GPS模塊應用系統(tǒng)設計課件

單片機C語言編程與實踐單片機C語言編程與實踐1第10章GPS模塊應用系統(tǒng)設計GPS模塊的功能特性GPS模塊的應用編程GPS模塊的應用示例本章主要內(nèi)容：第10章GPS模塊應用系統(tǒng)設計GPS模塊的功能特性本章主要21.全球定位系統(tǒng)概述GPS即全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。GPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述GPS即全球定位系統(tǒng)（Global31.全球定位系統(tǒng)概述

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用28顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。24+4顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，如圖10-1所示分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰?。GPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述 全球定位系統(tǒng)（GlobalPos41.全球定位系統(tǒng)概述地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站。監(jiān)控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)控站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。它對地面監(jiān)控部實行全面控制。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。GPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)5GPS模塊的功能特性2.GPS的基本定位原理GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。GPS模塊的功能特性2.GPS的基本定位原理GP6GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機GPS信號接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機G7GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。接收機硬件、機內(nèi)軟件以及ＧＰＳ數(shù)據(jù)的后處理軟件包構成了完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元則置于測站附近的適當?shù)胤?，并用電纜線將兩者連接成一個整機。實際上，也可以將天線單元和接收單元制作成一個整體，而在觀測時將其安置在測站點上。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機載體上的GPS8GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機GPS接收機一般用蓄電池做電源，同時采用機內(nèi)機外兩種直流電源。設置機內(nèi)電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電池的過程中，機內(nèi)電池自動充電。關機后，機內(nèi)電池為ＲＡＭ存儲器供電，以防丟失數(shù)據(jù)。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機G9GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑴GPS衛(wèi)星接收模塊功能GPS衛(wèi)星接收模塊（簡稱GPS模塊）是GPS接收系統(tǒng)的核心，它從天線獲得GPS信號，經(jīng)過放大、整理、運算、解碼，輸出經(jīng)度、緯度、高度、時間等信息，處理器利用這些信息，來產(chǎn)生不同的應用，如導航、定位、運動軌跡記錄等，并通過一定的總線接口和外設備進行數(shù)據(jù)交換。GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑴10GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑵GPS衛(wèi)星接收模塊工作原理GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑵G11GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑶GPS模塊性能指標衡量GPS模塊性能指標主要從衛(wèi)星軌跡、并行通道、定位時間、定位精度、DGPS功能、信號干擾及電氣、物理指標等幾個方面GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊12GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊GR-87型GPS模塊接口定義管腳名稱功能描述1VCC+3.3～5.5VDC電源輸入2TXA串口發(fā)送A3RXA串口接收A4RXB串口接收B5GND電源地6TIMEMARK/RESET（Option）1PPS時基輸出或復位輸入（低電平有效）GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊GR13GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑷GPS模塊和單片機的硬件連接GPS模塊一般通過串口和外設進行數(shù)據(jù)交換，如果串口是TTL或CMOS電平，則可直接和單片機連接，如果是RS232C電平，則需要通過電平轉(zhuǎn)換電路和單片機連接GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊14GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(1)NMEA-0183協(xié)議簡介NMEA協(xié)議是為了在不同的GPS（全球定位系統(tǒng)）導航設備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無線電技術委員會）標準，由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation）制定的一套通訊協(xié)議。GPS模塊根據(jù)NMEA-0183協(xié)議的標準規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC機、PDA等設備。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議15GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(2)NMEA-0183協(xié)議串行通訊參數(shù)NMEA-0183協(xié)議規(guī)定串行通訊參數(shù)：波特率4800，無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位8，停止位1。此外,需要說明的是大部分GPS模塊的輸出數(shù)據(jù)刷新速率為1秒，即在1秒時間里輸出一次GPS模塊單槍匹馬當前配置的所有數(shù)據(jù)。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議16GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(3)NMEA-0183協(xié)議報文格式NMEA-0183協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。在具體的GPS應用中,不需要用到NMEA的全部信息，而是根據(jù)具體的工作，從中選取所需的信息，忽略其他信息。