gps管线巡检系统研究

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1、黑龙江大学硕士学位论文本论文的章节安排如F。第1章首先论述了当前巡检技术的发展及研究状况，分析了各种技术的特点及实际应用中的优缺点，提出了基于GPS定位的管线巡检方案。第2章介绍了系统的相关王甲论，分别介绍了GPs的定位原理和NMEA—o】83韵相关知识。第3章介绍了系统总体方案设计，确定了系统方案的目标和组成，并对基站主机及便携式机硬件做了分析。第4章详细论述了便携式GPS接收机的硬件电路的设计，分别介绍了单片机系统电路、GPS一0EM模块以及其相互的接口电路。第5章详细论述了便携式GPS接收机的软件实现过程。第6章论述了管线巡检系统功能模块设计。首先做了系统的

2、功能分析，并确定了基本功能的工作流程。最后对系统作了结论和展望。第2章系统相关的理论2．1GPS系统概述GPS是英文NavjgationSa琵】1iteTimjngandRangjng／G10balPositioningSystem的缩写，意为利用卫星导航进行测时和测距，以构成全球卫星定位系统。是美国国防部主要为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的需要而建立的。自1973年美国军方批准成立联合计划局开始GPS的研究工作到1993年系统建成，该工程历时20年，耗资300亿美元，成为继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大空间计划。它从根本上

3、解决了人类在地球上的导航和定位问题，在军事和工农业等领域得到了广泛的应用，给导航和定位技术带来了巨大的变化。2．1．1GPS系统的特点目前，二十多颗GPS卫星已覆盖了全球，每颗卫星均在不问断的向地球播发调制在两个频段以上的卫星信号。在地球上任何一点，均可连续地同步观测至少4颗GPS卫星，从而保障了全球、全天候连续的三维定位，而且具有良好的抗干扰性和保密性【61。因此，全球定位系统已成为美国导航技术现代化的最重要标志，并且被视为本世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就，具有如下特点：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

4、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：随着人们对GPS认识的加深，GPS不仅在测量、导航、测速和测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。2．1．2GPS系统的组成GPS系统由三部分构成，分别为空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分。黑龙江大学硕士学位论文1、空间星座部分GPS的空I、日j星座部分是由24颗GPS：I：作卫星所组成的。其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。2，1颗卫星分布在6个倾角为55。的轨道上绕地球渤t卫星的运行周期约为】2恒旱时

5、，每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号，GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。目前可用的卫星通常有28颗之多。2、地面监控部分(1)主控站位于美国克罗拉多(Co】orado)的法尔孔(Fa】con)空军基地。它的作用是根据各监控站收集的GPS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。主控站也具有监控站的功能。(2)监控站有五个。除了主控站外其它四个分别位于夏威夷(Hawajj)、阿松森群岛(Ascencion)、迭哥仂

6、Il西业(DiegoGarcia)、卡瓦加兰(Kwajalein)。监控站的作用是接收卫星信号、监测卫星的工作状态。(3)注入站有三个。分别位于阿松森群岛、迭哥伽西亚、卡瓦加兰。注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。3、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m。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机等组成。2．1．3GPS定位原理GPS接收机叮接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息、用于预报未来几个月

7、内卫星所处概略位置的预报星历、用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米(各个卫星不列，随时变化)以及GPS系统信息

8、8】，如卫星状况等。1、伪距测量原理GPS接收机对码的测量就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星第2章系统相关的理论钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为LA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右⋯01。见公式(2—1)及图(2—1)。D=c·△t(△t=t2一一t1)(2一】)卫星码GPS接收图2．1伪距测量原理图Fig．2—1inveraciousdatameasur

9、e2、单点