畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)-基于北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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)，通過電路轉(zhuǎn)化成TTL電平供單片機(jī)處理，另一方面，通過將接收的信息，利用MAX232轉(zhuǎn)化成串行數(shù)據(jù)、通過串口連接到PC機(jī)，在PC機(jī)上通過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)間長短不一，越空曠的地帶，提取定位信息速度越快，并且精度越高。【關(guān)鍵詞】GPS、BDS/北斗、定位、授時(shí)、海拔前言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），第四就是由我國的BeiDouNavigationSatelliteSystem（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)、車輛定位、以及國家軍事安全的引導(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、高精度和無需人工測量等的特點(diǎn)。伴隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和經(jīng)濟(jì)全球化的飛躍發(fā)展，從美國政府宣布取消SA政策開始，全球加大了GPS在民用信號(hào)精度的重視，國防建設(shè)、社會(huì)發(fā)展與國民經(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GPS導(dǎo)航系統(tǒng)無論在國外還是國內(nèi)，利用率越來越高，帶動(dòng)了一定程度上的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。可見，開發(fā)屬于中國本土的定位系統(tǒng)不容克緩，也對北斗衛(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理論模型圖2-1衛(wèi)星定位原理圖美國、俄羅斯、歐盟、等國家大部分采用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，通過不斷的完善與升級(jí)增加了10個(gè)衛(wèi)星觀測站為基礎(chǔ)的GPS，從而得到了G730體系也就是后來所使用的WGS84升級(jí)，到了1996年的時(shí)候，由美國的的國家防衛(wèi)部門NationalImageryandMappingAgency(NIMA)在原有的坐標(biāo)系統(tǒng)上修改并通過(U.S.DepartemtofDefense,DoD)建立了一個(gè)新的參考坐標(biāo)體系。GPS的衛(wèi)星所測量到的數(shù)據(jù)時(shí)以G來表示，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)觀測周期GPS所用的時(shí)間。這樣就由原來的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，不過后期國內(nèi)也建立了屬于中國的坐標(biāo)系大同小異如圖2-2所示。圖2-2WGS-84坐標(biāo)系由空間解析幾何可知，在一個(gè)三維直角坐標(biāo)系中，任何一個(gè)點(diǎn)的位置都可以通過建立起來的三個(gè)坐標(biāo)X、Y、Z來得到確定。在理想情況下，當(dāng)我們通過計(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t變量重新建立起一個(gè)三元方程組，通過幾何解析知識(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)刻太空中的衛(wèi)星位置都是確定的，只要根據(jù)用戶在地球上的任何地方都能看到至少三顆衛(wèi)星，并且能夠測得用戶和它們的距離，就可以通過以上方法接觸自身的具體坐標(biāo)，不過這是需要在太空中建立衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，合理化設(shè)計(jì)衛(wèi)星軌道分布。具體分布和計(jì)算如圖2-3所示：圖2-3空間幾何計(jì)算方法3.設(shè)計(jì)總體方案3.1系統(tǒng)框圖系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-1所示圖3-1系統(tǒng)框圖本設(shè)計(jì)主要有四大部分組成；電源系統(tǒng),北斗接收模塊，人機(jī)顯示，PC機(jī)部分。