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1、51单片机的GPS接收机GPS主系统是美国发射运行的卫星系统，包含了27颗能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，24个正常使用，3个备用，这些卫星平均分布运行在六个轨道上。一般来说，在地面上的GPS接收器能接收5～12个卫星信号，而为了获得地面上的定位坐标，GPS导航至少需要4个卫星信号，三个用来确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步校正时间[1]。全球定位系统由三部分构成：太空卫星部份：由24颗绕极使用卫星所组成，分成六个轨道，运行于约20200公里的高空，绕行地球一周约12小时。每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各
2、种接收机来应用。地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。使用者接收机：追踪所有的GPS卫星，并实时地计算出接收机所在位置的坐标、移动速度及时间，各种蓝牙GPS即属于此部份。我们通常所说的GPS,就是第3部分。它可以实时提供全天候、全球性的三维定位、测速与授时功能的卫星系统,具有测量精度高、速度快、用户数量不限、抗干扰能力强等一系列优点,除了可用于军事领域外,还可以广泛用于工农业生产、交通运输、野外探险等领域。自20世纪90年代GPS系
3、统向全世界免费开放以来,GPS系统已广泛应用在导航、大地测量、精确授时、线路巡检及车辆防盗等领域。接收机是获得GPS系统服务的关键设备,目前已有从手持式到台式数百种型号的接收机可供用户选择。通用接收机功能齐全,除了信号接收单元外,往往还配置有显示单元和人机对话设备。这一方面为用户提供了极大的方便但GPS定位接收机价格比较昂贵而且使用灵活性低,难以满足特定条件下的应用需求,造成了资金浪费。因此,众多用户期望按照自己的使用环境和性能要求设计和使用个性化的GPS定位接收机。 本文首先介绍了GPS系统由来及其发展、基本概念、GPS接收机的工作原理及接收机定位流程。然后对单片机
4、及其串口通信、GR-8760及其NMEA-0183语句的数据格、液晶显示器进行了详细论述。并且设置了所需的外围电路。接着详细地介绍了该GPS接收机的软件设计过程。通过C语言实现了GPS信号的提取、显示及基本的键盘控制操作等。经过实践测试,这种接收机可以达到基本GPS信息接收以及显示，可以做到方便灵活、优质价廉、精度高、连续导航、抗干扰能力强，并可广泛应用于个人野外旅游探险、出租汽车定位及海上作业等领域。第1章GPS系统简介及设计方案选择1.1GPS系统简介1.1.1GPS由来及发展导航卫星定时测距全球定位系统(NavigationSatelliteTimingandRang
5、ingGlobalPositionSystemGPS)是美国第二代卫星导航系统。它在1973年底由美国陆海空三军等单位协调分工提出的能取代旧式的导航设备,为军用舰船、飞机车辆等用户提供全球全天候、连续实时服务的高精度三维导航系统。系统由空间部分、地面监控部分和地面接收机部分组成。定位服务包括精密定位服务(PPS)和标准定位服务(SPS)。PPS授权的精密定位系统用户需要密码设备和特殊的接收机。SPS对于普通民用用户,供全世界用户免费、无限制地使用[2]。由于GPS具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点,近年来在国内外得到广泛的应用,在各个领域发挥了
6、极大的作用,已成为信时代不可缺少的一部分。各种GPS民用产品的开发,已是经济和社会发展的必然要求,其前景将会非常广阔和光明,尤其是在我国,通过这些年来对它认识不断加深,我国的GPS开发应用也一定会以科技力量推动经济和社会发展的一颗巨星,对我国的经济和社会的发展产生重大的影响。1.1.2GPS定位基本原理GPS定位技术的基本原理是采用测量学中通用的测距交会方法．GPS接收机在某一时刻接收到4颗以上的GPS卫星信号导航电文,通过变频、放大、60滤波等一系列处理过程,实现对GPS卫星号的跟踪、锁定、测量,从而产生计算位置的数据信息(包括:纬度、经度、高度、速度、日期、时间、航向、
7、卫星状况等),经由I/O口输出串行数据．1.1.3GPS接收机定位流程1．搜索可用卫星，接收卫星信号，与卫星信号同步，提取导航电文信息；2．从导航电文中获取计算位置所需的信息，这些信息应该包括时钟信息和星历等数据；3．计算卫星的准确位置，这包括计算卫星的高度和方位角，从而进行必要的对流层校正；4．计算伪距，并进行电离层校正等；5．重复上述过程，对所有可用卫星进行相应的计算；6．进行其他必要的校正，例如根据卫星信号到达GPS接收机的时间，校正地球旋转所造成的卫星位置的偏差；7．根据定位原理，计算出GPS接收机的初始位
