【正文】 據(jù)無效 第 3 章系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)功能 本文研究 的定位導(dǎo)航系統(tǒng)是綜合運(yùn)用 soc 技術(shù)、 GPS 技術(shù)和通信技術(shù)。 2. 7 GPS 通信協(xié)議 NMEA0183 協(xié)議是 GPS 接收機(jī)應(yīng)當(dāng)遵守的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議， 也是目前 GPS 接收機(jī)上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的 GPS 接收機(jī)、 GPS 數(shù)據(jù)處理軟件、導(dǎo)軟件都遵守或者至少兼容這個(gè)協(xié)議。利用 GPS 進(jìn)行導(dǎo)航定位 ， 1 秒即可完成一次定位，對高動態(tài)用戶尤其重要。而且北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)需要中心站提供數(shù)字高程圖數(shù)據(jù)和用戶機(jī)發(fā)上行信號，從而使該系統(tǒng)的用戶容量、導(dǎo)航定位維數(shù)、隱蔽性方面受到限制。盡管 GLONASS系統(tǒng)沒有進(jìn)行 SA 千擾，但由于俄羅斯政府的經(jīng)濟(jì)狀況不佳，無法及時(shí)發(fā)射新的衛(wèi)星以替代達(dá)到或接近服務(wù)壽命的衛(wèi)星。 vto 一為接收機(jī)的鐘差。為 GPS 信號的傳播速度 (即光速 )。每顆 GPS 衛(wèi)星時(shí)刻發(fā)布其位置和時(shí)間數(shù)據(jù)信號，用戶接收機(jī)可以測量每顆衛(wèi)星信號到接收機(jī)的時(shí)間延遲，根據(jù)信號傳輸?shù)乃俣染涂梢杂?jì)算出接收機(jī)到不同衛(wèi)星的距離。而測距精碼 ((P 碼 )的測距精度約為士 。由于 SA 的影響，引起的等效偽距測量誤差大約為 30 米，這是影響 GPS 定位精度的最主要原因。 GPS 衛(wèi)星的測距和數(shù)據(jù)碼是采用調(diào)相技術(shù)調(diào)制到載波上，即在兩個(gè)波段 (L1= 和 L2=)的載波信號中。值得指出的是，由國際 GPS 地球動力學(xué)服務(wù)組織 (IGS)所測算預(yù)報(bào)的精密星歷比美國軍方測定的精密星歷的精度要高得多，衛(wèi)星位置精度可達(dá)土 3 厘米 。廣播星歷所預(yù)報(bào)的衛(wèi)星位置的切向誤差士 5m。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量 GPS 信號的接收設(shè)備，即 GPS 信號接收機(jī)，就可以在任何時(shí)候用 GPS 信號進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。注入站的主要任務(wù)是在主控站的控制下，將主控站推算和編制的衛(wèi)星星歷、鐘差、導(dǎo)航電文和其他控制指令等，注入到相應(yīng)衛(wèi)星的存儲系統(tǒng)，并檢測注入信息的正確性。監(jiān)控站設(shè)有 GPS 用戶接收機(jī)、原子鐘、收集當(dāng)?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進(jìn)行數(shù)據(jù)初步處理的計(jì)算機(jī)。對于某地某時(shí)，甚至不能測得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，這種時(shí)間段叫做“間隙段”。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時(shí)間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到 4 顆，最多可見到 11 顆。 24 顆衛(wèi)星均勻分布在 6 個(gè)軌道平面內(nèi)，軌道傾角為 55 度，各個(gè)軌道平面之間相距 60 度。 2. 4. 1 GPS 系統(tǒng)的組成 GPS系統(tǒng)包括三大部分 :空間部分一 GPS衛(wèi)星星座 。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測到 4 顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形。并且，信息處理中心具有定時(shí)和短報(bào)文通信功能 [al0 2. 4 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) (Global Positioning System)是美國從本世紀(jì) 70 年代由美國國防部批準(zhǔn)開始研制，歷時(shí) 20 年，耗資 200 億美元，于 1994 年全面建成，是具有在海、陸、空，進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。兩顆衛(wèi)星的坐標(biāo)、地球質(zhì)心的坐標(biāo)以及衛(wèi)星到用戶的距離、地心到用戶的距離都可以測出，所以可以解算出用戶坐標(biāo)。 北斗定位系統(tǒng)采用三球交會測量原理進(jìn)行定位，即分別以兩顆衛(wèi)星為球心、到用戶的距離為半徑作兩個(gè)球面，再以地球質(zhì)心為球心，到用戶的距離為半徑作一個(gè)球面，三個(gè)球面的交會點(diǎn)就是用戶的位置 (計(jì)算時(shí)要排除其鏡像點(diǎn) )。 3)定位精度 :平面精度士 20m,垂直精度士 l Or n. 定位原理 北斗導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位原理為 :地面中心站通過 2 顆同步靜止定位衛(wèi)星傳送測距問詢信號，如果用戶需要定位則馬上回復(fù)應(yīng)答信號。定位標(biāo)校站為差分定位提供基準(zhǔn)測量數(shù)據(jù) 。