3.2電源部分電源采用USB接口供電，單片機(jī)控制部分同樣也是+5V供電，倆個(gè)模塊同時(shí)采用與一個(gè)供電系統(tǒng)，節(jié)約了成本，也給設(shè)計(jì)電路帶來了方便。同時(shí)也方便安裝于行程記錄儀，電腦接口，以及各種IPAD電器接口等。采用+5V供電，同時(shí)輸入+5v，UM220-III-3采用3.7V供電，通過板子上的LM317穩(wěn)壓芯片進(jìn)行供電。3.3北斗模塊功能介紹：本設(shè)計(jì)采用由2014年和星通科技（北京）有限公司發(fā)布的北斗三代。該公司設(shè)計(jì)的UM220-III-N是一款北斗/GPS雙模式系統(tǒng)的模塊，主要運(yùn)用于車輛行駛導(dǎo)航、給與一定時(shí)間反饋信號(hào)及其監(jiān)控功能，對手持通信可便捷攜帶的設(shè)備等也具有一定程度上的使用率。升級(jí)之后的UM220系列模塊的第三代是UM220-III采用的芯片是采用的是自主開發(fā)的GNSSSoC芯片——(HumbirdTM)。該芯片的最大特點(diǎn)是尺寸非常小，目前是國內(nèi)市場上完全國產(chǎn)化的北斗衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收模塊，它的優(yōu)點(diǎn)在于功耗更低于其它同類產(chǎn)品、長時(shí)間工作、價(jià)格低、集成度更高等。相對來說對于要求精小尺寸和節(jié)能環(huán)保方面的應(yīng)用更大更廣。UM220-III-N的模塊如圖3-3:圖3-3北斗模塊UM220-III模塊采用卡爾曼濾波等優(yōu)化算法以及GNS多個(gè)系統(tǒng)的融合，可以勝任各種復(fù)雜環(huán)境，變現(xiàn)出出色的捕獲與蹤能力以及非?？煽康倪B續(xù)定位結(jié)果。UM220-III經(jīng)過1萬小時(shí)以上的實(shí)驗(yàn)室條件測試和實(shí)際道路測試，超過1萬公里實(shí)際道路驗(yàn)證，為用戶提供一流的安全的舒適的導(dǎo)航、定位體驗(yàn)。UM220-III可以提供高精確度的1PPS輸出，授時(shí)精度，優(yōu)于20ns。支持單星授時(shí)，可由用戶任意配置授時(shí)模式。具有人性化的設(shè)計(jì)。完全滿足電力同步、電信基站等精密授時(shí)應(yīng)用場合。尺寸小、重量超輕巧低功耗（小于120mW），無論是單系統(tǒng)單獨(dú)定位還是多系統(tǒng)聯(lián)合定位靈敏度都是很高的。設(shè)計(jì)UM220-III模塊采用和星通Ultra-Sense高靈敏度設(shè)計(jì)，并且能夠在弱信號(hào)條件下提供優(yōu)異的捕獲、跟蹤靈敏度，以及保持接收機(jī)定位始終保持在連續(xù)性和可靠性。RhythmSleep超低功耗設(shè)計(jì)，主要通過動(dòng)態(tài)調(diào)整工作狀態(tài)進(jìn)行部分休眠，確保在不需要運(yùn)行的部分可以休眠，需要運(yùn)行的模塊以超低功耗運(yùn)行，適于對供電要求嚴(yán)格的便攜移動(dòng)終端的應(yīng)用。兼容主流GPS模塊，節(jié)省替換成本。UM220-III模塊幾乎兼容國際上的所有GPS模塊，它的表貼封方式方便了原位替換GPS模塊，在一定程度上節(jié)省用戶設(shè)計(jì)、生產(chǎn)成本提高原有電路的利用性。3.4顯示部分方案一：采用傳統(tǒng)七段LED數(shù)碼顯示，優(yōu)點(diǎn)是發(fā)光強(qiáng)，但功耗也大，電路復(fù)雜，而且顯示的內(nèi)容少效果不好。方案二：采用LCD1602較小型液晶屏顯示，它的功耗非常低采用2-3V供電即可，可以適應(yīng)較為艱苦的工作環(huán)境中抗干擾能力突出，且無需任何外圍電路驅(qū)動(dòng)接口非常簡單明了。但不夠直觀，只能顯示字符串，不能顯示漢字以及描繪曲線等。方案三：本文采用具有128×64像素點(diǎn)陣，同時(shí)帶有ST7500漢字庫的圖形液晶顯示模塊顯示。能夠很出色的顯示完整的16*16像素型的漢字字符，通過輸入在內(nèi)置中的8192個(gè)中文漢字（16X16點(diǎn)陣），以及128個(gè)字符（8X16點(diǎn)陣）組成的點(diǎn)陣顯示。內(nèi)部的RAM（GDRAM）可以直接與CPU接口相接無需外圍電路輔助，提供多種界面供微機(jī)查詢處理等。并行、串行同時(shí)都為8位數(shù)據(jù)的連接方式。具有多種輔助功能：如動(dòng)態(tài)圖像顯示、畫面的移位、以及光標(biāo)的閃爍和睡眠待機(jī)等低功耗模式。

綜合以上三種顯示分析得到結(jié)論：第三種方案更為適合。12864外形如圖3-4所示圖3-412864外形圖各引腳功能說明如圖3-5圖3-5讀寫時(shí)序如圖3-6所示圖3-6讀寫時(shí)序圖3.5控制部分在琳瑯滿目的51系列單片機(jī)中，國內(nèi)STC

