開題報(bào)告(GPS全球定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì))

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告題目GPS定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)學(xué)生姓名高云飛學(xué)號(hào)20086399班級0809-4專業(yè)電氣工程系研究背景GPS是英文GlobalPositioningSystem（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。由于GPS系統(tǒng)所具有的全天候，高精度，和自動(dòng)測量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測

2、量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入到了國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，國防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。在2000年到2006年期間，美國政府宣布將GPS的定位精度由原來的100米精確到20米,此舉進(jìn)一步推進(jìn)了GPS技術(shù)的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)力，作業(yè)效率，科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量，因此可以說GPS技術(shù)在經(jīng)濟(jì)全球化的今天起著舉足輕重的作用，而且可以預(yù)見的是全球定位技術(shù)對于人們的生活也將越來越凸顯它的重要性，人們的生活也將越來越離不開它的存在。中國GPS導(dǎo)航的市場潛力巨大，截至到2005年底，中國擁有車載導(dǎo)航設(shè)備的車輛不足10萬輛，相對于3000萬輛的汽車總數(shù)來說，普及率不到1%。而日本的汽車車載導(dǎo)航安裝率高達(dá)59%，歐美

3、約占25%。2006年便攜導(dǎo)航市場應(yīng)該有近5億元的規(guī)模，而隨著市場的高速發(fā)展及新品牌的層出不窮，2009年中國汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)終端的銷售額將接近100億元。衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用，將成為十二五”發(fā)展的亮點(diǎn)。在“十二五”期間，衛(wèi)星導(dǎo)航在其它領(lǐng)域如航空、海路、鐵路、建筑、電信、電力等方面的應(yīng)用都會(huì)有很大的發(fā)展空間。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀目前，全球共有四種全球定位系統(tǒng)，包括美國的GPS,俄羅斯的格洛納斯，歐洲的伽利略和中國的北斗，相比較而言，美國的GPS全球定位系統(tǒng)組建的最早，技術(shù)也最為成熟。GPS系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)（Transit）,1958年研

4、制，64年正式投入使用，最初的GPS計(jì)劃在聯(lián)合計(jì)劃局的領(lǐng)導(dǎo)下誕生的，該方案將24顆衛(wèi)星放置在互成120度的三個(gè)軌道上。每個(gè)軌道上有8顆衛(wèi)星，地球上任何一點(diǎn)均能觀測到6至9顆衛(wèi)星。這樣，粗碼精度可達(dá)100m,精碼精度為10m。由于預(yù)算壓縮，GPS計(jì)劃不得不減少衛(wèi)星發(fā)射數(shù)量，改為將18顆衛(wèi)星分布在互成60度的6個(gè)軌道上。然而這一方案使得衛(wèi)星可靠性得不到保障。1988年又進(jìn)行了最后一次修改：21顆工作星和3顆備用星工作在互成30度的6條軌道上。這也是現(xiàn)在GPS衛(wèi)星所使用的工作方式。國內(nèi)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國自行研制開發(fā)的區(qū)域性有源三維衛(wèi)星定位，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠

5、的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。第八顆和第九顆北斗衛(wèi)星于2011年被長征三號(hào)甲運(yùn)載火箭送入太空預(yù)定轉(zhuǎn)移軌道。2011年12月，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)新聞發(fā)言人冉承其表示，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將在2020年形成全球覆蓋能力。該系統(tǒng)可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時(shí)為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，并兼具短報(bào)文通信能力。中國以后生產(chǎn)定位服務(wù)設(shè)備的產(chǎn)商，都將會(huì)提供對GPS和北斗系統(tǒng)的支持，會(huì)提高定位的精確度。而另外一種北斗系統(tǒng)特有的短報(bào)文服務(wù)功能將收費(fèi)，這個(gè)功能的實(shí)用性還有待觀察。中國將本著開放、獨(dú)立、兼容、漸進(jìn)的原則，發(fā)展自主的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),其“三步走”發(fā)展路線圖為：第一步，從

6、2000年到2003年，我國建成由3顆衛(wèi)星組成的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航試驗(yàn)系統(tǒng)，成為世界上第三個(gè)擁有自主衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的國家。第二步，建設(shè)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，于2012年前形成我國及周邊地區(qū)的覆蓋能力。第三步，于2020年左右，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)將形成全球覆蓋能力。三、研究方案GPS定位系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)整體系統(tǒng)圖系統(tǒng)硬件電路主要有GPSOEM接收板、液晶顯示器、AT89C51、鍵盤、RS-232電平轉(zhuǎn)換、單片機(jī)上電復(fù)位和電源等部分組成。GPSOEM板發(fā)送的串行數(shù)據(jù)經(jīng)RS-232(電平轉(zhuǎn)換)電路送至單片機(jī)串行口經(jīng)處理后通過鍵盤選擇要顯示的信息，送至LCD液晶顯示器。LCD液晶顯示器會(huì)定時(shí)更新，更新周期約為1s。上電復(fù)位電路為單片機(jī)上電提供上電復(fù)位。電源電路為各個(gè)電路提供穩(wěn)定的+5V電源。GPSOEM板的設(shè)置用預(yù)留的RS-232口，在計(jì)算機(jī)上用GARMIN公司提供軟件(GARMINSensor/SmartAntennaSoftware)來進(jìn)行設(shè)置。四、預(yù)期結(jié)果本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)開發(fā)的GPS接收機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)行。GPS應(yīng)用越來越廣泛，我們的設(shè)計(jì)只是應(yīng)用的基礎(chǔ)和開端。在實(shí)際應(yīng)用中我們要結(jié)合各個(gè)領(lǐng)域的特殊情況和特定的技術(shù)需求，進(jìn)行有針對性的處理和設(shè)計(jì)。GPS提供的定位信息包括了經(jīng)度、緯度、海拔、速度、航向、磁場、時(shí)間、衛(wèi)星個(gè)