5.4 本章小结 29
总结 30
致谢 31
参考文献 32
1 引言
1.1 课题研究的背景及意义
1.1.1 卫星导航系统概述
导航卫星全球定位系统 GPS(Global Positioning System)是 70代中期美国国防部开始发展的第二代卫星导航系统。它是新一代精密卫星定位系统,是现代科学技术迅速发展的结晶。
全球定位系统具有海、陆、空全方位实时三维定位与导航能力的新一代卫星导航系统。多年的使用实践证明,GPS 具有全天候、高精度、自动化、高效益、性能好、应用广泛等显著优点,已经成为世界上最实用也是最广泛的全球卫星定位系统[16]。论文网
GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。现在民用的定位精度可达10米内。
GPS定位原理是以GPS卫星和用户接收机天线之间的距离观测量为基准,根据已知的卫星瞬时坐标,来确定用户接受天线的位置。GPS定位方法的实质是以星地空间距离为半径的三球交汇,因此,在1个观测站上,只需3个独立距离观测量。
由于GPS技术全天候、高精度和自动测量的特点,目前GPS系统在我国水利水电、海洋渔业、交通运输、气象测报、国土测绘、减灾救灾和公共安全等诸多领域得到了广泛的涉及与应用。GPS作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
1.1.2 GPS接收机基本概述
GPS接收机主要是由GPS接收机天线单元,GPS接收机主机单元和电源单元三部分组成。 GPS接收机作为用户测量系统,按其构成部分的性质和功能,可分为硬件部分和软件部分。
硬件部分接收机主机由变频器、信号通道、微处理器、存储器及显示器组成。
软件部分是构成现代GPS测量系统的重要组成部分之一。一个功能齐全、品质良好的软件,不仅能方便用户使用,满足用户的各方面要求,而且对于改善定位精度,提高作业效率和开拓新的应用领域都具有重要意义。所以,软件的质量与功能已成为反映现代GPS测量水平高低的一个重要标志。 一般来说,软件包括内软件和外软件。内软件是指装在存储器内的自测试软件、卫星预报软件、导航电文解码软件、GPS单点定位软件或固化在中央处理器中的自动操作程序等。这类软件已和接收机融为一体。而外软件主要是指GPS观测数据后处理软件包。
1.1.3 课题研究的意义文献综述
长期以来,我国高端GPS接收机尚不能自主研发,以国外引进为主,不仅耗资巨大,而且在性能技术上受到国外的技术限制,在通讯军事等精度要求较高的领域无法满足应用。实际上GPS接收机完全可以工作在大高度(18000m)、大速度(515m/s)的高动态情况下,这就需要我们开发具有自主知识产权的GPS接收机。研究GPS全球定位系统,进以研究区域定位系统,自主研制开发高动态接收机,使GPS接收机适用于高动态、实时性要求较高的环境中,可以突破国外的技术限制。本课题正是基于以上考虑,展开了关于GPS接收机的设计、研究。
1.2 国内外研究及发展现状