公司所研發(fā)的1T增強(qiáng)系列更具有市場競爭力，因他不但和MS-51指令經(jīng)過合適的內(nèi)部資源按照用戶需要的分配可以移植原來的控制需要操作的對象碼等，并借助于非常大的FLASH的制造工藝具有大容量RAM，本次設(shè)計(jì)采用的主要控制單元是近幾年STC較為成功與典型的的1T運(yùn)行速度的12C5A60S2單片晶體控制單元，擁有60K的內(nèi)部處理速度FLASHROM工藝技術(shù)。這種的高科技水平技術(shù)給用戶設(shè)計(jì)時(shí)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的單元在設(shè)置方式有快速的擦除數(shù)據(jù)、改變程序內(nèi)容等優(yōu)勢，給使用的技術(shù)人員帶來了在時(shí)間上與腦力上以及開發(fā)上的靈活應(yīng)用。而且STC的單片機(jī)還可以支持RS232形式的串口程序錄入方式等。很明顯的可以看出，利用單片機(jī)作為控制單元給開發(fā)人員的同時(shí)帶來了在燒錄代碼形式的方便并且在開發(fā)控制對象的時(shí)間也節(jié)約了許多。在安全方便，可以對開發(fā)者的代碼進(jìn)行程序加密和硬件保護(hù)等措施，又可以很好地保護(hù)了研發(fā)人員的的勞動(dòng)成果。選用STC12C5A602S增強(qiáng)版單片機(jī)的理由：降低開發(fā)成本，方便時(shí)效可靠等，可以滿足本論文設(shè)計(jì)要求。DIP封裝單片機(jī)外形管腳如圖3-7所示圖3-7DIP封裝單片機(jī)外形各引腳功能如圖3-8所示：圖3-8功能引腳圖4.硬件電路4.1UM220-III-N原理圖如圖4-1圖4-1UM220-III-N原理圖4.2單片機(jī)及顯示電路如圖4-2所示圖4-2單片機(jī)及顯示4.3制作過程由于接收芯片采用的是表面貼裝工藝，在焊接的時(shí)候不管是溫度的控制還是焊接的時(shí)常都提出了較高的要求。因此本次焊接的工藝采用了熱風(fēng)槍焊接該芯片，在使用熱風(fēng)槍焊接工藝的時(shí)候要結(jié)合該芯片的電氣規(guī)則進(jìn)行操作。溫度設(shè)置在600-700°C之間，保持與焊接對象的距離在1CM左右，用鑷子固定住，左右搖晃動(dòng)作，時(shí)長10S左右。對于其他DIP封裝形式的元器件采用烙鐵進(jìn)行安裝，由于是純手工制板，也給電路帶了點(diǎn)問題，需要花時(shí)間檢測每條電路節(jié)點(diǎn)是否正常。對于單片機(jī)晶體振蕩器的安裝也需要特別注意，由于布線等工藝問題，需要考慮到高頻干擾或者來自外界的信息擾動(dòng)等，采用補(bǔ)償電容方式進(jìn)行啟動(dòng)，因此在安裝電容和晶體振蕩器的時(shí)候需要非?？拷鼏纹瑱C(jī)，這樣才能保證安全可靠的運(yùn)行。注意：1.為防止模塊焊接中出現(xiàn)脫落，請不要將模塊設(shè)計(jì)在板子背面焊接，即最好不要經(jīng)歷兩次焊接循環(huán)。2.焊接溫度的設(shè)置取決于產(chǎn)品工廠的諸多因素，如主板性質(zhì)、錫膏類型、錫膏厚度等，請同時(shí)參考相關(guān)IPC標(biāo)準(zhǔn)以及錫膏的指標(biāo)。3.由于有鉛焊接溫度相對較低，若采用此焊接方式，請優(yōu)先考慮板子上的其他元器件。焊接溫度曲線如圖4-3所示圖4-3焊接溫度曲線5.數(shù)據(jù)分析5.1NMEA0183協(xié)議簡介美國、俄羅斯、歐盟、中國采用的衛(wèi)星數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸協(xié)議均是NMEA0183體系協(xié)議，該協(xié)議的制定是由USA國家海洋NMELA開發(fā)維護(hù)并由美國向全球發(fā)布沒有保密的數(shù)據(jù)格式。剛開始主要應(yīng)用在軍事航海船只、導(dǎo)航安全以及在到較遠(yuǎn)地區(qū)時(shí)雙方之間所使用的關(guān)于電子設(shè)備之間的通信往來。目前全球大部分的衛(wèi)星接收設(shè)備終端都是按照NMEA0183協(xié)議進(jìn)行信號(hào)的解析與使用。它定義在9600波特率的傳輸時(shí)間上進(jìn)行衛(wèi)星數(shù)據(jù)的發(fā)送以及詳細(xì)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，包括時(shí)間上，以及詳細(xì)的傳輸信號(hào)的組成方式等。