon_bdmap == NULL) || (p_lat_bdmap == NULL)) {
        return -3;
    }
    
    /* 創建socket套接字 */
    seraddr.sin_family = AF_INET;
    seraddr.sin_port = htons(SER_PORT);
    seraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SER_ADDR);
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (-1 == sockfd) {
        perror("fail to socket\n");
        return -1;
    }

    /* 建立連接 */
    ret = connect(sockfd, (struct sockaddr *)&seraddr, sizeof(seraddr));
    if (-1 == ret) {
        perror("fail to connect\n");
        return -1;
    }
    
    /* 發送HTTP請求報文 */
    sprintf(buf, "GET /geoconv/v1/?coords=%s,%s&from=1&to=5&ak=%s HTTP/1.1\r\n", p_lon_gps, p_lat_gps, AK);
    strcat(buf, "Host: api.map.baidu.com\r\n");
    strcat(buf, "Connection: keep-alive\r\n");
    strcat(buf, "Cache-Control: max-age=0\r\n");
    strcat(buf, "Upgrade-Insecure-Requests: 1\r\n");
    strcat(buf, "User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/92.0.4515.159 Safari/537.36\r\n");
    strcat(buf, "Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.9\r\n");
    strcat(buf, "Accept-Encoding: gzip, deflate\r\n");
    strcat(buf, "Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9\r\n");
    strcat(buf, "Cookie: BAIDUID=1179C0DFEA5AE34FB5EAB79461EB442B:FG=1\r\n\r\n");
    ret = send(sockfd, buf, strlen(buf), 0);
    if (-1 == ret) {
        perror("fail to send\n");
        return -1;
    }
    
    /* 設定接收數據超時時間為1S。這里要根據設備網絡情況而定 */
    tv_out.tv_sec = 1;
    tv_out.tv_usec = 0;
    setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_RCVTIMEO, &tv_out, sizeof(tv_out));
    
    /* 接收HTTP響應報文 */
    p_tmp = buf;
    count = 0;
    memset(p_tmp, 0, strlen(p_tmp));
    while ((ret = recv(sockfd, p_tmp, sizeof(buf) - count, 0)) > 0) {
        count += ret;
        p_tmp += ret;
    }
    close(sockfd);  /* 關閉套接字 */
    
    /* 打印接收到的報文。這里不按字符串打印是因為接收到的數據中可能會包含'\0' */
    //printf("count = %d\n", count);
    //for (i = 0; i < count; i++) {
    //    printf("%c", buf[i]);
    //}
    //fflush(stdout);     /* 刷新輸出緩沖區 */
    
    /* 解析出被編碼的數據長度 */
    p_tmp = strstr(buf, "Content-Length: ");
    if (p_tmp == NULL) {
        perror("fail to strstr\n");
    }
    p_tmp += strlen("Content-Length: ");
    p_tmp2 = strstr(p_tmp, "\r\n");
    strncpy(len_a, p_tmp, p_tmp2 - p_tmp);
    contet_size = atoi(len_a);
    //printf("len = %d\n", contet_size);
    
    /* 找到數據內容起始地址 */
    p_tmp = strstr(buf, "\r\n\r\n");
    if (p_tmp == NULL) {
        perror("fail to strstr\n");
    }
    p_tmp += strlen("\r\n\r\n");

#if 0   /* 使用系統自帶的gzip命令解碼 */
    /* 將數據內容保存到文件中 */
    fd = open("contet.txt.gz", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0666);
    if (fd < 0) {
        perror("fail to open\n");
        return -1;
    }
    ret = write(fd, p_tmp, contet_size);
    if (ret != contet_size) {
        perror("fail to write\n");
        return -1;
    }
    close(fd);
    
    /* 用gzip解壓，解壓后的文件名為contet.txt */
    system("gzip -d contet.txt.gz");
    
    /* 打開解壓后的文件，得到json數據 */
    fd = open("contet.txt", O_RDONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("fail to open\n");
        return -1;
    }
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    read(fd, buf, sizeof(buf));
    //printf("buf = %s\n", buf);
    close(fd);
    
    system("rm contet.txt");    /* 刪除中間文件 */
#else   /* 使用zlib庫進行解碼 */
    p_tmp2 = buf;
    ret = vidpeek_uncompressGzip(p_tmp, contet_size, &p_tmp2, &len);
    if (ret != 0) {
        perror("fail to decode\n");
        return -1;
    }
    memset(&buf[len], 0, sizeof(buf) - len);
#endif

    printf("buf = %s\n", buf);  /* 可以將解析后的結果打印出來 */
    printf("len = %d\n", len);
    /* 解析json，得到轉換過后的經緯度。由於數據簡單，這里就自己解析了，若需要全面解析可以用cJSON庫 */
    p_tmp = strstr(buf, "status");

    /* 判斷轉換狀態是否成功 */
    p_tmp = p_tmp + strlen("status") + 2;
    if (*p_tmp != '0') {
        printf("parse failed\n");
        return -2;
    }
    
    /* 得到經度 */
    p_tmp = strstr(buf, "\"x\"");
    p_tmp += 4;
    p_tmp2 = p_tmp;
    while (*p_tmp2 != ',') {
        p_tmp2++;
    }
    strncpy(p_lon_bdmap, p_tmp, p_tmp2 - p_tmp);
    
    /* 得到緯度 */
    p_tmp = strstr(p_tmp2, "\"y\"");
    p_tmp += 4;
    p_tmp2 = p_tmp;
    while (*p_tmp2 != '}') {
        p_tmp2++;
    }
    strncpy(p_lat_bdmap, p_tmp, p_tmp2 - p_tmp);
        
    return 0;
}

/**
 * \brief example
 */
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int ret = 0;
    char lon[32] = { 0 };
    char lat[32] = { 0 };

    ret = gps_to_bdmap(ORIGINAL_LON, ORIGINAL_LAT, lon, lat);
    if (ret < 0) {
        printf("ret = %d\n", ret);
        return -1;
    }
    
    printf("lon = %s\n", lon);
    printf("lat = %s\n", lat);
    
    return 0;
}