gps軟件接收機(jī)之分析與實(shí)現(xiàn)

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1、GPS軟件接收機(jī)之分析與實(shí)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(dǎo)航體系。其中GPS是美國軍方70年代初在子午儀衛(wèi)星導(dǎo)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(jì)算機(jī)技術(shù)、空間技術(shù)和測(cè)量測(cè)繪技術(shù)為基礎(chǔ)的高科技產(chǎn)物，是現(xiàn)代化軍事和空間技術(shù)的一個(gè)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(shè)的發(fā)展也發(fā)生了翻天覆地的變化，因?yàn)樗軌驗(yàn)橛脩粼谌蚍秶鷥?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(shí)時(shí)的、精確度高的時(shí)間、位置和速度等詳細(xì)的導(dǎo)航信息。目前該系統(tǒng)己經(jīng)廣泛應(yīng)用于包括車輛和船舶的導(dǎo)航與定位、精密工程測(cè)量與定位、石油和地礦勘探、海洋測(cè)繪和測(cè)量、野外和環(huán)境勘測(cè)、城市區(qū)域規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)授時(shí)和校頻、電纜與管道等基建設(shè)施鋪設(shè)、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(dǎo)彈制導(dǎo)與定位在內(nèi)的各種民用和軍用領(lǐng)域。隨著衛(wèi)星導(dǎo)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(dǎo)航領(lǐng)域內(nèi)運(yùn)用最廣泛、發(fā)展最為完善的導(dǎo)航定位系統(tǒng)，并且在未來的經(jīng)

3、濟(jì)、政治、國防等領(lǐng)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(dǎo)航定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展方面比西方發(fā)達(dá)國家相對(duì)較晚，然而又出于對(duì)本國國家安全的考慮和維護(hù)軍事強(qiáng)國地位的需要，甚至還有保障自身經(jīng)濟(jì)利益的目的，歐、美等西方科技大國在諸多方面又對(duì)我國實(shí)施了技術(shù)封鎖。但是隨著我們國家在經(jīng)濟(jì)，軍事，國家安全乃至日常生活等各個(gè)方面對(duì)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的依賴日漸增長(zhǎng)，同時(shí)又出于對(duì)國家安全需要的考慮，因此在衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)上，打破西方科技大國對(duì)我國建造的技術(shù)壁壘，徹底擺脫受制于人的被動(dòng)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(dá)國家的技術(shù)差距，改變自身落后、被動(dòng)的局面。首先就必需要學(xué)習(xí)他們先進(jìn)的衛(wèi)星導(dǎo)航定位的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用，借鑒他們的成功經(jīng)驗(yàn)，提高自身的技術(shù)水平。因此，我們開展對(duì)GPS的學(xué)習(xí)與研究，對(duì)于我國開發(fā)具有完全自主知識(shí)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(dòng)作用。學(xué)習(xí)、開發(fā)GPS接收機(jī)是展開對(duì)GPS系統(tǒng)應(yīng)用討論和研究的基礎(chǔ)，同時(shí)也是對(duì)一個(gè)國家對(duì)GPS認(rèn)識(shí)和研究水平的衡量標(biāo)準(zhǔn)。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(jī)，這些接收機(jī)適用于日常消費(fèi)、工業(yè)、軍事等不同領(lǐng)域。相

5、較于國外諸多的科技公司和科研機(jī)構(gòu)，對(duì)于GPS接收機(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(chǎng)上現(xiàn)有的GPS接收機(jī)大部分都是從國外引進(jìn)的產(chǎn)品'即使在一些國內(nèi)廠家生產(chǎn)的接收機(jī)中'雖然應(yīng)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(jìn)行二次開發(fā)生產(chǎn)出來的；2、目前國內(nèi)市場(chǎng)上所有可見的主流GPS接收機(jī)的底層芯片均是由美國、德國等歐、美國家設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造的，而我國.幾乎沒

6、有一款獨(dú)立自主研發(fā)、設(shè)計(jì)、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(jī)，這種受制于人的局面，經(jīng)常還會(huì)遇到進(jìn)口渠道不穩(wěn)定'且隨時(shí)會(huì)受到禁運(yùn)威脅的影響'這將會(huì)對(duì)國家安全構(gòu)成嚴(yán)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(yīng)用'多系統(tǒng)兼容的軟件GPS接收機(jī)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為眾多國外科研機(jī)構(gòu)和研究院所近年來的研究熱點(diǎn)，然而對(duì)這一領(lǐng)域的研究，國內(nèi)依然相對(duì)落后于歐、美諸國，大多數(shù)的研究也僅僅見于實(shí)驗(yàn)室。本課題研究了接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，并且分析了目前國內(nèi)現(xiàn)有的GPS接收機(jī)

7、技術(shù)特點(diǎn)和未來發(fā)展趨勢(shì)。設(shè)計(jì)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(shí)產(chǎn)權(quán)的GPS軟件接收機(jī)。從而可以推動(dòng)我國的衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)的蓬勃發(fā)展，提高深空探測(cè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。1.2、GPS系統(tǒng)概述美國政府歷經(jīng)20年，花費(fèi)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(jī)(用戶部分)。GPS空間部分和地面監(jiān)控部分是實(shí)現(xiàn)一切GPS用戶定位的基礎(chǔ)，用戶只有利用用戶設(shè)備才可以實(shí)現(xiàn)精確導(dǎo)航定位的目的。對(duì)于用戶設(shè)備，可以籠統(tǒng)地

8、認(rèn)為是各種類型的GPS接收機(jī)f5)，它主要由基本的硬件電路、數(shù)據(jù)處理軟件和終端設(shè)備等組成。GPS接收機(jī)的任務(wù)是，能夠在一定的應(yīng)用條件下，捕獲、跟蹤到所有可見的衛(wèi)星信號(hào)，并對(duì)這些衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)處理，以便精確的計(jì)算出各個(gè)衛(wèi)星和接收機(jī)之間信號(hào)的傳播時(shí)間和傳輸距離[6]，實(shí)時(shí)地解調(diào)出衛(wèi)星導(dǎo)航電文，獲得詳細(xì)的導(dǎo)航信息。目前各種GPS接收機(jī)種類繁多，但基本結(jié)構(gòu)相同。按電路的結(jié)構(gòu)劃分，通?？?/p>