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議17GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 1)$GPGSV(可見衛(wèi)星數(shù)：GPSSatellitesinView) $GPGSV的基本語句如下： $GPGSV,1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*CC<CR><LF> <1>：GSV語句的總數(shù)。 <2>：本句GSV的編號。 <3>：可見衛(wèi)星的總數(shù)（00~12，前面的0也將被傳輸）。 <4>：衛(wèi)星編號（01~32，前面的0也將被傳輸）。 <5>：衛(wèi)星仰角（00~90度，前面的0也將被傳輸）。 <6>：衛(wèi)星方位角（000~359度，前面的0也將被傳輸）。 <7>：信噪比（00~99dB，沒有跟蹤到衛(wèi)星時為空）。<8>：*后面的“CC”表示校驗和，<CR><LF>表示回車換行。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議18GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議2)$GPGGA(GPS定位信息:GlobalPositioningSystemFixData)$GPGGA的基本語句如下：$GPGGA,<1>,(2),<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*CC<CR>(LF)<1>UTC時間hh:mm:sss（時:分:秒）格式<2>緯度ddmm.mmmm（度分格式）<3>緯度半球:N（北緯）或S（南緯）<4>經(jīng)度dddmm.mmmm（度分格式）<5>經(jīng)度半球:E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）<6>GPS狀態(tài)：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算<7>正在使用的用于定位的衛(wèi)星數(shù)量（00~12）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議19GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 <8>HDOP水平精度因子（0.5~50.0） <9>海拔高度（-9999.9~99999.9） <10>地球橢球面相對大地水準面的高度 <11>差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空）<12>差分站ID號0000~1023（前面的0也將被傳輸，如果不是差分定位將為空）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 20GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 3)$GPGSA(當前衛(wèi)星信息) $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*CC<CR><LF> <1>模式，M=手動，A=自動 <2>定位類型，1=沒有定位，2=2D定位，3=3D定位 <3>正在用于定位的衛(wèi)星號（01~32） <4>PDOP位置精度因子（0.0~50.0） <5>HDOP水平精度因子（0.0~50.0）<6>VDOP垂直精度因子（0.0~50.0）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 21GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議4)$GPRMC(推薦定位信息:RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData) $GPRMC語法如下： $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*CC<CR><LF> <1>UTC時間，hhmmss（時分秒） <2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位 <3>緯度ddmm.mmmm（度分） <4>緯度半球：N（北半球）或S（南半球） <5>經(jīng)度dddmm.mmmm（度分）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議22GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 <6>經(jīng)度半球：E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)） <7>地面速率（000.0~999.9節(jié)） <8>地面航向（000.0~359.9度，以北方為參考基準） <9>UTC日期，ddmmyy（日月年） <10>磁偏角（000.0~180.0度，GB10，GM10以空值代替） <11>磁偏角方向：E（東）或W（西）（GB10，GM10以空值代替） <12>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效，GB10，GM10為空值）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議23GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 5)$GPVTG(地面速度信息:TrackMadeGoodandGroundSpeed) $GPVTG的基本語法如下： $GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*cc<CR><LF> <1>以北方為參考基準的地面航向（000~359度，前面的0也將被傳輸） <2>以北方為參考基準的地面航向（000~359度，GB10，GM10為空） <3>地面速率（000.0~999.9節(jié)） <4>地面速率（0000.0~9999.9公里/小時）<5>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議24GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 6)$GPGLL(定位地理信息:GeographicPosition) $GPGLL的基本語法如下： $GPGLL,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*CC<CR><LF> <1>緯度ddmm.mmmm（度分格式） <2>緯度半球:N（北半球）或S（南半球） <3>經(jīng)度dddmm.mmmm（度分）<4>經(jīng)度半球:E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)） <5>UTC時間:hhmmss（時分秒） <6>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位<7>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議25GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 7)$GPZDA(當前時間信息) $GPZDA的基本語法如下： $GPZDA,<1>,<2>,<3>,<4>*CC<CR><LF> <1>UTC時間:hhmmss(時分秒) <2>日 <3>月 <4>年GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議26GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 (4)NMEA協(xié)議的校驗 從前面NMEA協(xié)議的語法規(guī)則中我們可以看到，每一句NMEA語句的最后面那個字節(jié)是該語句的校驗字節(jié)，舉例如下： $GPVTG,000.0,T,,,0.0,N,0.0,K,A*40 $GPZDA,101824.001,23,08,2006,,*54 在上兩個NMEA語句中,十六進制數(shù)40,54就是整條語句的校驗和,計算方法為：整條語句中，$和*中間所有數(shù)據(jù)的ASCII碼的異或(不包括$和*)。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議27GPS模塊的應用編程2.GPS模塊的應用編程示例GPS模塊編程核心是一段串口接收程序，CPU采用Winbond公司W(wǎng)77E58A，使用串口0和GPS模塊通訊，C51編程示見GPS_Serial0.C。