gps全球定位系统 毕业设计论文.doc

GPS 全球定位系统 1、引言 GPS 全球导航定位系统越来越多的应用于汽车、手机等领域,是当今信息时代发展中的重要组成部分。因其具有性能好、精度高、应用广等特点,使其成为了迄今最后的导航定位系统。本文以凌阳科技有限公司提供的 GPS 接收模组为例,介绍了 GPS 的通信协议。讨论了基于 SPCE061A 单片机的 GPS 接收系统设计,提出了对 GPS 全球定位系统定位信息的接收以及对各定位参数数据的提取方法,并给出了系统的硬件电路及软件流程图。使用单片机实现该系统,可以很好的掌握单片机的应用,同时学习 GPS 定位原理,为以后开发打下基础。本系统由单片机控制 GPS 模块较为精确地计算和显示日期、时间、经度、纬度等卫星信息。该方案十分强调趣味性,配合 SPLC501 液晶模组,可以实现地图定位功能,经纬度、时间的显示与播报等功能。 功能简介本方案可以实现: 具有 GPS 信号搜索功能; 利用 SPLC501 液晶模组显示一幅中国地图,当 GPS 接收到信号后会显示当前的位置; 可以显示、语音播报当前地理位置的经纬度; 可以显示、语音播报从 GPS 模组接收的标准时间。 设计意义 GPS 全球定位可以应用到实际生活的各个方面,利用其基本功能可以扩展其它功能。可以进行位移测量,通过外扩一个 4*4 键盘输入目标城市的经纬度,就可以得出当前位置到目标城市的实际位移。可以为汽车导航,为公共汽车报站等功能。还可以在地质灾害预警中发挥作用。 系统组成结构图中为 GPS 全球定位系统的系统框图,采用 SPCE061A 作为主控制器,通过串口接收 GPS 模组发来的卫星消息。根据消息特定的格式,对其进行解析, 最后将解析后的信息用于各种显示。 GPS 全球定位系统 概述 GPS ( Global Positioning System -全球定位系统)是美国从本世纪 70 年代开始研制,历时 20年,耗资 200 亿美元,具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。 GPS 的主要优点包括: ( 1 )全球,全天候工作:能为用户提供连续,实时的三维位置,三维速度和精密时间。不受天气的影响。( 2 )定位精度高:单机定位精度优于 10 米,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。( 3 )功能多,应用广:目前已广泛的应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等学科领域。 GPS 由三个独立的部分组成: 空间部分: 21颗工作卫星, 3颗备用卫星。地面支撑系统: 1个主控站, 3个注入站, 5个监测站。用户设备部分:接收 GPS 卫星发射信号,以获得必要的导航和定位信息, 经数据处理,完成导航和定位工作。 GPS 接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。 GPS 消息格式 GPS 以 NMEA 协议格式发送消息,要正确解析出信息首先要了解 NMEA 协议的格式。基本 NMEA 指令是一个 ASCII 字符串,它以’$’字符开始、以< CR >< LF >序列结束。 NMEA 标准消息以’ GP ’开始, 然后是三个字符的消息标识码。消息头和后面的内容通过逗号进行分隔,消息以校检码结束(校检码由一个‘*’和两个 16位的校验字组成。校验码字段并不用逗号进行分隔。目前,校验码得到的方式是从‘$’到‘*’之间的字符进行逐位计算。作为 ASCII 表示法,每个字段的长度是随着精度的不同而变化的,因此记录的长短是变化的。这里以$GPRMC 为例分校 NMEA 协议的格式字段格式描述消息标识$GPRMC RMC 协议头时间 时间精确到 1ms 状态 Char A:有效 V:无效纬度 Float 度*100+ 分 N/S Char N:北纬 S:南纬经度 Float 度*100+ 分 E/W Char E:东经 W:西经速度 Float 单位: knots (节) 地面航向 Float 0~359 度,以北为参考基准日期 Ddmmyy 日月年格式磁偏角 Float 0~180 度磁偏角方向 Char E:东 W:西校验码*xx 2digits 消息结尾<CR><LF> ASCII ,13 ASCII ,10 下面以实际的例子分析 NMEA 消息格式$GPRMC, , A,, N,, W, , , 120598, ,*10 从上面的消息可以得到对于消息$GPRMC 时间第一个逗号后面 表示时间为 秒有效位第二个逗号后面 A表示这条消息是有效的纬度第三个逗号后面 372