【正文】 nce，2000 589595 18 張小國，王慶， (9): 63~6416 趙亦林，:電子工業(yè)出版社，1999:15~16附錄1燕山大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告課題名稱：基于GPS的汽車導(dǎo)航接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課題性質(zhì)：模擬 課題來源：自擬 學(xué)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)：電子信息工程年　　級：03電信4班 學(xué)生姓名：李曉玲 指導(dǎo)教師：陳書貞 2007年04月27日一、綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 80年代中期，我國開始引進(jìn)GPS接收機(jī)，并應(yīng)用于各個領(lǐng)域。同時，我國已著手建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(雙星定位系統(tǒng))，生產(chǎn)導(dǎo)航型GPS接收機(jī)。據(jù)有關(guān)人士估計(jì)，目前我國的GPS接收機(jī)擁有量約在4萬臺左右，其中測量類約500700臺，航空類約幾百臺，航海類約3萬多臺，車載類數(shù)千臺，而且以每年兩萬臺的速度增加。這些數(shù)據(jù)都足以說明GPS技術(shù)在我國各行業(yè)中應(yīng)用的廣泛性。目前，陸?？盏膶?dǎo)航核導(dǎo)彈的制導(dǎo)、大地測量和工程測量的精密定位、時間的傳遞和速度的測量等，都應(yīng)用了GPS技術(shù)。對于測繪領(lǐng)域，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)己經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定地球動態(tài)參數(shù)、高精度的海洋測繪、工程量測等。我國的《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》己于1992年10月1日起實(shí)施。此外，在軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領(lǐng)域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應(yīng)用。GPS技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展。導(dǎo)航是一個技術(shù)門類的總稱，它是引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車輛以及個人(總稱作運(yùn)載體)安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線，準(zhǔn)時到達(dá)目的地的一種手段。導(dǎo)航應(yīng)由導(dǎo)航系統(tǒng)完成，包括裝在運(yùn)載體上的導(dǎo)航設(shè)備以及裝在其他地方與導(dǎo)航設(shè)備配合使用的導(dǎo)航臺。根據(jù)導(dǎo)航臺的位置來看，導(dǎo)航系統(tǒng)可分為:陸基導(dǎo)航系統(tǒng):導(dǎo)航臺位于陸地上，導(dǎo)航臺與導(dǎo)航設(shè)備之間用無線電波聯(lián)系。星基導(dǎo)航系統(tǒng):導(dǎo)航臺設(shè)在人造衛(wèi)星上，以擴(kuò)大覆蓋范圍。導(dǎo)航是人類從事政治、經(jīng)濟(jì)和軍事活動所必不可少的信息技術(shù)。人類最初的導(dǎo)航，只能通過石頭、樹、山脈等作為參照物，漸漸發(fā)展到天文觀測法，即通過天上的太陽，月亮和星星來判斷位置。而利用地磁原理的中國四大發(fā)明之一的指南針是人類導(dǎo)航領(lǐng)域的一個里程碑。今天，隨著人類活動的發(fā)展，對導(dǎo)航的要求越來越高，導(dǎo)航的技術(shù)也越來越先進(jìn)。對車載導(dǎo)航有很大應(yīng)用。全球定位系統(tǒng)的出現(xiàn)，開創(chuàng)了人類導(dǎo)航技術(shù)的新時代。全球定位系統(tǒng)以其全天候、全球連續(xù)覆蓋、導(dǎo)航定位精度高和速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，使導(dǎo)航技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。特別是把GPS定位的準(zhǔn)確性與電子地圖的直接性以及計(jì)算機(jī)的多媒體特性生動形象地結(jié)合在一起的車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的出現(xiàn)，使導(dǎo)航技術(shù)進(jìn)入了一個全新的領(lǐng)域[f}}l。配合電子地圖，GPS的定位信息可以通過計(jì)算機(jī)在電子地圖上實(shí)時、準(zhǔn)確和形象的顯示出來。