gps軟件接收機之分析與實現(xiàn)

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1、GPS軟件接收機之分析與實現(xiàn)1緒論1.1、研究背景及意義目前世界上主流的全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)有GPS[i][2](美國）、GLONASS(俄羅斯）、伽利略Galileo(歐盟）和北斗（中國）等四大導航體系。其中GPS是美國軍方70年代初在子午儀衛(wèi)星導航定位技術(shù)上發(fā)展而起的，是以無線電通信技術(shù)、電子計算機技術(shù)、空間技術(shù)和測量測繪技術(shù)為基礎的高科技產(chǎn)物，是現(xiàn)代化軍事和空間技術(shù)的一個重大突破。隨著GPS系統(tǒng)的出現(xiàn)，世界各國的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國防建設的發(fā)展也發(fā)生了翻天覆地的變化，因為它能夠為用戶在全球范圍內(nèi)方便快捷

2、地提供抗干擾性能良好的、可靠安全的、全天候的、實時的、精確度高的時間、位置和速度等詳細的導航信息。目前該系統(tǒng)己經(jīng)廣泛應用于包括車輛和船舶的導航與定位、精密工程測量與定位、石油和地礦勘探、海洋測繪和測量、野外和環(huán)境勘測、城市區(qū)域規(guī)劃、網(wǎng)絡系統(tǒng)授時和校頻、電纜與管道等基建設施鋪設、甚至空中交通管制、航空航天攝影、空間飛行器的精密定軌、導彈制導與定位在內(nèi)的各種民用和軍用領域。隨著衛(wèi)星導航定位技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)己經(jīng)成為現(xiàn)階段導航領域內(nèi)運用最廣泛、發(fā)展最為完善的導航定位系統(tǒng)，并且在未來的經(jīng)

3、濟、政治、國防等領域中也必將突顯出重要作用，具有非常廣闊的發(fā)展前景。我國在衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的基礎研究和技術(shù)發(fā)展方面比西方發(fā)達國家相對較晚，然而又出于對本國國家安全的考慮和維護軍事強國地位的需要，甚至還有保障自身經(jīng)濟利益的目的，歐、美等西方科技大國在諸多方面又對我國實施了技術(shù)封鎖。但是隨著我們國家在經(jīng)濟，軍事，國家安全乃至日常生活等各個方面對導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的依賴日漸增長，同時又出于對國家安全需要的考慮，因此在衛(wèi)星導航定位技術(shù)上，打破西方科技大國對我國建造的技術(shù)壁壘，徹底擺脫受制于人的被動局面已經(jīng)變得十分

4、緊迫。然而要努力縮小與美國、歐盟等發(fā)達國家的技術(shù)差距，改變自身落后、被動的局面。首先就必需要學習他們先進的衛(wèi)星導航定位的理論知識和實踐應用，借鑒他們的成功經(jīng)驗，提高自身的技術(shù)水平。因此，我們開展對GPS的學習與研究，對于我國開發(fā)具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)的發(fā)展有很大的借鑒和推動作用。學習、開發(fā)GPS接收機是展開對GPS系統(tǒng)應用討論和研究的基礎，同時也是對一個國家對GPS認識和研究水平的衡量標準。目前，世界上已經(jīng)有上百家廠商生產(chǎn)出了數(shù)百種GPS接收機，這些接收機適用于日常消費、工業(yè)、軍事等不同領域。相

5、較于國外諸多的科技公司和科研機構(gòu)，對于GPS接收機的研究和開發(fā)，我國也是剛剛開始，各方面的工作尚處于起步階段，研究成果遠遠的落后于西方科技大國，這些都主要體現(xiàn)在：1、國內(nèi)市場上現(xiàn)有的GPS接收機大部分都是從國外引進的產(chǎn)品'即使在一些國內(nèi)廠家生產(chǎn)的接收機中'雖然應用軟件已經(jīng)能夠國內(nèi)自主研發(fā)，但是絕大部分的產(chǎn)品也都只是基于國外現(xiàn)有的OEM產(chǎn)品'并在其之上進行二次開發(fā)生產(chǎn)出來的；2、目前國內(nèi)市場上所有可見的主流GPS接收機的底層芯片均是由美國、德國等歐、美國家設計、生產(chǎn)、制造的，而我國.幾乎沒

6、有一款獨立自主研發(fā)、設計、生產(chǎn)的國產(chǎn)GPS芯片產(chǎn)品'更沒有基于這些國產(chǎn)芯片的接收機，這種受制于人的局面，經(jīng)常還會遇到進口渠道不穩(wěn)定'且隨時會受到禁運威脅的影響'這將會對國家安全構(gòu)成嚴重的安全隱患；3、隨著世界各國的GNSS技術(shù)的蓬勃發(fā)展與應用'多系統(tǒng)兼容的軟件GPS接收機的設計與實現(xiàn)已經(jīng)成為眾多國外科研機構(gòu)和研究院所近年來的研究熱點，然而對這一領域的研究，國內(nèi)依然相對落后于歐、美諸國，大多數(shù)的研究也僅僅見于實驗室。本課題研究了接收機的關鍵技術(shù)，并且分析了目前國內(nèi)現(xiàn)有的GPS接收機

7、技術(shù)特點和未來發(fā)展趨勢。設計出了一款基于國產(chǎn)芯片的，可以精確定位'具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的GPS軟件接收機。從而可以推動我國的衛(wèi)星導航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，提高深空探測產(chǎn)品的競爭力。1.2、GPS系統(tǒng)概述美國政府歷經(jīng)20年，花費200億美元組建的GPS系統(tǒng)由圖1.1所示的三部'分組成：空間部分(衛(wèi)星星座)，地面監(jiān)控部分(主控站、監(jiān)控站、注入站)和GPS接收機(用戶部分)。GPS空間部分和地面監(jiān)控部分是實現(xiàn)一切GPS用戶定位的基礎，用戶只有利用用戶設備才可以實現(xiàn)精確導航定位的目的。對于用戶設備，可以籠統(tǒng)地

8、認為是各種類型的GPS接收機f5)，它主要由基本的硬件電路、數(shù)據(jù)處理軟件和終端設備等組成。GPS接收機的任務是，能夠在一定的應用條件下，捕獲、跟蹤到所有可見的衛(wèi)星信號，并對這些衛(wèi)星信號進行分析和數(shù)據(jù)處理，以便精確的計算出各個衛(wèi)星和接收機之間信號的傳播時間和傳輸距離[6]，實時地解調(diào)出衛(wèi)星導航電文，獲得詳細的導航信息。目前各種GPS接收機種類繁多，但基本結(jié)構(gòu)相同。按電路的結(jié)構(gòu)劃分，通常可