【正文】 /數(shù)據(jù)口:單排12插針。功耗:1W。靈敏度:166Dbw。秒脈沖輸出:lpps精度士lus。輸入數(shù)據(jù):初始位置/日期/時間，2D/3D方式，坐標系統(tǒng)。通信速率:用戶可選波特率:1200/2400(只發(fā))/4800/9600bps 。一個用戶自定義。定位精度:15mRMS/差分時5m。冷啟動:45sec。位時間:重捕:2sec。加速度:6g。①性能特點接收板結(jié)構(gòu):并行12通道。(3)主要功能和特點GPS25LP接收機，屬于傻瓜機型，可隨心所欲。整機防潮、防滴、抗惡劣環(huán)境。 (射頻信號)消除噪聲轉(zhuǎn)換器局部振蕩器數(shù)字基頻轉(zhuǎn)換器CPUI/ORAMROM圖33 GPS25 OEM的內(nèi)部原理框圖(2)設(shè)備描述 GPS25LP接收機是一個可以應(yīng)用于大范圍頻譜的OEM板。GPS25LP接收機內(nèi)置GPS25 OEM板，下面對GPS25 OEM板的原理和性能作以介紹:(1)內(nèi)部原理 GPS25 OEM板具有多個輸入和輸出接口，可外接各類無線通訊設(shè)備和計算機，因此，可滿足多種車輛對定位導航的需求。 GARMIN GPS25LP接收機根據(jù)設(shè)計性能的要求以及成本等等各方面的考慮本文最終選用的就是GARMIN公司的GPS25LP接收機。④干涉型接收機這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。②平方型接收機平方型接收機是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號，來恢復(fù)完整的載波信號，通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。③多路多用通道接收機。根據(jù)使用的接收機所具有的通道種類可以分為以下幾類:①多通道接收機。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線的精密定位。③授時型接收機:授時型接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。星載型—用于衛(wèi)星的導航定位。航海型—用于船舶導航定位。這類接收機價格便宜，應(yīng)用廣泛。(1)按接收機的用途分類①導航型接收機:此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有GPS信號接收機，就可以在任何時候用GPS信號進行導航定位測量。 車載定位導航系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu)車載位導航系統(tǒng)硬件的整體構(gòu)成如圖31所示。 車載定位導航系統(tǒng)的構(gòu)成(1)GPS接收機(2)車載計算機(3)車載控制單元(4)彩色液晶觸摸屏。同時，針對具體的用戶和操作人員，應(yīng)該做到操作簡單、安全可靠、自動控制等。本章簡單介紹了GPS的概況、定位系統(tǒng)的組成和特點，并對GPS的定位原理進行了詳細的介紹，為以后的工作提供了理論基礎(chǔ)。所以對GPS系統(tǒng)而言，一般采用軟件修正法，既能滿足要求，又能節(jié)省投資，是一種較好的選擇。為了克服SA粗碼精度不夠的問題，進一步提高GPS有兩種辦法:一種是采用差分法，但這種方法系統(tǒng)硬件和軟件均應(yīng)投入。(3)選擇較好的硬件和較好的觀測條件：有的誤差既不能采用求差的方法來解決，也無法建立改正數(shù)模型(如多路徑誤差)，肖U弱它的唯一辦法是選用較好的天線，仔細選擇觀測站的位置，并遠離反射物和干擾源。因此必須設(shè)法加以消除和削弱，才能提高定位精度。②數(shù)據(jù)處理軟件的影響：數(shù)據(jù)處理軟件算法不完善對定位結(jié)果的影響。③接收機軟件和硬件造成的誤差：在進行GPS定位時，定位結(jié)果還會受到諸如處理與控制軟件和硬件等的影響。(3)與接收機有關(guān)的因素①接收機鐘差：由于接收機中一般使用精度較低的石英鐘，因而會產(chǎn)生較大的時鐘誤差，接收機鐘差就是GPS接收機所使用的鐘的鐘面時與GPS標準時之間的差異。’電磁波所受對流層折射的影響與電磁波傳播途徑上的溫度、濕度和氣壓有關(guān)。電磁波所受電離層折射的影響與電磁波的頻率以及電磁波傳播途徑上電子總含量有關(guān)。④衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差：衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差是GPS衛(wèi)星上信號發(fā)射天線標稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。③衛(wèi)星鐘差：衛(wèi)星鐘差是GPS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標準時間之間的誤差。②衛(wèi)星星歷誤差：在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛(wèi)星位置所需的衛(wèi)星軌道參數(shù)是通過各種類型的星歷提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計算出的衛(wèi)星位置都會與其真實位置有所差異。