GPS模塊的應用編程2.GPS模塊的應用編程示例28GPS模塊的應用實例1.GPS模塊的應用實例－汽車軌跡記錄儀GPS模塊接收衛(wèi)星定位信息，并傳送至微處理器，微處理器將數(shù)據(jù)進一步處理后，實時將時間、速度、定位信息等顯示在LCD顯示屏，存儲在NVRAM，串口1可用于數(shù)據(jù)下載，時鐘信息采用硬件RTC，GPS的授時信息可以用于校正RTC。微處理器采用Winbond公司51兼容單片機W77E58A，具有雙串口功能。LCD顯示屏分辨率128*64，LCM內(nèi)部驅(qū)動芯片為ST7920，帶16*16漢字字庫，LCM和單片機采用并行驅(qū)動。GPS模塊的應用實例1.GPS模塊的應用實例－汽車軌跡記錄29GPS模塊的應用實例2.汽車軌跡記錄儀電路框圖GPS模塊的應用實例2.汽車軌跡記錄儀電路框圖30GPS模塊的應用實例3.軟件編程C51編程示見main.c。GPS模塊的應用實例3.軟件編程C51編31單片機C語言編程與實踐單片機C語言編程與實踐32第10章GPS模塊應用系統(tǒng)設計GPS模塊的功能特性GPS模塊的應用編程GPS模塊的應用示例本章主要內(nèi)容：第10章GPS模塊應用系統(tǒng)設計GPS模塊的功能特性本章主要331.全球定位系統(tǒng)概述GPS即全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）是美國從本世紀70年代開始研制，歷時20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)。經(jīng)近10年我國測繪等部門的使用表明，GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監(jiān)測、工程變形監(jiān)測、資源勘察、動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。GPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述GPS即全球定位系統(tǒng)（Global341.全球定位系統(tǒng)概述

全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）是美國第二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)。是在子午儀衛(wèi)星導航系統(tǒng)的基礎上發(fā)展起來的，它采納了子午儀系統(tǒng)的成功經(jīng)驗。和子午儀系統(tǒng)一樣，全球定位系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。按目前的方案，全球定位系統(tǒng)的空間部分使用28顆高度約2.02萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。24+4顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，如圖10-1所示分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰ΑPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述 全球定位系統(tǒng)（GlobalPos351.全球定位系統(tǒng)概述地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)控站、一個上行注入站和一個主控站。監(jiān)控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當?shù)貧庀髷?shù)據(jù)的傳感器和進行數(shù)據(jù)初步處理的計算機。監(jiān)控站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。它對地面監(jiān)控部實行全面控制。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛(wèi)星運行至上空時把這類導航數(shù)據(jù)及主控站的指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天進行一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。GPS模塊的功能特性1.全球定位系統(tǒng)概述地面監(jiān)控部分包括四個監(jiān)36GPS模塊的功能特性2.GPS的基本定位原理GPS的基本定位原理是：衛(wèi)星不間斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間信息，用戶接收到這些信息后，經(jīng)過計算求出接收機的三維位置，三維方向以及運動速度和時間信息。GPS模塊的功能特性2.GPS的基本定位原理GP37GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機GPS信號接收機的任務是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機G38GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。接收機硬件、機內(nèi)軟件以及ＧＰＳ數(shù)據(jù)的后處理軟件包構成了完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元則置于測站附近的適當?shù)胤?，并用電纜線將兩者連接成一個整機。實際上，也可以將天線單元和接收單元制作成一個整體，而在觀測時將其安置在測站點上。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機載體上的GPS39GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機GPS接收機一般用蓄電池做電源，同時采用機內(nèi)機外兩種直流電源。設置機內(nèi)電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電池的過程中，機內(nèi)電池自動充電。關機后，機內(nèi)電池為ＲＡＭ存儲器供電，以防丟失數(shù)據(jù)。GPS模塊的功能特性3.GPS信號接收機G40GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑴GPS衛(wèi)星接收模塊功能GPS衛(wèi)星接收模塊（簡稱GPS模塊）是GPS接收系統(tǒng)的核心，它從天線獲得GPS信號，經(jīng)過放大、整理、運算、解碼，輸出經(jīng)度、緯度、高度、時間等信息，處理器利用這些信息，來產(chǎn)生不同的應用，如導航、定位、運動軌跡記錄等，并通過一定的總線接口和外設備進行數(shù)據(jù)交換。GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑴41GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑵GPS衛(wèi)星接收模塊工作原理GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑵G42GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑶GPS模塊性能指標衡量GPS模塊性能指標主要從衛(wèi)星軌跡、并行通道、定位時間、定位精度、DGPS功能、信號干擾及電氣、物理指標等幾個方面GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊43GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊GR-87型GPS模塊接口定義管腳名稱功能描述1VCC+3.3～5.5VDC電源輸入2TXA串口發(fā)送A3RXA串口接收A4RXB串口接收B5GND電源地6TIMEMARK/RESET（Option）1PPS時基輸出或復位輸入（低電平有效）GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊GR44GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊⑷GPS模塊和單片機的硬件連接GPS模塊一般通過串口和外設進行數(shù)據(jù)交換，如果串口是TTL或CMOS電平，則可直接和單片機連接，如果是RS232C電平，則需要通過電平轉(zhuǎn)換電路和單片機連接GPS模塊的功能特性4.GPS衛(wèi)星接收模塊45GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(1)NMEA-0183協(xié)議簡介NMEA協(xié)議是為了在不同的GPS（全球定位系統(tǒng)）導航設備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無線電技術委員會）標準，由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA-TheNationalMarineElectronicsAssociation）制定的一套通訊協(xié)議。