航天gps数据采集、处理及地面检测系统的研究

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1、中国科学院空间科学与应用研究中心硕士学位论文航天GPS数据采集、处理及地面检测系统的研究姓名：陈泽江申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：范建军20050101摘要航天GPS数据采集、处理及地面检测系统的研究摘要本文以空间GPS数据接收及其定轨应用为背景，开展GPS辅助处理单元的开发和研制以及地面检测系统研制工作。本文首先调研了GPS相关的基础知识，对GPS辅助处理单元的软硬件需求进行了分析，从选择芯片，硬件方案设计到软件功能的实现，完成了系统的设计，完成了实时定轨软件向星载操作系统的移植

2、工作，并利用实测轨道数据，对定轨软件中的扩展卡尔曼滤波(EKF)等数学模型进行了优化和调试，相应的实时定轨软件成功地应用到实际的工作中。根据GPS数据接收及定轨应用需求，设计了相应的地面检测系统，完成了系统的构建，系统软件需求分析，设计，编程及调试工作。可实现定轨数据分析，数据判读，处理结果等功能，本软件已成功地用于GPS数据接收系统设备地面检测工作，证明所设计系统的正确性。关键词：GPS、ARM、实时定轨、扩展卡尔曼滤波、数据处理、4ABSTRACTTheResearchforSpaceGPSDa

3、taCollection、ProcessingThisthesisisbasedonspaceGPSdatareceivingandorbitdetermination，anddevelopstheAuxiliaryGPSDataProcessingUnitandconcerningwork．FirstthethesisinvestigatedthepreliminaryknowledgeaboutGPS，andanalyzedtherequirementoftheAuxiliaryGPSDataP

4、rocessingUnit，fromchipselection，hardwaredesigntotherealizationofthesoftwareandaccomplishedthedesignofthesystem，andachievedthetransplantationoftheRTOD(RealTimeOrbitDetermination)softwaretotheOSbasedonARM，andfinallydebuggedandoptimizedthemathmodelintheRT

5、ODsuchasEKF(ExtendedKalmanFilter)withtherealdatabefore．TheRTODhasbeenappliedtothefactualwork．AccordingtOtherequirementoftheGPSdatareceivingandRTOD，thethesisdesignedtheconcerningsystemtovalidatethedata．Itconstructedthesystem，andachievedtherequirementana

6、lysis，design，codinganddebugging．ThesystemcananalyzetheorbitdatafrOmRTOD，andprocesstheresult，etc．Thesoftwarehasbeenappliedtothefactualworkandtestifiedthecorrectnessofthesystem．KeyWords：GPS、ARM、RTOD、EKF、DataProcessing、5第一章引言第一章引言GPS是全球定位系统的简称，是由美国国防部于197

7、3年提出，花费了20多年时间，耗资200多亿美元，于1993年建成，并在1995年4月27日最终正式投入使用。随着该系统的不断发展和完善，具有了全球性、全天候、连续的实时导航与定位能力，逐渐显示出了极大的生命力，并广泛应用于各个领域，包括航空、航天、航海以及很多的民用和军事领域。CaPS具有可靠性能好、精度相对较高、应用广泛的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断改进完善，应用领域『F在不断地拓宽，除了应用在航空航天定位导航方面外，目前已渗透到国民经济各个领域，已

8、经进入了人们的日常生活。这里的6PS用户是神舟飞船系列，是综合精密定轨专项任务中采用的三种测量手段之一(其它两种分别是激光测距和USB)。由于GPS测量技术相对成熟、精度较高而且受环境影响较小，因而它是一种可靠而重要的测量方法，对将来的应用卫星使用GPS定轨积累经验，有重要的意义。国外在给中低轨卫星定轨时，通常会采用GPS系统，而且，定轨所达到的精度也是相当高的。为了将GPS接收机解算出来的数据及其相关数据传送到地面，需要一个GPS数据处理单元。而GPS数据处理单元本