【正文】 能運(yùn)輸系統(tǒng)(ITS)的一個基本元素。這個信息庫幫助運(yùn)輸部門減少維修和服務(wù)成本，而且增加路上司機(jī)的安全。 　　使用GPS技術(shù)來幫助跟蹤和預(yù)測貨運(yùn)的動向造成了一個后勤革命，這包括一個稱作準(zhǔn)時(shí)投遞的應(yīng)用。今天，GPS被用來監(jiān)視車輛的位置、提出可行的有效策略使車輛準(zhǔn)點(diǎn)以及為乘客提供精確的到達(dá)時(shí)間。同樣，公交系統(tǒng)、道路維修和急救車輛所面臨的問題也大大地減輕。E、 陸地車輛導(dǎo)航據(jù)估計(jì)全世界每年由于高速公路、街道和交通系統(tǒng)堵塞延誤造成的生產(chǎn)力損失高達(dá)幾千億美元。隨著GPS繼續(xù)現(xiàn)代化，農(nóng)民與農(nóng)業(yè)服務(wù)人員可以期待看到更多的改進(jìn)。蟲災(zāi)地區(qū)能夠被確認(rèn)并畫出圖來以便將來做管理決定和建議時(shí)用。GPS接收機(jī)收集當(dāng)?shù)匦畔?，用來測繪耕地邊界、道路、灌溉系統(tǒng)以及受災(zāi)莊稼的地圖。通過GPS、GIS和遙控傳感可以收集到改良土地和水的利用所需的信息。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)普及的主要原因是在農(nóng)業(yè)社區(qū)推廣的高科技工具更準(zhǔn)確、成本效益更高、也更容易使用。如今，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)使精確地施用殺蟲劑、除草劑、肥料、并更好的控制這些化學(xué)劑的噴灑成為可能，從而降低了成本、提高了產(chǎn)量、并創(chuàng)造了更加環(huán)保的農(nóng)場。在精準(zhǔn)種植中，GPS可應(yīng)用于耕種規(guī)劃、耕地繪圖、土壤取樣、拖拉機(jī)導(dǎo)航、莊稼監(jiān)測、變率應(yīng)用以及收成繪圖等。通過對集裝箱從進(jìn)港到離港的跟蹤，GPS促進(jìn)了集裝箱提取、轉(zhuǎn)移及定位的自動化過程。 海運(yùn)業(yè)者和海洋學(xué)者越來越多地使用GPS資料來從事水下勘測、浮標(biāo)安置、以及航海危險(xiǎn)水域的定位及制圖。 無論是在大洋上或是在擁擠的港灣、水道中，知道自己船只的位置對船員導(dǎo)航非常重要。C、 航海領(lǐng)域全球定位系統(tǒng)（GPS）改變了世界的運(yùn)作方式。這將增強(qiáng)整個系統(tǒng)，包括提高準(zhǔn)確性、可用性和整合性，并且在對地面設(shè)施少量投資或沒有投資的情況下得到準(zhǔn)確降落的功能。這個增加的生命安全民用信號將使GPS能夠?qū)υS多航空應(yīng)用提供更可靠的導(dǎo)航服務(wù)。正在進(jìn)行的民用現(xiàn)代化過程中的一個主要組成部分是增加了兩個新信號。 能夠明顯增加運(yùn)作利益和安全的機(jī)場降落改革正在實(shí)行，甚至在沒有傳統(tǒng)地面服務(wù)的偏遠(yuǎn)地區(qū)也在實(shí)施。在飛行區(qū)域內(nèi)沒有適當(dāng)?shù)牡孛鎸?dǎo)航幫助或監(jiān)控設(shè)備時(shí)更是如此。以空間為基地的定位和導(dǎo)航可以在飛行的所有階段確定三維的位置，從起飛、飛行和降落，到機(jī)場的地面導(dǎo)航。軍用數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)授時(shí)。在裝有GPS接收終端的彈藥擊中目標(biāo)引爆的瞬間，觸發(fā)用戶機(jī)進(jìn)行定位，并將位置信息和時(shí)間信息迅速傳送到指揮中心，從而進(jìn)行命中率評估，其評估效果已在伊拉克戰(zhàn)爭中得到充分檢驗(yàn)。 精確制導(dǎo)和打擊效果評估。具體說來，GPS在軍事上的應(yīng)用主要有以下幾個方面： 全時(shí)域的自主導(dǎo)航。這些數(shù)據(jù)的互通，可以將地球作為一個整體來理解，就好像把地球放在實(shí)驗(yàn)室離進(jìn)行觀察、測繪和研究一樣。)對于GIS,GPS是GIS的重要的數(shù)據(jù)源，提供了一種極為重要的實(shí)時(shí)、動態(tài)、精確獲取空間數(shù)據(jù)的方法。 軟件主要包括以下幾類：操作系統(tǒng)軟件 、數(shù)據(jù)庫管理軟件 、系統(tǒng)開發(fā)軟件 、GIS 軟件，等等。　從技術(shù)和應(yīng)用的角度， GIS 是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度， GIS 是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系；從功能上， GIS 具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、顯示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度， GIS 具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)?！?GPS與電子地圖的應(yīng)用 電子地圖（GIS）GIS即地理信息系統(tǒng)，經(jīng)過了40年的發(fā)展，到今天已經(jīng)逐漸成為一門相當(dāng)成熟的技術(shù)，并且得到了極廣泛的應(yīng)用。