以NMEA0183的協(xié)議傳輸?shù)膬?nèi)容是按照“完整一段話的”的方式為基礎(chǔ)發(fā)送的數(shù)據(jù)，每個(gè)"句子"的結(jié)構(gòu)如圖所示，假如該“句子”的發(fā)送的內(nèi)容值錯(cuò)誤或者無效，接收終端將會(huì)將對應(yīng)接收的信號(hào)做無效處理，繼續(xù)接收新的電信息。但相對應(yīng)的"."仍需被發(fā)送。格式如圖5-1所示。圖5-1協(xié)議數(shù)據(jù)格式該協(xié)議同樣有自己的編譯技術(shù)，所謂的編譯技術(shù)是研究如何將一種表達(dá)方式的語言或者數(shù)字符號(hào)(稱作源語言)通過一定的手段轉(zhuǎn)換成另一種可以供編譯者使用的符號(hào)或者語言(稱作目標(biāo)語言)的等價(jià)過程的程序。這個(gè)過程主要有四個(gè)階段，包括詞法的分析、語法的分析、語義的分析與目標(biāo)代碼的生成幾個(gè)階段，構(gòu)成如圖5-1所示圖5-1編譯過程5.2可行性的分析從對NMEA0183協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)的分析中結(jié)果中，很容易的會(huì)發(fā)現(xiàn)凡是符合NMEA0183協(xié)議中具有GPS報(bào)文功能與高級(jí)程序語言之間的關(guān)系很密切，大部分存在如下共性：都由字符串或者字符組成，字符或字符串是GPS構(gòu)成報(bào)文與高級(jí)語言程序的最原始最基本的單位。并且結(jié)構(gòu)相似，單詞的形式出現(xiàn)，并且這些詞都是由字符或者字符串構(gòu)成。再由字符或者字符串組的單詞組成語句。最后形成的報(bào)文或程序由這些單詞或者語句構(gòu)成。語句的存在并無二義，并且上下文中不存在無關(guān)的語法解析對它們進(jìn)行描述。正式由于以上的幾點(diǎn)的共同性質(zhì)存在，我們可以充分利用編譯的技術(shù)水平對符合NMEA0183協(xié)議接收的信息中所含報(bào)文進(jìn)行分析與解析。從上世紀(jì)20年代到50年代之間，正是由于編譯技術(shù)的出現(xiàn)，并且通過幾代人的完善。當(dāng)今編譯技術(shù)可以說是已經(jīng)發(fā)展到非常成熟的階。對于NMEA0183協(xié)議進(jìn)行解析過程中，利用使用此技術(shù)將可以非常有效地正確的對解析的性能進(jìn)行可靠的分析與控制。詞法分析:詞法的討論與分析一般由具有掃描功能的程序模塊完成。該具有掃描功能的程序模塊會(huì)將GPS發(fā)送的字符串分解成單詞記號(hào)，經(jīng)過對圖5-1中協(xié)議框架的分析，基本上我們將定義出(如"＄"、"GPG2GA"、"GPRMC"、","、"3"、"<CR><LF>")保留字的、地址、值和校。四種類型的以字符組成的單詞形式的出現(xiàn)在協(xié)議中。設(shè)計(jì)了能識(shí)別并確定由接收到的信號(hào)的單詞有窮自動(dòng)DFA性。如圖5-2所示.圖5-2中協(xié)議框架的分析5.3協(xié)議語句分析參考衛(wèi)星定位總站發(fā)布的文件，（CFGNMEA語句中的nmeaVer為V30），nmeaVer為V40的版本。請nmeaVer為h41的版本我們需要請參考《車載終端用北斗導(dǎo)航模塊數(shù)據(jù)接口規(guī)范》。注意：下面章節(jié)所出現(xiàn)的語句的消息格式適用對在NMEA3.0基礎(chǔ)上，而延伸擴(kuò)展出來的北斗相關(guān)語句的形式版本。例如：$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh<CR><LF>

包含LORAN

ID的地理位置信息命令，LCGLL

是報(bào)告位置信息

例如：$LCGLL、<1>、<2>、<3>、<4>，<5>

<CR><LF>

推薦的定位信（RecommendedMinimumSpecificGPS/TRANSITData（RMC））例如$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh<CR><LF>GSA當(dāng)前衛(wèi)星信息（GPSDOPandActiveSatellites）$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7><CR><LF>GSV可見的衛(wèi)星信息GPSSatellitesinView$GPGSV,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,?<4>,<5>,<6>,<7>,<8><CR><LF>VTG地面的速度信息TrackMadeGoodandGroundSpeed$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh<CR><LF>5.4PC機(jī)軟件測試采用CTD測試軟件對模塊進(jìn)行測試。