基于arm的小车定位试验系统导航计算机的设计与研制

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1、上海交通大学硕士学位论文第一章绪论还与导航信息源分别进行了联调试验。本文分以下章节进行了研究：第一章为绪论，简要介绍了国内外智能交通系统研究的现状和发展趋势以及支撑ITS的关键技术，介绍了论文各部分的主要内容。第二章主要介绍了车载定位的方法。首先介绍了全球定位系统，包括其发展历程、系统组成及工作原理；然后介绍了地图匹配定位，包括地图匹配的概念、数学含义及分类方法；航迹推算系统，包括计算航法的基本原理及应用，最后，在此基础上介绍了GPS/DR组合定位方法。第三章是基于ARM的试验小车导航计算机的设计。首先分析和设计了导航计算机的硬件部分，包括

2、电源电路设计、时钟及复位电路、存储器电路设计、定位信息源接口电路设计、JTAG接口电路设计和液晶接口设计，并介绍了硬软件的调试方法，在此基础上对各部分电路进行了硬件调试；在硬件调试通过后，设计了导航计算机的软件，包括编写导航计算机的启动代码、初始化信息源接口及LCD驱动程序。第四章设计了基于ARM的试验小车定位系统。硬件方面介绍了系统的各组成部分，包括GPS接收机、里程计及数字罗盘（DR）；软件方面编写了各信息源的数据采集程序。对计算机的相关功能进行了调试，还与导航信息源分别进行了联调试验，并对结果进行了分析。第五章对本论文的工作进行了总结

3、和展望，总结了论文所取得的成果，同时对还需要解决的问题提出了一些建议。4上海交通大学硕士学位论文第二章车辆定位方法概述第二章车辆定位方法概述2.1全球卫星定位系统2.1.1概述全球定位系统[9]（GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，历时近20年，耗资300亿美元，于1994年全面建成，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，它的问世标志着电子导航技术发展到了一个更为辉煌的时代。最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），1958由美国霍普金斯大学应用物理实验室研制。1964年1月研制成

4、功，用于北极星潜艇的导航定位，并逐步用于各种军舰的导航定位。1967年7月，美国政府批准对其广播星历解密，对全球民用开放。由于该系统卫星数目较少（5-6颗），不能实时连续定位；运行轨道较低（平均1000km），受地球引力场和大气等影响难以精密定轨；卫星信号的频率低（15MHZ和400MHZ），难以补偿电离层效应的影响。以上这些缺陷的直接后果是定位速度慢（约需1-2天的观测时间）和定位精度低，因此子午仪系统难以满足高动态用户和高精度用户的定位要求。为了克服子午仪系统的缺陷，实现全天候、全球性和高精度的连续导航与定位，1973年美国国防部批准其

5、陆海空三军联合制定了第二代卫星导航系统，即GPS计划。GPS计划实施共分三个阶段[10]。第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗BLOCKI试验卫星，建立地面跟踪网，研制地面接收机。第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗BLOCKI试验卫星，研制各种用途接收机，通过实验检验GPS系统的基本性能，结果表明GPS的定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。从1985年到1993年，共发射9颗

6、BLOCKⅡ和15颗BLOCKⅡA工作卫星，截止到1993年底，由分布在6个轨道平面内的24（21+3）颗GPS卫星组成的GPS工作星座建成，此后又根据计划更换了失效的卫星。GPS系统的组成如图2-1所示，由三个独立的部分：●空间部分：由24颗卫星组成，其中21颗工作卫星，3颗备用卫星；工作卫星分布在6个等间隔的轨道面内，每个轨道面分布4颗卫星（如图2-2所示）。5上海交通大学硕士学位论文第二章车辆定位方法概述●地面监控系统：由1个主控站、3个注入站和5个监测站组成。主要作用是跟踪观测GPS卫星，计算编制卫星星历；监测和控制卫星的“健康”状

7、况；保持精确的GPS时间系统；向卫星注入导航电文和控制指令。●用户设备部分：其核心是GPS接收机，它是由主机、天线、电源和数据处理软件等组成。主要功能是获取定位的观测值，提取导航电文中的广播星历、卫星钟改正等参数，经数据处理而完成导航定位工作。图2-1GPS系统的组成Fig.2-1ThecompositionofGPSGPS系统具有全天候、全球性、高精度的特点，能为用户提供连续实时三维位置、速度信息，并可以用于精密授时。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，GPS现已广泛用于航空/航海导航、大地测量、遥感、

8、飞机播种、野外求生、车辆自主导航、特种车辆（警车、银行车）导航/监控及机场/港口交通管理等领域。图2-2GPS的空间部分Fig.2-2ThespacesegmentofGPS2.