多路徑誤差是因?yàn)樘炀€周邊建筑物或水面的一次或多次反射的衛(wèi)星信號疊加起來引起的測量參考點(diǎn)位置的變化，從而使觀測量產(chǎn)生誤差，至于減少影響的辦法可以從幾個方面考慮，如接收機(jī)天線環(huán)境的選擇，選擇較好天線類型，適當(dāng)延長觀測時(shí)間，改善GPS接收機(jī)的電路設(shè)計(jì)等。 GPS導(dǎo)航定位的誤差分析GPS定位中出現(xiàn)的各種誤差從誤差來源講，主要可以分為如下3類：（1）與GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差；主要包括衛(wèi)星星歷誤差和星鐘誤差，這些誤差由GPS衛(wèi)星引起，衛(wèi)星星歷誤差一般采用同步觀測求差法或軌道改進(jìn)法來進(jìn)行削弱，而星鐘誤差一般通過對觀測量的差分技術(shù)來進(jìn)行消除。時(shí)間在GPS測量中是一個基本的觀測量。GPS時(shí)與國際原子時(shí)的關(guān)系為：IATGPST=19(s) （530）GPS時(shí)與協(xié)調(diào)世界時(shí)的關(guān)系為：GPST=UTC+1162。4 GPS時(shí)間系統(tǒng)（GPST）為了精確導(dǎo)航和測量的需要，GPS建立了專用的時(shí)間系統(tǒng)。目前，幾乎所有國家時(shí)號的播發(fā)，均以UTC為基準(zhǔn)。協(xié)調(diào)時(shí)與國際原子時(shí)之間的關(guān)系可由下式定義： IAT＝UTC十1162。協(xié)調(diào)世界時(shí)秒長等于原子時(shí)秒長，采用閏秒的辦法使協(xié)調(diào)世界時(shí)的時(shí)刻與世界時(shí)接近。原子時(shí)秒長定義為：位于海平面上的銫原子基態(tài)兩個超精細(xì)能級間，在零磁場中躍遷輻射振蕩9192631770周所持續(xù)的時(shí)間，為一原子秒。世界時(shí)UT2雖經(jīng)過以上兩項(xiàng)改正，但仍含有地球自轉(zhuǎn)速度逐年減緩和不規(guī)則變化的影響，所以世界時(shí)UT2仍是一個不均勻的時(shí)間系統(tǒng)。C、世界時(shí)（Universal TimeUT）以子夜零時(shí)起算的格林尼治平太陽時(shí)稱為世界時(shí)，如以GAMT表示平太陽相對于格林尼治子午圈的時(shí)角，則世界時(shí)UT與平太陽時(shí)之間的關(guān)系為： （527）在地極移動的影響下，平太陽連續(xù)兩次經(jīng)過格林尼治子午圈的時(shí)間間隔并不均等。以真太陽周年視運(yùn)動的平均速度確定一個假想的太陽，且其在天球赤道上做周年視運(yùn)動。所以，恒星時(shí)分為以下四種。春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過本地子午線的時(shí)間間隔為一恒星日，含24個恒星小時(shí)。所以，在建立GPS定位系統(tǒng)的同時(shí)，就必須建立相應(yīng)的時(shí)間系統(tǒng)。其次，GPS測量是通過接收和處理GPS衛(wèi)星發(fā)射的電磁波信號來確定星站距離進(jìn)而求得測站坐標(biāo)的。(對載波進(jìn)行測量可達(dá):1mm～2mm) 。載波信號的波長很短，L1載波信號長為19cm 。為此要在載波相位測量之前先進(jìn)行解調(diào)，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，恢復(fù)載波的相位。 三維空間中一顆衛(wèi)星定位 三維空間中兩顆衛(wèi)星的定位 三維空間中三顆衛(wèi)星定位我們必定在以R1為半徑的球面的某個點(diǎn)上，2個球面相交成一個圓弧點(diǎn)位被限 制在一曲線上，3個球面相交成一個點(diǎn)3個距離段可以確定緯度，經(jīng)度，和高程點(diǎn)的 空間位置被確定。 兩顆衛(wèi)星的平面定位三個圓相交得到一個點(diǎn)，已經(jīng)能綜合確定其位置，包括三維位置，時(shí)間和速度等。當(dāng)天空只有一個衛(wèi)星的時(shí)候，與衛(wèi)星距離相等的距離的點(diǎn)是一個圓，基本不能定位。第2章 GPS測量原理 GPS系統(tǒng)的工作原理全球定位系統(tǒng)（GPS）的定位原理，簡單來說，是利用幾何與物理的一些基本原理，利用空間分布的衛(wèi)星以及衛(wèi)星與地面點(diǎn)間距離交會出地面點(diǎn)位置的方法。