第三顆北斗一號衛(wèi)星于 20xx 年 5 月 25 日發(fā)射升空，它是導(dǎo)航定位系統(tǒng)的備份星，與前兩顆工作衛(wèi)星組成我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) [(}10 系統(tǒng)組成 1)衛(wèi)星星座 :由 3 顆同步靜止衛(wèi)星組成 (其中 1 顆在軌備用 )，分別定位于東經(jīng)80 度和東經(jīng) 140 度，軌道 傾角 i=0 度，公轉(zhuǎn)周期 T=24 小時(shí)，軌道高度 H=36000km。例如，美國在 20 世紀(jì) 90 年代的海灣戰(zhàn)爭期間，不僅中斷了全球定位系統(tǒng)，而且給 P 碼加密，使對方無法使用。 2)地面系統(tǒng) :在歐洲建立 2 個(gè)控制中心，在全球構(gòu)建監(jiān)控網(wǎng) 。伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)是歐洲空間局 (ESA)主導(dǎo)的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系 統(tǒng)，由 27+3 顆衛(wèi)星分布在3 個(gè)軌道平面上，計(jì)劃于 20xx 年運(yùn)行，目前己經(jīng)推遲到 20xx 年。測速精度 :士 15cm/s。 GLONASS 衛(wèi)星之間的識別方法采用頻分復(fù)用 (FDMA)技術(shù)， L1載波信號的頻道間隔為 , L2 載波信號的頻道間隔為 GLONASS 衛(wèi)星測距粗碼 (C/A 碼 )的頻率為 MHz，碼長為 511 比特，重復(fù)周期為 lms。 技術(shù)特點(diǎn) 1)衛(wèi)星信號 每顆 GLONASS 衛(wèi)星配有艷原子鐘，以便為所有星載設(shè)備提供高穩(wěn)定的時(shí)標(biāo)信號。衛(wèi)星設(shè)計(jì)的使用壽命為 年，直至 1995 年衛(wèi)星星座布成，經(jīng)過數(shù)據(jù)加載、調(diào)整和檢驗(yàn)，已于 19%年 1 月 18 日整個(gè)系統(tǒng)正式運(yùn)轉(zhuǎn) 。軌道偏心率 e=。第六章為系統(tǒng)調(diào)試總結(jié)，闡述了在調(diào)試過程中所遇到的問題及解決方法。 論文的組織 論文的第一章為緒論，介紹了論文研究的背景以及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀和研究意義等內(nèi)容 :第二章對 GPS 全球定位系統(tǒng)各方面作簡單介紹和進(jìn)行一般性的論述 。 (4)通過核心控制器 C805IF020 與 GPS 接收機(jī)進(jìn)行通信，提取定位數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理和定位顯示，實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航終端的基本功能。 課題完成的工作 4點(diǎn) : (1)研究了目前國內(nèi)外 GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、 GPS 技術(shù)，討論了定位導(dǎo)航終端的設(shè)計(jì)以及先進(jìn)的 SOC 單片機(jī)技術(shù)。選擇合適 CPU 內(nèi)核和 IP 模塊構(gòu)架成具有特定功能的 SOC 單片機(jī)，使得其滿足位導(dǎo)航終端功能所需。單板機(jī)開發(fā)成本較高，體積大， 一般適用于大型基于單片機(jī)的 GPS 導(dǎo)航裝置的設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)。因此如何根據(jù)用戶實(shí)際需要，開發(fā)出一套價(jià)格低廉且適合于用戶工作環(huán)境的導(dǎo)航地圖尤為重要。因此將C8051F020 單片機(jī)運(yùn)用于本次設(shè)計(jì)，也是一種新的嘗試，也加深了對 C8051F 系列的掌握。也是對導(dǎo)航定位技術(shù)運(yùn)用的一種初步嘗試。利用 GPS 進(jìn)行定位是個(gè)不錯(cuò)的選擇。本文提出的導(dǎo)航定位終端設(shè)計(jì)方案，將終端設(shè)計(jì)為一個(gè)基于單片機(jī) C8051F020 的簡易導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn) GPS 導(dǎo)航、電子地圖實(shí)時(shí)定位等功能。由于現(xiàn)在可用于系統(tǒng)的技術(shù)選擇比較多，每個(gè)公司都在根據(jù)自己最熟悉的技術(shù)，或依據(jù)自己對市場和現(xiàn)有以及未來技術(shù)發(fā)展方向的理解，構(gòu)建自己的系統(tǒng)。運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、通信技術(shù)、定位技術(shù)、控制技術(shù)，大大提高了人們的出行安全和工作效率，為現(xiàn)代信息社會提供了準(zhǔn)確、迅速的出行服務(wù)。這將標(biāo)志著我國將擁有自主研發(fā)的第一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。為滿足國內(nèi)衛(wèi)星導(dǎo)航需求，我國自行建立了第一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)一雙星導(dǎo)航定位系統(tǒng) (北斗一號 )。但是這兩個(gè)系統(tǒng)都受到美、俄兩國軍方的嚴(yán)密控制，其信號的可靠性無法得到保證。它可用于引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，導(dǎo)航定位相關(guān)產(chǎn)品的成本在不斷下降，可以預(yù)言，導(dǎo)航與定位系統(tǒng)將向著小型化，智能化，多功能化方向發(fā)展。目前許多國家已經(jīng)批量生產(chǎn)各種 GPS終端模塊，俄羅斯的 GLONASS系統(tǒng)應(yīng)用已經(jīng)有幾年的歷史，我國的北斗系統(tǒng)也開始進(jìn)入了應(yīng)用階段，歐洲的伽利略計(jì)劃己經(jīng)啟動。 