不僅使人們知道自己所處的地理位置，還可以對自己所處的環(huán)境及各種所需的專項(xiàng)信息有進(jìn)一步的了解，從而大大提高了導(dǎo)航的性能。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：設(shè)計(jì)GPS數(shù)據(jù)的接收和處理程序采用全球定位系統(tǒng)對車體進(jìn)行地理定位，必須能夠?qū)崟r將GPS數(shù)據(jù)的定位數(shù)據(jù)采集到車載計(jì)算機(jī)中，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，所以本文設(shè)計(jì)了一套軟、硬件設(shè)計(jì)方案實(shí)時地接收和處理GPS數(shù)據(jù)。最短路徑尋優(yōu)車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的一個重要功能就是利用地理信息系統(tǒng)的空間優(yōu)勢快速生成通往目的地的最短行車路線，在集成后的車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)道路網(wǎng)中，采用Diikstra算法設(shè)計(jì)求出最短的行車路線，為司機(jī)行車提供了幫助。三、研究步驟、方法及措施：針對車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)際性能需要選取合適的硬件設(shè)備，并設(shè)計(jì)車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件平臺的結(jié)構(gòu)方案。根據(jù)GPS接收機(jī)的接口特點(diǎn)，對GPS25 OEM板與PC機(jī)間串行通訊的接口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)施過程中，針對車載系統(tǒng)可能遇到的惡劣條件，對遇到的電磁干擾、車載電壓轉(zhuǎn)換等問題提出了切實(shí)可行的解決辦法，從而保證了整個系統(tǒng)通訊順暢、結(jié)構(gòu)配置安全可靠。基于電子地圖的道路網(wǎng)絡(luò)，如何利用地理信息系統(tǒng)的空間優(yōu)勢，快速生成通往目的地的最短行車路線,這也是本課題設(shè)計(jì)的車載定位導(dǎo)航系統(tǒng)的一個重要功能。針對特定的道路網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)出合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用Dijkstra算法設(shè)計(jì)出一種最短路徑的尋優(yōu)方法。四、研究工作進(jìn)度：目前根據(jù)GPS接收機(jī)的接口特點(diǎn)，對GPS25 OEM板與PC機(jī)間串行通訊的流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)。接下來將針對特定的道路網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)出合理的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并采用Dijkstra算法設(shè)計(jì)出一種最短路徑的尋優(yōu)方法。五、主要參考文獻(xiàn)：1 數(shù)字信號處理基礎(chǔ)及MATLAB實(shí)現(xiàn) 周輝 董正宏編著2全球定位系統(tǒng)（GPS）原理與應(yīng)用 楊萬海編著3衛(wèi)星定位、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖 鮑遠(yuǎn)律 劉振安編著4 GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用 王惠南編著5 黃偉東，6 陸鋒，盧冬梅， (10): 11~127 8 趙冬青，呂志平， 9 付建明，盧益民， (6)：56~5710 鮑遠(yuǎn)律，、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖，國防工業(yè)出版社20068111 鄭金吾，朱興昌， (9): 12 易玉丹，季善標(biāo)， (5): 46~50六、導(dǎo)師意見：指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日七、審核意見： 審查結(jié)果： 通過； 完善后通過；　　　未通過 負(fù)責(zé)人（簽字）：　　　　年　　月　　日附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述課題名稱：GPS應(yīng)用于車載導(dǎo)航接收的實(shí)現(xiàn)課題性質(zhì)： 模擬 課題來源： 自擬 學(xué)院（系）：信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)：電子信息工程 年　　級：03電信4班 學(xué)生姓名： 李曉玲 指導(dǎo)教師： 陳書貞 2007年04月27日一、課題國內(nèi)外現(xiàn)狀： 80年代初，我國一些院校和科研單位開始研究GPS技術(shù)。