系統(tǒng)框圖如圖5-4所示圖5-4PC機(jī)測試框圖初始化界面如圖5-5所示圖5-5系統(tǒng)界面配置CDT軟件，包括串口號(hào)，波特率等。UM220出廠默認(rèn)9600。單擊receive—edit即可配置，界面如圖5-6所示圖5-6初始化配置星座圖，顯示當(dāng)前接收衛(wèi)星信號(hào)數(shù)量如圖5-7所示圖5-7星座圖追星信噪比如圖5-8所示圖5-8信噪比而且還提供了豐富UM220進(jìn)行配置?？膳渲媚K工作的系統(tǒng)（GPS,BD,GPS+BD），采用AT指令。比如配置不輸出GGA消息，或者其他語句的控制等，給開發(fā)者帶了非常大的便利在控制臺(tái)界面輸入。如圖5-10所示圖5-10控制臺(tái)首先GGA對應(yīng)的ID為00，不輸出就是輸出的頻率為0（頻率計(jì)算詳見下圖），指令就為$CFGMSG,0,0,0如果想要讓GGA返回到每秒輸出1條的指令就為：$CFGMSG,0,0,1輸入指令的地方會(huì)下圖中畫圈的位置，輸入完整的指令后按回車鍵就可以將指令輸入到模塊了。如配置模塊只輸出GNRMC語句（配套的地圖軟件需要用到），分別輸入一下四條指令：$CFGMSG,0,0,0$CFGMSG,0,1,0$CFGMSG,0,2,0$CFGMSG,0,3,0此時(shí)可通過ASIC碼查詢串口觀察輸出語句，如果沒有出錯(cuò)的話，此時(shí)模塊只輸出GNRMC語句。此時(shí)如果用CDT軟件觀察搜星等情況時(shí)，界面會(huì)不出現(xiàn)任何數(shù)據(jù)，因?yàn)榻缑嫘枰臄?shù)據(jù)被禁止輸出了。6誤差分析由于北斗全球定位系統(tǒng)尚未全部構(gòu)建完成，對于定位精度還有極大的提高空間。大部分分析的數(shù)據(jù)從比較廣闊的地方得到，如天臺(tái)和操場，未進(jìn)行有較多障礙物的測試。對于單片機(jī)所處理的數(shù)據(jù)存在誤差，相當(dāng)于接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)是一致的，這種多徑誤差帶來的也是有一定的誤差，目前也無法避免。以及信號(hào)在傳送過程中所遇到的電離層、對流層所帶來的干擾，產(chǎn)生的誤差等。7系統(tǒng)展望本系統(tǒng)基本完成了GPS所有的功能，可以說是完全可以替換GPS所在的應(yīng)用場所。具有廣闊的市場前景和意義。8總結(jié)本次設(shè)計(jì)從選題到完成經(jīng)歷了漫長的階段，聽取了老師和同學(xué)們的建議。在學(xué)習(xí)衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)中遇到較多問題，而又比較少人在學(xué)這個(gè)，只能求助于網(wǎng)上以及老師。在這個(gè)過程中，我學(xué)會(huì)了許多解決問題的思路，獨(dú)立思考，以及敢于實(shí)踐等，面對新的領(lǐng)域，新的協(xié)議，從理解到整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)建，都投入了許多的時(shí)間和精力，也收獲到新知識(shí)新體會(huì)。致謝兩年的本科學(xué)習(xí)生涯接近尾聲，此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，特別需要感謝潘美老師一路下來的指導(dǎo)和幫助，才能讓我順利的完成此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)。參考文獻(xiàn)[1]http://www.nmea.org/.NMEA0183StandardForInterfacingMarineElectronicDevices[EB/OL],Version2.30,March1,1998.[2]馮博琴,馮嵐等譯、(美)KennethC.Louden著,編譯原理及實(shí)踐[M],第1版,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:1218.[3]IntelCorporation.IntelPXA255ProcessorDeveloper’sManual[S].March2003..[4]KodamataniH，SaitoK，NiinaN，etaL.SimpLeandsensitivemethodfordeterminationofgLycoaLkaLoidsinpotatotu-bersbyhigh-performanceLiquidchromatographywithchemi-Luminescencedetection[J].2005[5]洪大永.GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用[M].廈門:廈門大學(xué)出版社,1998.[6]劉瑞華.MCS-51單片機(jī)與GPS-OEM板的串行通信[J].