C8051F020。本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，采用 C51 語言編程，完成了單片機(jī)初 始化程序、主程序 (定位數(shù)據(jù)接收、處理 )、液晶屏 (OCM12864)初始化和顯示程序的設(shè)計(jì)。 然后針對系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)和軟硬件聯(lián)合調(diào)試等方面展開論述。 常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 作 者： 印 坤 學(xué) 號： 51350234 系 部： 信息工程系 專 業(yè)： 應(yīng)用電子技術(shù) 題 目： 基于單片機(jī)的 GPS 導(dǎo)航裝置設(shè)計(jì) 指導(dǎo)者： 左亞旻 評閱者： 20xx 年 7 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中文摘要 本文以基于單片機(jī)的 GPS 導(dǎo)航裝置設(shè)計(jì)為主要內(nèi)容，圍繞“單片機(jī)控制 GPS模塊實(shí)現(xiàn)定位導(dǎo)航功能”這一熱點(diǎn)課題，利用 ublox公司的 GPS模塊和美國 Cygnal公司的 C8051F020 單片機(jī)，制作了 GPS 接收板和相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理、控制終端。并從系統(tǒng)功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，通過分析比較選出合適的實(shí)現(xiàn)方案，在此基礎(chǔ) 上對系統(tǒng)所需硬件模塊的選取作了簡要介紹。第二部分，作為導(dǎo)航數(shù)據(jù)處理，定位控制以及顯示部分的設(shè)計(jì)，對單片機(jī)、液晶屏 (OCM12864)以及相關(guān)串口設(shè)計(jì)等也做了相應(yīng)介紹。 關(guān)鍵詞 :GPS。 目錄 第 1 章 緒論 .................................................................................................................. 5 論文的研究背景 ............................................................................................. 6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及研究意義 ......................................................................... 7 本文的研究內(nèi)容 ............................................................................................. 8 論文的組織 ................................................................................................... 10 第 2 章衛(wèi)星定位系統(tǒng)相關(guān)技術(shù) .................................................................................. 10 GLONASS(格魯納斯 )衛(wèi)星定位系統(tǒng) .................................................................. 10 系統(tǒng)組成 ........................................................................................... 10 技術(shù)特點(diǎn) ........................................................................................... 11 伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng) ................................................................................... 11 系統(tǒng)組成 ........................................................................................... 12 中國“北斗”導(dǎo)航系統(tǒng) ............................................................................... 12 系統(tǒng)組成 ............................................................................................. 12 技術(shù)特點(diǎn) ............................................................................................. 12 定位原理 ............................................................................................. 13 2. 4 GPS 衛(wèi)星定位系統(tǒng) ...................................................................................... 14 GPS