十多年來，我國的測繪工作者在GPS定位基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用開發(fā)方面作了大量工作。80年代中期，我國開始引進(jìn)GPS接收機(jī)，并應(yīng)用于各個領(lǐng)域。同時，我國已著手建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(雙星定位系統(tǒng))，生產(chǎn)導(dǎo)航型GPS接收機(jī)。據(jù)有關(guān)人士估計(jì)，目前我國的GPS接收機(jī)擁有量約在4萬臺左右，其中測量類約500700臺，航空類約幾百臺，航海類約3萬多臺，車載類數(shù)千臺，而且以每年兩萬臺的速度增加。這些數(shù)據(jù)都足以說明GPS技術(shù)在我國各行業(yè)中應(yīng)用的廣泛性。目前，陸?？盏膶?dǎo)航核導(dǎo)彈的制導(dǎo)、大地測量和工程測量的精密定位、時間的傳遞和速度的測量等，都應(yīng)用了GPS技術(shù)。對于測繪領(lǐng)域，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)己經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定地球動態(tài)參數(shù)、高精度的海洋測繪、工程量測等。此外，在軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領(lǐng)域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應(yīng)用。GPS技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展。目前，GPS的應(yīng)用也將進(jìn)入人們的日常生活。GPS信號接收機(jī)在人們生活中的應(yīng)用，是一個難以用數(shù)字預(yù)測的廣闊天地。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。今后，所有運(yùn)載器，都將依賴于GPS。GPS就像移動電話、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響一樣，人們?nèi)粘Ｉ顚㈦x不開它。二、研究主要成果： 目前，陸?？盏膶?dǎo)航核導(dǎo)彈的制導(dǎo)、大地測量和工程測量的精密定位、時間的傳遞和速度的測量等，都應(yīng)用了GPS技術(shù)。對于測繪領(lǐng)域，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)己經(jīng)用于建立高精度的全國性的大地測量控制網(wǎng)，測定地球動態(tài)參數(shù)、高精度的海洋測繪、工程量測等。我國的《全球定位系統(tǒng)(GPS)測量規(guī)范》己于1992年10月1日起實(shí)施。此外，在軍事部門、交通部門、郵電部門、地礦、煤礦、石油、建筑以及農(nóng)業(yè)、氣象、土地管理、金融、公安等部門和行業(yè)，在航空航天、測時授時、物理探礦、姿態(tài)測定等領(lǐng)域，也都開展了GPS技術(shù)的研究和應(yīng)用。GPS技術(shù)的應(yīng)用正向更深層次發(fā)展。三、發(fā)展趨勢： 目前，GPS的應(yīng)用也將進(jìn)入人們的日常生活。GPS信號接收機(jī)在人們生活中的應(yīng)用，是一個難以用數(shù)字預(yù)測的廣闊天地。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。今后，所有運(yùn)載器，都將依賴于GPS。GPS就像移動電話、傳真機(jī)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響一樣，人們?nèi)粘Ｉ顚㈦x不開它。四、存在問題： 目前采用車載GPS接收機(jī)進(jìn)行自主定位的車輛很少，且成本較高，以及定位精度不夠等。 五、主要參考文獻(xiàn)：1 袁建平, 羅建軍, . 西北工業(yè)大學(xué)出版社. 1999(4)：36~372 (9)：45~463 . 國防工業(yè)出版社 2004(7)：15~164 章健， (9): 24~255 黃偉東，)6 陸鋒，盧冬梅， (10): 11~127 8 趙冬青，呂志平， 9 付建明，盧益民， (6)：56~5710 鮑遠(yuǎn)律，、交通監(jiān)控與數(shù)字地圖，國防工業(yè)出版社200681附錄3GPS抗干擾技術(shù)研究GPS系統(tǒng)是由美國國防部的陸?？杖娫?9世紀(jì)70年代聯(lián)合研制的新型衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，它的英文名稱是“Navigation Satellite Timing And Ranging/Global Positioning System”其意為“衛(wèi)星測時測距導(dǎo)航全球定位系統(tǒng)”簡稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全能性、(陸地海洋航空和航天)全球性、全天候、連續(xù)性和實(shí)時性的導(dǎo)航定位和定時的功能，能為各類用戶提供精密的三維坐標(biāo)、速度和時間。