GPS模塊根據(jù)NMEA-0183協(xié)議的標準規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC機、PDA等設備。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議46GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(2)NMEA-0183協(xié)議串行通訊參數(shù)NMEA-0183協(xié)議規(guī)定串行通訊參數(shù)：波特率4800，無奇偶校驗，數(shù)據(jù)位8，停止位1。此外,需要說明的是大部分GPS模塊的輸出數(shù)據(jù)刷新速率為1秒，即在1秒時間里輸出一次GPS模塊單槍匹馬當前配置的所有數(shù)據(jù)。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議47GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議(3)NMEA-0183協(xié)議報文格式NMEA-0183協(xié)議定義的語句非常多，但是常用的語句只有$GPGGA、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC、$GPVTG、$GPGLL等。在具體的GPS應用中,不需要用到NMEA的全部信息，而是根據(jù)具體的工作，從中選取所需的信息，忽略其他信息。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議48GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 1)$GPGSV(可見衛(wèi)星數(shù)：GPSSatellitesinView) $GPGSV的基本語句如下： $GPGSV,1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>*CC<CR><LF> <1>：GSV語句的總數(shù)。 <2>：本句GSV的編號。 <3>：可見衛(wèi)星的總數(shù)（00~12，前面的0也將被傳輸）。 <4>：衛(wèi)星編號（01~32，前面的0也將被傳輸）。 <5>：衛(wèi)星仰角（00~90度，前面的0也將被傳輸）。 <6>：衛(wèi)星方位角（000~359度，前面的0也將被傳輸）。 <7>：信噪比（00~99dB，沒有跟蹤到衛(wèi)星時為空）。<8>：*后面的“CC”表示校驗和，<CR><LF>表示回車換行。GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議49GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議2)$GPGGA(GPS定位信息:GlobalPositioningSystemFixData)$GPGGA的基本語句如下：$GPGGA,<1>,(2),<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*CC<CR>(LF)<1>UTC時間hh:mm:sss（時:分:秒）格式<2>緯度ddmm.mmmm（度分格式）<3>緯度半球:N（北緯）或S（南緯）<4>經(jīng)度dddmm.mmmm（度分格式）<5>經(jīng)度半球:E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)）<6>GPS狀態(tài)：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算<7>正在使用的用于定位的衛(wèi)星數(shù)量（00~12）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議50GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 <8>HDOP水平精度因子（0.5~50.0） <9>海拔高度（-9999.9~99999.9） <10>地球橢球面相對大地水準面的高度 <11>差分時間（從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空）<12>差分站ID號0000~1023（前面的0也將被傳輸，如果不是差分定位將為空）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 51GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 3)$GPGSA(當前衛(wèi)星信息) $GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>*CC<CR><LF> <1>模式，M=手動，A=自動 <2>定位類型，1=沒有定位，2=2D定位，3=3D定位 <3>正在用于定位的衛(wèi)星號（01~32） <4>PDOP位置精度因子（0.0~50.0） <5>HDOP水平精度因子（0.0~50.0）<6>VDOP垂直精度因子（0.0~50.0）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 52GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議4)$GPRMC(推薦定位信息:RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData) $GPRMC語法如下： $GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*CC<CR><LF> <1>UTC時間，hhmmss（時分秒） <2>定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位 <3>緯度ddmm.mmmm（度分） <4>緯度半球：N（北半球）或S（南半球） <5>經(jīng)度dddmm.mmmm（度分）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議53GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 <6>經(jīng)度半球：E（東經(jīng)）或W（西經(jīng)） <7>地面速率（000.0~999.9節(jié)） <8>地面航向（000.0~359.9度，以北方為參考基準） <9>UTC日期，ddmmyy（日月年） <10>磁偏角（000.0~180.0度，GB10，GM10以空值代替） <11>磁偏角方向：E（東）或W（西）（GB10，GM10以空值代替） <12>模式指示（A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效，GB10，GM10為空值）GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議54GPS模塊的應用編程1.GPS模塊數(shù)據(jù)通訊協(xié)議 5)$GPVTG(地面速度信息:TrackMadeGoodandGroundSpeed) $GPVTG的基本語法如下： $GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*cc<CR><LF> <1>以北方為參考基準的地面航向（000~359度，前面的0也將被傳輸） <2>以北方為參考基準的地面航向（000~359度，GB10，GM10為空） <3>地面速率（000.0~999.9節(jié)） <4>地面速率（0000.0~9999.9公里/小時）