任何高端技術(shù)出現(xiàn)首先應(yīng)用于軍事，然后逐漸普及至普通民眾，而我們研究的目的則是要將原本復(fù)雜的代碼轉(zhuǎn)換成簡單易懂的圖文形式來告訴大家，讓普通的民眾能夠看懂GPS的數(shù)據(jù)。微處理機(jī)具有各種數(shù)據(jù)處理軟件，能選擇合適的衛(wèi)星進(jìn)行測量，以獲得最佳的幾何圖形；能根據(jù)觀測值及衛(wèi)星星歷進(jìn)行平差計(jì)算，求得所需的定位信息。前置放大器可將極微弱的GPS信號電流予以放大。一般將兩個單元分別裝備成兩個獨(dú)立的部件，觀測時(shí)將天線單元置于測站上，接收單元置于測站附近適當(dāng)?shù)牡胤?，兩者之間用電纜線連成一個整機(jī)。C、用戶設(shè)備部分注入站——共有3個，與北太平洋的Kwajalein Island、大西洋的Ascension Island和印度洋的Diego Garcia Island上的監(jiān)控站并置，其主要功能是將主控站發(fā)送來的衛(wèi)星星歷和鐘差信息，每天一次地注入到衛(wèi)星上的存儲器中。B、地面監(jiān)控部分這中高穩(wěn)定度的頻率標(biāo)準(zhǔn)由高精度的原子鐘提高，因?yàn)?09s的時(shí)間誤差將會引起30cm的站心距離誤差。GPS衛(wèi)星軌道平均高度約為20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期為11小時(shí)58分，因此，地球上同一地點(diǎn)的GPS接收機(jī)的上空，每天出現(xiàn)的GPS衛(wèi)星分布圖形相同，只是每天提前約4分鐘。A、空間星座部分GPS空間衛(wèi)星星座，必須保證在地球各處能同時(shí)觀測到高度角15度以上的至少4顆衛(wèi)星。這一工程項(xiàng)目是美國政府繼阿波羅登月計(jì)劃和航天計(jì)劃之后的第三項(xiàng)龐大空間項(xiàng)目。第三階段為最后的工程發(fā)展與完成階段。第二階段為系統(tǒng)的研制與試驗(yàn)階段，從1979年到1984年，有陸續(xù)發(fā)射了7顆試驗(yàn)衛(wèi)星。1973年，美國國防部組織海陸空三軍，共同研究建立新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)： “Navigation Satellite Timing and Ranging／Global Positioning System”，即“授時(shí)與測距導(dǎo)航系統(tǒng)”，通常簡稱為“全球定位系統(tǒng)”（GPS）。1958年底，美國海軍武器實(shí)驗(yàn)室著手研制為美國軍用艦艇導(dǎo)航服務(wù)的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“navy navigation satellite system”,即”海軍衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)“（NNSS）。一個分布在全世界的地面控制／監(jiān)視網(wǎng)監(jiān)視著衛(wèi)星的健康與狀態(tài)?，F(xiàn)在，GPS已經(jīng)滿足20世紀(jì)60年代提出的最佳定位系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。國防部長辦公室還建立了導(dǎo)航衛(wèi)星執(zhí)行調(diào)控小組，它的職責(zé)是確定國防導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃成功的可能性和對其開發(fā)制定規(guī)劃。這些導(dǎo)航裝置稱為無線電導(dǎo)航裝置。然而在一些情況下，需要更精確的知道我們的位置、預(yù)期的航向或到達(dá)期望目的地所需要的時(shí)間。s Compass system. Key words: global positioning system, GPS, highprecision目錄摘 要 1 Abstract 2 第1章 緒論 4 4 GPS定位系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的歷史 4 GPS系統(tǒng)的組成 5 GPS定位系統(tǒng)研究的目的與意義 8 第2章 GPS測量原理 10 GPS系統(tǒng)的工作原理 10 10 測時(shí)鐘方法 13 GPS導(dǎo)航定位的誤差分析 16 GPS與電子地圖的應(yīng)用 17 電子地圖（GIS） 17 導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用 18 GPS與其他定位技術(shù)的應(yīng)用 23 第3章 NMEA標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議 25 標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的歷史起源 25 第4章 GPS接收模塊的硬件設(shè)計(jì) 28 GPS模塊(REB3300)介紹 28 29 FT232RL虛擬串口的電路 30 硬件原理圖及PCB圖 31 第5章 基于VC++的NMEA協(xié)議數(shù)據(jù)分析 32 MSComm控件 33 多線程串口編程工具CSerialport類 34 NMEA協(xié)議的數(shù)據(jù)解析 34 顯示程序的運(yùn)行 37 第六章 結(jié)論與展望 41 致 謝 42 參考文獻(xiàn) 43 第1章 緒論導(dǎo)航的定義是“使運(yùn)載體或人員從一個地方到另一個地方的科學(xué)”。 