系統(tǒng)誤差從大小和危害性上來說都比偶然誤差要大得多，但是系統(tǒng)誤差是有規(guī)律可循的，可以采取一定的措施來加以消除。(8)功能多、應(yīng)用廣目前，GPS系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴大，不僅可用于測量、導航，還可以用于測時、測速等，測時的精度可達幾十毫微秒。(7)被動式全天候?qū)Ш阶鳂I(yè)用戶只需裝備接收機就可以接收信號進行導航，而無需發(fā)射任何信號，因而隱蔽性能好，不易被發(fā)現(xiàn)。(6)操作簡便隨著GPS接收機不斷改進，自動化程度越來越高，有的已達“傻瓜”的程度。GPS可同時精確測定測站點的三維坐標。(4)抗干擾能力強由于采用了偽隨機噪聲碼技術(shù)，因而GPS的信號具有抗干擾能力強，保密性好等特點。(3)測站間無須通視GPS測量不要求測站之間互相通視，只需測站上空開闊即可，因此可節(jié)省大量的造標費用。(2)觀測時間短 隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20km以內(nèi)相對靜態(tài)定位，僅需1520分鐘。(1)定位精度高應(yīng)用實踐己經(jīng)證明，GPS相對定位精度在50km以內(nèi)可達10, 100500km內(nèi)可達10,1000km可達10。但是由于δdpi的隨機性，為更準確的解算出P點的坐標，最好能夠觀測到4顆以上的GPS衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。關(guān)機后，機內(nèi)電池為RAM存儲器供電，以防止丟失數(shù)據(jù)。設(shè)置機內(nèi)電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。GPS接收機一般用蓄電池做電源。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(shù)算得的。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。 全球定位系統(tǒng)的組成GPS系統(tǒng)包括三大部分:空間部分——GPS衛(wèi)星星座地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分——GPS信號接收機(1)GPS衛(wèi)星星座:GPS工作衛(wèi)星及其星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作(21+3) GPS星座。第2章 全球定位系統(tǒng)第2章 全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng) 全球定位系統(tǒng)概述全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System——GPS)是具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)不在本文研究范圍，請參照參考文獻。具體工作如下：(1)設(shè)計GPS數(shù)據(jù)的接收和處理工作采用全球定位系統(tǒng)對車體進行地理定位，必須能夠?qū)崟r將GPS數(shù)據(jù)的定位數(shù)據(jù)采集到車載計算機中，并進行數(shù)據(jù)處理，所以本文設(shè)計了一套軟、硬件設(shè)計方案實時地接收和處理GPS數(shù)據(jù)。GPS就像移動電話、傳真機、計算機互聯(lián)網(wǎng)對我們生活的影響一樣，人們?nèi)粘Ｉ顚㈦x不開它。例如，手表式的GPS接GPS將改變我們的生活方式。目前，GPS的應(yīng)用也將進入人們的日常生活。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。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。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。同時，我國已著手建立自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)(雙星定位系統(tǒng))，生產(chǎn)導航型GPS接收機。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。 車載定位導航系統(tǒng)可以為車輛等交通工具提供實時具體的導航服務(wù)，是一種環(huán)保節(jié)能、信息化的高科技產(chǎn)品，因此，車載GPS導航系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用對社會和經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。配合電子地圖，GPS的定位信息可以通過計算機在電子地圖上實時、準確和形象的顯示出來。全球定位系統(tǒng)以其全天候、全球連續(xù)覆蓋、導航定位精度高和速度快等諸多優(yōu)點，使導航技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展。 (2)星基導航系統(tǒng):導航臺設(shè)在人造衛(wèi)星上，以擴大覆蓋范圍。 開發(fā)車載定位導航系統(tǒng)的意義導航是一個技術(shù)門類的總稱，它是引導飛機、船舶、車輛以及個人(總稱作運載體)安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地的一種手段。(4)具有對車輛的控制功能并能采集車輛的行駛數(shù)據(jù)，控制車輛的電路、油路和動力等，保障車輛的安全、舒適、省力和防盜竊。(2)具有接收GPS信號的定位功能(包括完成差分定位)，全天候為車輛提供位置信息，必要時還將使用慣性導航或采集車輛的速度和方向進行航位推算。公路電子地圖，為司機提供實時行車導航信息的系統(tǒng)。車載定位導航系統(tǒng)(Vehicle Location and Navigation System，簡稱VLNS)，簡而言之，就是利用現(xiàn)今普遍流行的全球定位系統(tǒng)(GPS)，對車體所在位置進行地理定位，并與地理信息系統(tǒng)GIS相結(jié)合，配合城市電子地圖及主要交通車載自主定位導航系統(tǒng)(Automatic Vehicle Location and NavigationSystem，簡稱AV LNS)或稱智能交通引導系統(tǒng)(Intelligent Transport RoutingSystem，簡稱ITRS )，是對車體進行自主定位的系統(tǒng)，是各種信息技術(shù)，包括衛(wèi)星導航系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信、計算機、電子傳感器以及軟件開發(fā)等的綜合系統(tǒng)。因此，將全球定位系統(tǒng)應(yīng)用于車輛導航將成為未來20年中全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)應(yīng)用的最大的潛在市場之一。21世紀，汽車是現(xiàn)代文明社會中與每個人關(guān)系最密切的一種交通工具。 A this design important functionis uses the electronic map the road net, designs the reasonabletopology, and uses the Dijkstra algorithm to design one kind of mostshortpath to seek the superior method.Keywords　GPS principle Receiver Error Shortest Path Optimization 第1章 緒論目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 2 課題背景 2 開發(fā)車載定位導航系統(tǒng)的意義 3 車載定位導航技術(shù)的發(fā)展狀況 3 GPS的發(fā)展狀況 3 車載GPS的發(fā)展狀況 4 路徑尋優(yōu)的發(fā)展 4 本文主要的研究內(nèi)容和具體工作 4第2章 全球定位系統(tǒng) 5 全球定位系統(tǒng) 5 全球定位系統(tǒng)概述 5 全球定位系統(tǒng)的組成 5 GPS定位原理 6 GPS系統(tǒng)的特點 7 GPS系統(tǒng)的誤差分析 9 10第3章 汽車導航接收系統(tǒng)的設(shè)計方案 11 車載定位導航硬件系統(tǒng)概述 11 車載定位導航系統(tǒng)的構(gòu)成 11 車載定位導航系統(tǒng)硬件整體結(jié)構(gòu) 11 GPS接收機的選用 12 GPS接收機的分類 12 GARMIN GPS25LP接收機 14 GPS接收機與PC機間的接口電路 16 18第4章 接收機與計算機間通訊的連接設(shè)計 19 19 19 19 GPS接收機與車載計算機間的串行通訊 20—NMEA接收輸出語句 20 20 21 21第5章 定位導航系統(tǒng)的路徑尋優(yōu)控制 25 最短路徑尋優(yōu) 25 最短路徑 25 最短路徑算法 25 集成環(huán)境下的路徑尋優(yōu) 28—數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)表的設(shè)計 28 29 35結(jié) 論 37參考文獻 39附錄 41附錄 46附錄 49附錄 55致謝 61第1章 緒論 課題背景近年來，隨著高精度、低價格、實時、安全可靠的定位測量和授時方法的出現(xiàn)，全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，簡稱GPS)技術(shù)得到越來越多的應(yīng)用。 關(guān)鍵詞　GPS定位原理；接收機；誤差；最短路徑尋優(yōu)AbstractIn recent years, along with high accuracy, low price, realtime, safereliable localization survey and time service method appearance,global positioning system (Global Positioning System, is called