電訊技術(shù),2004[7]吳崇善.正確認(rèn)識(shí)和應(yīng)用“北斗一號(hào)”導(dǎo)航定位系統(tǒng)(二)[J].當(dāng)代通信,2004[8]李慶利,薛永祺,施鵬飛.無陀螺DR及其與北斗組合導(dǎo)航的融合算法[J].計(jì)算機(jī)工程,2006[9]ProcIEEEIntConfonMulti2SensorFusionandIntegrationforIntelligentSystem.LasVegas,1994:[10]劉曉,等.基于單片機(jī)采集GPS數(shù)據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì).青島科技大學(xué)學(xué)報(bào),2006,2.Theprecisetimingandpositioningsystem/BDSDesignandApplicationElectronicandinformationengineering,CollegeofelectronicandInformationEngineering118552014015ShenggdiYangguidanceteacherMeiyingPan[Abstract]Objective:toextractthelatitude/longitude/time/date/time/speed/speedinformationoftheBeidousatellitesystem.Methods:usingcheapandmeettherequirementsofMCS-51singlechipmicrocomputer,throughthecircuitintoTTLlevelforthemicroprocessor,ontheotherhand,bythereceivedinformation,useMAX232intoserialdata,throughtheserialportisconnectedtothePC,PCthroughtheUNICOREControl&displaysoftwareviewanddisplaystheinformation.Results:toachievetheaboveinformationextractionanddisplayanddisplaydatainthePCmachine,thecompletionoftheapplicationoftheBeidoupositioningmoduleandresearch.Conclusion:inindoorandoutdoorlocalizationforvaryinglengthsoftime,moreopenzone,extractlocationinformationspeedfasterandfaster,andtheprecisionishigherandhigher.[Keywords]GPS,BDS/,BeidouPositioning,timing,altitude附件1部分核心程序//======================================================================//main.C//======================================================================//作者:楊聲弟//QQ:1348889693//工程名稱： DBS/北斗模塊測試程序//文件名稱：main.c//功能描述： GPS/北斗模塊接收定位信息，在LCD上顯示//組成文件： main.cLCD.cGPS.cdisplay.c//頭文件：LCD.hDBS.hdisplay.h//程序分析： DBS/北斗模塊通過串口向單片機(jī)發(fā)送固定格式的數(shù)據(jù) #include<reg52.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include"GPS.h"#include"LCD.h"#include"display.h"#defineMainClk11059200#defineBaud48004800#defineBaud96009600sbitled1=P2^4;//接收數(shù)據(jù)指示燈sbitled2=P2^5;//--RMC數(shù)據(jù)有效指示燈sbitled3=P2^6;//--#defineREV_YESled1=1#defineREV_NOled1=0#defineRMC_YESled2=1#defineRMC_NOled2=0#defineGGA_YESled3=1#defineGGA_NOled3=0charxdatarev_buf[80];//接收緩存ucharxdatarev_start=0;//接收開始標(biāo)志ucharxdatarev_stop=0;//接收停止標(biāo)志ucharxdatagps_flag=0;//GPS處理標(biāo)志ucharxdatachange_page=0;//換頁顯示標(biāo)志ucharxdatanum=0;//externGPS_INFOGPS;//在display.c中定義，使用時(shí)要加externvoidUart_Init(void){ TMOD=0x21; //00100001 PCON=0X00; TH0=0x3c; TL0=0xb0;//波特率修改，根據(jù)不同的波特率進(jìn)行修改//12T模式RELOAD=256-INT(Fosc/Baud/32/12+0.5)//1T模式RELOAD=256-INT(Fosc/Baud/32+0.5) TH1=256-(MainClk/Baud9600/32/12); TL1=TH1; //0xFA48000xFD9600 TR1=1;//開啟定時(shí)器1 REN=1;//允許接收數(shù)據(jù) SM0=0; SM1=1; TI=0; RI=0; EA=1; ES=1; ET0=1;}/****************************************主函數(shù) /****************************************/voidmain(void){ ucharerror_num=0; Uart_Init(); Lcd_Init(); //初始化LCD GPS_Init(); rev_stop=0; REV_NO; while(1) { if(rev_stop)//如果接收完一行 { TR0=1;//開啟定時(shí)器 REV_YES; if(change_page%2==1)//換頁 { if(GPS_GGA_Parse(rev_buf,&GPS))//解析GPGGA { GGA_YES; GPS_DisplayTwo();//顯示第二頁信息 error_num=0; gps_flag=0; rev_stop=0; REV_NO; } else { error_num++; if(error_num>=20)//如果數(shù)據(jù)無效超過20次 { GGA_NO; error_num=20; GPS_Init();//返回初始化 } gps_flag=0; rev_stop=0; REV_NO; } } else {////描述:定時(shí)中斷，2*5秒鐘換一次顯示頁面//***********************************************************************voidtimer0(void)interrupt1{ staticucharcount=0; TH0=0x3c; TL0=0xb0; count++; if(count>=200)//2*5秒鐘 { count=0; change_page++;//換頁 if(change_page>=10) change_page=0; change_page=0; } }voidUart_Receive(void)interrupt4{ ucharch; ES=0; if(RI) { ch=SBUF; if((ch0=='$')&&(gpsflag==0)) { rev_start=1; rev_stop=0; } if(rev_start==1) { rev_buf[num++]=ch; if(ch=='\n')//如果接收到換行 { rev_buf[num]='\0'; rev_start=0; rev_stop=1; gps_flag=1; num=0; } } } RI=0; //RI清0，重新接收 ES=1; }//***************************************************//**解析部分**//***************************************************#include"GPS.h"#include"LCD.h"#include<string.h>ucharcodeinit1[]={"北斗/DBS時(shí)鐘系統(tǒng)"};ucharcodeinit1[]={"BASE-MCUGPS終端"};ucharcodeinit2[]={"電子信息學(xué)院"};ucharcodeinit2[]={"畢業(yè)設(shè)計(jì)"};ucharcodeinit2[]={"福建師范大學(xué)福清分校"};ucharcodeinit3[]={"北斗/DBS初始化.."};ucharcodeinit4[]={"搜索定位衛(wèi)星"};staticucharGetComma(ucharnum,char*str);staticdoubleGet_Double_Number(char*s);staticfloatGet_Float_Number(char*s);staticvoidUTC2BTC(DATE_TIME*GPS);voidGPS_Init(void)基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究