applied to earth resources surveys, measurement of largescale engineering project design and deformation monitoring。一些國家相繼投資建設(shè)自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)或增強(qiáng)系統(tǒng)，如俄羅斯的GLONASS、歐盟的GALILEO系統(tǒng)和中國的北斗系統(tǒng)等。比如：它已經(jīng)成功地應(yīng)用于大地測量和城市控制網(wǎng)；正在應(yīng)用于民用飛機(jī)的航線導(dǎo)航和精密進(jìn)場著陸；應(yīng)用于陸地車輛的智能、交通管理；應(yīng)用于地球資源勘察、大型工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)測量與形變監(jiān)測；應(yīng)用于航測與衛(wèi)星遙感等。南京林業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：基于GPS模塊的全球定位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)學(xué) 院：汽車與交通工程學(xué)院專 業(yè)： 交通運(yùn)輸 學(xué) 號： 0632120 學(xué)生姓名： 王俊 指導(dǎo)教師： 呂立亞 職 稱： 講師 二零一零年 五 月 二十六 日摘 要全球定位系統(tǒng)GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging／Global Positioning System的字頭縮寫詞NAVSTAR／GPS的簡稱。除了在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用之外，近十余年來，GPS精密定位技術(shù)，已經(jīng)廣泛滲透到經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)的各個領(lǐng)域。GPS可以在全球范圍為數(shù)量不限的海陸空天用戶提供全天候的、連續(xù)精確的位置、速度和時(shí)間信息，其建成和成功應(yīng)用時(shí)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶，是導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志，為美國帶來了巨大的軍事和經(jīng)濟(jì)利益，也引起了世界各國的普遍關(guān)注。 applied to land vehicles, intelligence, traffic management。s GALILEO system and China39。對于我們大多數(shù)人來說，這些技能需要利用我們的眼睛、常識和地標(biāo)。其他一些導(dǎo)航裝置要發(fā)射電子信號，因而更復(fù)雜一些。1969年，國防部長辦公室建立了國防導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)計(jì)劃，擬將各軍種的獨(dú)立研究工作統(tǒng)一起來，以便形成一個單獨(dú)的聯(lián)合使用的系統(tǒng)。NAVSTAR GPS系統(tǒng)如今普遍的簡稱為GPS。標(biāo)稱的GPS衛(wèi)星星座有安排在6個軌道面上的24顆衛(wèi)星組成，每個平面上4顆。 GPS定位系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的歷史1957年10月，前蘇聯(lián)成功地發(fā)射了世界上第一顆人造地球衛(wèi)星，從此，人類跨入了空間科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的嶄新時(shí)代，以用衛(wèi)星進(jìn)行定位和導(dǎo)航的研究引起了各國軍事部門的高度重視。1967年7月29日，美國政府宣布“子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)”的部分導(dǎo)航電文解密，供民間商業(yè)應(yīng)用，為遠(yuǎn)洋船舶導(dǎo)航和海上定位服務(wù)