【正文】 標(biāo)、速度和時(shí)間 (如圖 21 所示 )[301a 假設(shè) t 時(shí)刻在地面待測點(diǎn)上安置 GPS 接收機(jī)，可以測定 GPS 信號(hào)到 達(dá)接收機(jī)的時(shí)間，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定四個(gè)方程式(如公式 22 所 示 ): 上述四個(gè)方程式中待測點(diǎn)坐標(biāo) x, y, z和 vto 為未知參數(shù)，其中 di=cAti Q I, 2, 3, 4), di (i=1, 2, 3, 4)分別為衛(wèi)星 衛(wèi)星 衛(wèi)星 3, 2) GPS 信號(hào)包含有三種信號(hào)分量，即載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼。監(jiān)控站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。地面控制部分一地面監(jiān)控系統(tǒng) 。衛(wèi)星到用戶的距離可以用定位信號(hào)的傳播延時(shí)計(jì)算出來，而地心到用戶的距離則可用中心站的數(shù)字地形圖查出或用氣壓高度表測量出來，于是求解如下方程可以計(jì)算出用戶坐標(biāo) (x0, y0, z0):(xi一 xo)2 +(Yr 一 Yo)2 +(Z，一 Zo)2=R。雖然“伽利略”系統(tǒng)是一個(gè)民用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，這個(gè)導(dǎo)航也會(huì) 遭到控制，特別是美國會(huì)直接插手“伽利略”。 GLONASS 衛(wèi)星也采用類似 GPS 信號(hào)的 P碼 。第七章總結(jié)，概括了所做的工作及不足，并給出下一步的研究方向。本文設(shè)計(jì)的 GPS 定位導(dǎo)航終端采用基于 SOC 技術(shù)的單片機(jī)C8051F020 作為核心控制器，優(yōu)化了系統(tǒng)性能，節(jié)約了成本，縮短了開發(fā)周期。 (3) C8051F 系列單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與 8051 兼容的 CIP51微控制器內(nèi)核。由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的差異，以及 GPS 等技術(shù)都是由國外首 先擁有和使用，所以國外在 GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)的研究、應(yīng)用方面都比國內(nèi)早，現(xiàn)在已經(jīng)有比較成熟的產(chǎn)品。從而有效的降低了用戶為了尋找目的地而付出的資源浪費(fèi)，從一定程度上提高了作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量。 最后文中詳細(xì)描述了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程、所遇到的問題以及解決方法，通過調(diào)試、修改，成功實(shí)現(xiàn)小范圍的定位導(dǎo)航，完成課題設(shè)計(jì)的要求。其中，接收天線的選取、天線座到模塊 RF 1N 端的50歐姆阻抗匹配設(shè)計(jì)以及電源模塊的設(shè)計(jì)等都在本文中作了詳細(xì)闡述。它是一個(gè)由覆蓋全球的 24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng) {11。所以在本文所研究的課題中，所用的導(dǎo)航定位系統(tǒng)仍然是美國建立的 GPS 定位系統(tǒng) 。昂貴的費(fèi)用 不僅讓眾多消費(fèi)者望而卻步，而且定位精度的落差時(shí)常使得他們?cè)孤曒d道。如今，高性能、高可靠性、低價(jià)位的 SOC 單片機(jī)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，使用 SOC 單片機(jī)不僅可以優(yōu)化系統(tǒng)性能，而且節(jié)約了資源和成本。第四章提出了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，根據(jù)各模塊功能進(jìn)行硬件電路芯片的選擇和線路連接 。LZ 載波信號(hào)的頻率為 1246^ 1256MHz。 4)定位精度 :導(dǎo)航定位精度比目前任何系統(tǒng)都高。而兩個(gè)定位球又和地面相交產(chǎn)生兩個(gè)定位圓，用戶必定位于兩個(gè)定位圓相交的兩個(gè)點(diǎn)上 (這兩個(gè)交點(diǎn)一定是以赤道為對(duì)稱軸南北對(duì)稱的 )。全球定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應(yīng)用廣的特點(diǎn)，是迄今最好的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。 GPS 工作衛(wèi)星的編號(hào)和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。法向誤差士 3m。對(duì)于載波信號(hào)雙頻機(jī)，它能有效的消除電離層延時(shí)誤差，其相對(duì)定位精度可達(dá) :士 ((1 mm+lppm X D )。因此， GLONASS 很難在由 GPS 統(tǒng)治的全球?qū)Ш椒?wù)市場中占據(jù)一席之地。 系統(tǒng)的組成 GPS 導(dǎo)航定位系統(tǒng)是一個(gè)多技術(shù)融合的技術(shù)系統(tǒng)，需要的基礎(chǔ)支持技術(shù)包括GPS 定位技術(shù)、地理信息描述、通信技術(shù)及信息處理技術(shù)等。在定位導(dǎo)航過程中，定位導(dǎo)航終端需存儲(chǔ)大量的歷史定位數(shù)據(jù)，一般常用的單片機(jī) (如 51 單片機(jī)、 MOTOROLA 單片機(jī)等 )自帶的 FLASH ROM 一般為 4K, 8K 等，遠(yuǎn)不能滿足存儲(chǔ)要求。由于 GPS 接收機(jī)使用串口與單片機(jī)相連，而連接 PC 機(jī)也要占用單片機(jī)的一個(gè)串口資源，因此所選單片機(jī)必須有兩個(gè)硬件串口。此外，還內(nèi)置電源開 /關(guān)控制電路，以延長電池的使用壽命。它采用新穎的方案來抑制干擾并降低多基于單片機(jī)的 GPS 導(dǎo)航裝置的設(shè)計(jì)徑效應(yīng)，從而以較低的功耗，在最具挑戰(zhàn)性的室內(nèi)外場所提供出色的服務(wù)。 輸入端，串口輸入，最大容許輸入電壓 5V，內(nèi)置上拉電阻到 V BAT。 ，不用時(shí)懸空。注意引腳到天線間 SOOhm阻抗匹配 。可編程且可配置的 Flash EPROM 為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)提供了充足的空間。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來做數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。目前商用的 GPS 模塊，大都支持 16 通道，采用 C/A 編碼，其中最大更新速率為 4Hz，對(duì)于具有授時(shí)功能，或具有 DGPS 差分功能等的模在 價(jià)格上要高出許多。在結(jié)構(gòu)上，單板機(jī)和通用 PC 一樣，可支持通用的 PC 操 作系統(tǒng)，通用 PC 上的應(yīng)用軟件可直接進(jìn)行移植。 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。 vto 一為接收機(jī)的鐘差。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。對(duì)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(hào)的接收設(shè)備，即 GPS 信號(hào)接收機(jī)，就可以在任何時(shí)候用 GPS 信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。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。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)。定位標(biāo)校站為差分定位提供基準(zhǔn)測量數(shù)據(jù) 。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。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) 。 (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。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。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。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(hào) )。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(dòng)。 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(hào)： 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(píng)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。 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 系統(tǒng)的組成 ................................................................................ 14 技術(shù)特點(diǎn) ............................................................................................. 15 定位原理 ............................................................................................. 16 目前各種衛(wèi)星定位系統(tǒng)的比較 .................................................................... 18 2. 6 GPS 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) .......................................................................................... 19 2. 7 GPS 通信協(xié)議 ...............................................................