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《基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科論文.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、北斗/BDS精確授時(shí)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用電子與信息學(xué)院電子信息工程專業(yè)118552014015楊**指導(dǎo)老師***【摘要】目的:提取北斗衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送出的經(jīng)緯度/時(shí)間/日期/海拔/時(shí)速/航速信息。方法:采用廉價(jià)并且滿足要求的MCS-51單片機(jī)，通過(guò)電路轉(zhuǎn)化成TTL電平供單片機(jī)處理，另一方面，通過(guò)將接收的信息，利用MAX232轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)、通過(guò)串口連接到PC機(jī)，在PC機(jī)上通過(guò)UnicoreControl&Display軟件查看并顯示出的信息。結(jié)果：實(shí)現(xiàn)了以上信息的提取并顯示并在PC機(jī)上顯示數(shù)據(jù)，完成北斗定位模塊的應(yīng)用與研究。結(jié)論：在室內(nèi)和室外定位的時(shí)間長(zhǎng)短不一，越空曠的地帶，提
2、取定位信息速度越快，并且精度越高?！娟P(guān)鍵詞】GPS、BDS/北斗、定位、授時(shí)、海拔1.前言1.1選題背景GlobalPositioningSystem即稱為全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是采用衛(wèi)星對(duì)某地球表面物進(jìn)行準(zhǔn)確定位的技術(shù)。到目前為止有美國(guó)的GPS全球定位系統(tǒng)（其優(yōu)點(diǎn)為技術(shù)成熟定位精度高，目前主導(dǎo)著定位系統(tǒng)行業(yè)）；第二是俄羅斯的CLONSS（格洛納斯系統(tǒng)）全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（抗干擾能力極強(qiáng)）；第三是歐洲Galileosatellitenavigationsystem（伽利略）衛(wèi)星定位系統(tǒng)（精確最高比CPS高10倍），第四就是由我國(guó)的BeiDouNavigationSatellite
3、System（北斗）衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)（自主研發(fā)并且具有互動(dòng)性與開(kāi)放性優(yōu)點(diǎn)）；統(tǒng)稱為全球四大定位系統(tǒng)。這些全球定位系統(tǒng)可以保證在任意的時(shí)間和空間，不受天氣的影響同步觀測(cè)到4顆衛(wèi)星以及4顆以上，這樣就可以在定位、導(dǎo)航、授時(shí)等方面得到很大的便捷。現(xiàn)今廣泛應(yīng)用于航海作業(yè)、航空業(yè)、車(chē)輛定位、以及國(guó)家軍事安全的引導(dǎo)等，為個(gè)人出行提供安全可靠的路線，同時(shí)被廣泛的應(yīng)用還有手機(jī)追蹤等。1.2選題目的正是由于GPS技術(shù)所具有的不受任何天氣影響、高精度和無(wú)需人工測(cè)量等的特點(diǎn)。伴隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和經(jīng)濟(jì)全球化的飛躍發(fā)展，從美國(guó)政府宣布取消SA政策開(kāi)始，全球加大了GPS在民用信號(hào)精度的重視，國(guó)防建設(shè)、社會(huì)
4、發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域基本上都涉及甚至大力使用這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。同時(shí)利用C/A碼進(jìn)行單個(gè)點(diǎn)定位的精度由100米提高到將近20米，這將進(jìn)一步推動(dòng)GPS技術(shù)的應(yīng)用。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，汽車(chē)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)無(wú)論在國(guó)外還是國(guó)內(nèi)，利用率越來(lái)越高，帶動(dòng)了一定程度上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?？梢?jiàn)，開(kāi)發(fā)屬于中國(guó)本土的定位系統(tǒng)不容克緩，也對(duì)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)提出了挑戰(zhàn)和巨大的機(jī)遇。2.衛(wèi)星定位原理2.1理論模型27圖2-1衛(wèi)星定位原理圖美國(guó)、俄羅斯、歐盟、等國(guó)家大部分采用WGS-84地心坐標(biāo)定位體系。該坐標(biāo)的中心原點(diǎn)定在地球質(zhì)心處，并且以該中心原點(diǎn)為基礎(chǔ)所建立的空間直角坐標(biāo)系中以Z軸的指向BIH1984.O定義
5、的協(xié)議。地球極（CTP)方向，BIH1984.0中的本初零子午面和CTP赤道中為X軸指向，其中由三個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)所構(gòu)成的三個(gè)交點(diǎn)Y軸與Z軸X軸互相垂直，并構(gòu)成右手坐標(biāo)系。通過(guò)在地球上方的太空定位衛(wèi)星為基礎(chǔ)而建立的坐標(biāo)參考系統(tǒng)系統(tǒng)。該坐標(biāo)體系最開(kāi)始投入實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候，所能提供的最高分辨率為1-2m，到了1994.1.2，通過(guò)不斷的完善與升級(jí)增加了10個(gè)衛(wèi)星觀測(cè)站為基礎(chǔ)的GPS，從而得到了G730體系也就是后來(lái)所使用的WGS84升級(jí)，到了1996年的時(shí)候，由美國(guó)的的國(guó)家防衛(wèi)部門(mén)NationalImageryandMappingAgency(NIMA)在原有的坐標(biāo)系統(tǒng)上修改并通過(guò)(U.
6、S.DepartemtofDefense,DoD)建立了一個(gè)新的參考坐標(biāo)體系。GPS的衛(wèi)星所測(cè)量到的數(shù)據(jù)時(shí)以G來(lái)表示，而730一般是表示在衛(wèi)星發(fā)送時(shí)所接收到的第730個(gè)觀測(cè)周期GPS所用的時(shí)間。這樣就由原來(lái)的WGS的老版本號(hào)升級(jí)打造了定位精度更高的WGS（G873）的版本。USNO和北京站的坐標(biāo)加入修正了之前的版本提高了改正值是其主要原因，改正了以東向?yàn)榛A(chǔ)的31-39cm，修改值保持在1min之間。為衛(wèi)星定位提供了基礎(chǔ)，北斗衛(wèi)星定位采用的也是這種坐標(biāo)系，不過(guò)后期國(guó)內(nèi)也建立了屬于中國(guó)的坐標(biāo)系大同小異如圖2-2所示。圖2-2WGS-84坐標(biāo)系27由空間解析幾何可知，在一個(gè)三維
7、直角坐標(biāo)系中，任何一個(gè)點(diǎn)的位置都可以通過(guò)建立起來(lái)的三個(gè)坐標(biāo)X、Y、Z來(lái)得到確定。在理想情況下，當(dāng)我們通過(guò)計(jì)算只要獲取在空間上的X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)值的數(shù)據(jù)之后，空間上的任意一點(diǎn)我們通過(guò)坐標(biāo)計(jì)算即可獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。但在衛(wèi)星傳輸信號(hào)的過(guò)程中，只獲取A、B、C三點(diǎn)的數(shù)據(jù)是不夠的，由于電離層等多種因素干擾，當(dāng)測(cè)得某一點(diǎn)與這三點(diǎn)的距離時(shí)，需要重新引入一個(gè)新的變量t，通過(guò)t變量重新建立起一個(gè)三元方程組，通過(guò)幾何解析知識(shí)可獲得該點(diǎn)與X、Y、Z坐標(biāo)數(shù)據(jù)，該空間上的某點(diǎn)就可以通過(guò)計(jì)算獲取具體位置。北斗的設(shè)計(jì)主要是基于這個(gè)原理，在某個(gè)時(shí)