全球定位系統(tǒng)(GPS)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，對軍隊(duì)現(xiàn)代化建設(shè)的影響日益擴(kuò)大。在軍事指揮方面，GPS提供了統(tǒng)一的時間標(biāo)準(zhǔn)、目標(biāo)精確的空間坐標(biāo)及實(shí)時位置，因而對協(xié)同作戰(zhàn)具有重要意義。以美國為首的西方國家正在開發(fā)導(dǎo)航戰(zhàn)技術(shù)和裝備其武裝部隊(duì)，其目的是要保證他們對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的使用和防止敵對軍事力量利用GPS與之對抗，從而獲取戰(zhàn)場軍事優(yōu)勢。應(yīng)該研究敵軍動向，根據(jù)國情，發(fā)展導(dǎo)航戰(zhàn)技術(shù)，使之能更好的為我軍服務(wù)。此外，根據(jù)外無線電管理部門發(fā)布的無線電干擾情況來看，隨無線電新技術(shù)、新業(yè)務(wù)應(yīng)用和發(fā)展，加上無線發(fā)射設(shè)備的老化，電磁環(huán)境日趨惡化，這對商用GPS接收機(jī)往往要在惡劣的環(huán)境中，如高電磁干擾環(huán)境中正常工作的提出了挑戰(zhàn)。因而展開研制GPS干擾與抗干擾技術(shù)的研究是十分必要的。GPS干擾與抗干擾的現(xiàn)狀及發(fā)展GPS先是作為一個國防新技術(shù)，后來成為一個商用的GPS工業(yè)(車船飛機(jī)導(dǎo)航和跟蹤、小孩跟蹤、GPS手表、尋寶、GPS愛好者、建筑業(yè)/林業(yè)/測繪業(yè)/漁業(yè)應(yīng)用)己經(jīng)近20年，由于GPS信號很弱，易于受干擾，用戶基于民用安全、軍事使用的精確要求，已經(jīng)開始關(guān)注CPS干擾問題。美國的GPS導(dǎo)航衛(wèi)星，目前采取了以下一系列抗干擾措施:SA(可選擇性)和AS(反電子欺騙)措施是美國國防部為了控制GPS的兩項(xiàng)措施。SA措施是人為的在c/n碼的星歷中引入e信號，以降低星歷精度:在基準(zhǔn)信號中人為的引進(jìn)高頻抖動(即引入s信號)，從而使所派生的信號都出現(xiàn)高頻抖動，載波抖動造成的測速誤差，偽距時鐘抖動造成測距誤差。引入e和s信號后，使GPS的定位精度人為地降低到100m左右。AS稱為反電子欺騙技術(shù)，其方法是將P碼與保密的W碼模2相加成Y碼。Y碼嚴(yán)格保密，防止敵方對其進(jìn)行電子干擾.增大GPS衛(wèi)星的發(fā)射功率，由30W提高到500W。采用自適應(yīng)一調(diào)零天線。GPS接收機(jī)加裝自適應(yīng)濾波研制直接接收P (y)碼的軍用GPS接收機(jī)采用GPS/INS組合導(dǎo)航設(shè)備。用偽衛(wèi)星對抗GPS干擾，對敵方的各種平臺干擾機(jī)進(jìn)行監(jiān)視和定位，并引導(dǎo)火力進(jìn)行摧毀在戰(zhàn)區(qū)發(fā)射各種平臺的干擾機(jī)，以干擾民用的GPS信號接收，迫使敵方無法使用GPS進(jìn)行導(dǎo)航，而又不能影響己方對軍用GPS導(dǎo)航的使用。目前，美國己能做到有選擇性地干擾某些地區(qū)GPS衛(wèi)星信號，卻不影響己方精確軍事應(yīng)用。在阿富汗戰(zhàn)爭中，美國就做到這一點(diǎn)。但在軍用GPS領(lǐng)域，如何擺脫敵方對GPS的干擾仍是一個很難解決的問題。多年來，美國研究人員一直在研究如何提高GPS系統(tǒng)的抗干擾能力。為解決GPS接收機(jī)信號弱、易受干擾等問題，洛克希德馬丁公司與羅克韋爾科林公司共同開發(fā)了GPS時間一空間抗干擾接收機(jī)(GSTAR)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一個寬動態(tài)范圍的射頻前端，它可以將輸入信號轉(zhuǎn)為瞬時頻率。然后，瞬時頻率被送入能減少或消除干擾的“射束形成器”，并在此進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)隨后被送入完全數(shù)字化的GPS接收機(jī)。其特點(diǎn)是:在抑制干擾信號的同時，能融合各天線接收到的信號，形成指向GPS衛(wèi)星的波束。能進(jìn)行數(shù)字信號處理，濾掉干擾源信號。還具有波束指向、抑制和過濾各種干擾的能力，以適應(yīng)環(huán)境的變化(包括平臺或干擾源的移動)。系統(tǒng)除了具有數(shù)字能力外，還具有可編程能力，并且是模塊化的，并利用具有“空間時間自適應(yīng)處理”功能的現(xiàn)成商業(yè)部件增強(qiáng)抗干擾能力。GSTAR系統(tǒng)比目前其他接收機(jī)的抗干擾能力更強(qiáng)，有廣泛的應(yīng)用。此外，為防止干擾，美國將在2005年發(fā)射的第7顆GPS2F衛(wèi)星上開始使用新型信號結(jié)構(gòu)。這樣，除更加保密外，還可實(shí)現(xiàn)6dB的信號/干擾比的改善。為此，正在研制不受干擾和欺騙的GPS接收機(jī)應(yīng)用模塊(GRAM)和選擇利用抗欺騙模塊(