单片机GPS定位装置设计项目总结.doc

单片机GPS定位装置设计项目总结.doc1 2008-2009 年新疆大学实训项目结题报告项目名称: 单片机 GPS 定位装置设计单位: 信息学院立项人: 汪烈军参加人:吕鹏学号: 20061301202 班级:电子 06-1 班参加人:王勇学号: 20061301204 班级:电子 06-1 班结题时间: 教育部直属国家 211 工程重点建设高校2 单片机 GPS 定位装置设计项目总结项目号 XJU-SRT-Y08040 1 、项目说明 GPS(Globel Position System), 即全球卫星定位系统,是美国从 20 世纪 70 年代开始,并于 199 4 全面建成,为高精度导航和定位而研制的全球被动式无线电卫星系统,是集无线电导航、定位和定时于一体的多功能系统。对于任何一个 GPS 应用而言面临的首要问题是如何获取 GPS 系统提供的信息。本项目的核心器件是单片机和 GPS 器件, 二者一起实现了单片机对 GPS 定位信息的采集, 系统功能具有代表性。· 单片机模块:其作用是控制 GPS 器件的数据的读取和传输过程。· GPS :由 GPS 器件和外围辅助电路构成,它是本系统的定位信息数据源。· C51 程序:以C 语言编写相应程序,实现单片机对 GPS 器件的控制,完成定位信息的采集。 2 、设计思路分析首先,需要了解什么是 GPS 系统以及它的工作原理。 GPS 系统及基本工作原理全球卫星定位系统 GPS 有三个基本部分组成:太空部分、监控部分和用户部分。· 太空部分包括 24 颗可操作的工作卫星,一 55 度倾角分布在地球上空 20~ 200KM 的六个轨道面上, 运行周期为 12 恒星时。这些卫星在轨道上分布状态使地球上的任何位置在任意时刻都可以同步接收到至少六颗的定位信号,这些卫星则不断的给全球用户发送位置和时间的广播数据。· 监控部分由分布在全球的有若干个跟踪站所组成的监控系统构成,根据作用的不同,这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个, 其作用是根据各监控站对 GPS 的观测数据, 计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等,并将这些数据通过注入站注入到卫星中去。同时,它还对卫星进行控制,向卫星发布指令,当工作卫星出现故障时,调度备用卫星,替代失效的工作卫星工作。另外,主控站也具有监控站的功能,监控站有四个,起作用是接收卫星信号,检测卫星的工作状态。注入站有三个,其作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正参数等注入到卫星中去。· 用户部分由 GPS 接收机、数据处理软件及相应的用户设备,如计算机气象仪器等组成,其作用是接收 GPS 发出的信号,利用这些信号进行导航定位等工作。 GPS 系统的基本定位原理是: 每个 GPS 卫星时刻发布其位置和时间数据信号,用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟,根据信号传输的速度就可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集到至少四颗卫星的数据时,就可以算出三维坐标、速度和时间。如何选择 GPS 器件在实际使用中并不需要关心如何去计算坐标数据, GPS 器件本身会提供详细的定位信息,这里所要做的就是选择合适的 GPS 器件。 GPS 技术目前已经较为成熟,市场上的 GPS 也很多,可分为三种。(1 )单点模式产品,如 MOTOROLA M12 、 GARMIN GPS 25L P、 GPS 15L 等,其单点定位精度为15 m 左右。(2) GPS/GLONASS 双系统产品,如 ARGO-16GPS/GLONASS, 其定位精度与单点模式产品相似,但在定时精度上高一些,价格也略高一些。 3 (3 )差分 GPS 系统,其实就是使用单点模式产品的差分功能进行差分 GPS ( DGPS )定位,其定位精度大大提高。但此种方式需要自建一个基准站,因此费用太高。经过综合考虑, 选用了单点模式产品 GPS 15L 作为本项目 GPS 器件, 它的价格相对便宜, 定位精度及其他指标也达到要求。它的主要性能指标如下。(1 )有标准定位服务实现了全导航精度; (2 )理想最小化空间应用的压缩设计; (3 )高性能接收装置跟踪 12 颗卫星,低功耗并且能够快速一次定位; (4 )位置精度:15m ; (5 )热启动时间: 15s ; (6 )冷启动(初始位置、时间、年历数据一致、星历表未知) 时间:45s; (7 )自动定位(年里已知,初始位置和时间数据未知)时间: 分钟; (8 )重捕获时间:2s; (9 )速度限制: 515m/s ; ( 10 )加速度限制: 6g; GPS15L 在加电后开始运行,其基本运行过程如下: (1 )自检。加电后开始自检,并通过输出通道报告自检结果,自检过程将检测 RAM 、 flash 、接收器、实时时钟和晶振。(2) 初始化。自检完