基于51单片机的GPS定位系统的设计毕业设计 - 图文(4)

2.3 GPS模块的主要技术参数

⑴.工作电压：3.5～5V直流。 ⑵.接收灵敏度：-159dBm。 ⑶.体积大小：25.4×25.4×7 mm。 ⑷.模块重量：7克。 ⑸.定位精度：<3m ⑹.系统内存：4MB

2.4 GPS定位系统的组成部分

⑴ 空间部分

GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。

⑵ 地面控制系统

地面控制系统由监测站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天线（Ground Antenna）所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。

⑶ 用户设备部分

用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号

后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器，现有单频与双频两种，但由于价格因素，一般使用者所购买的多为单频接收器。

2.5 GPS定位的流程

⑴.搜索可用卫星，接收卫星信号，与卫星信号同步，提取导航电文信息。 ⑵.从导航电文中获取计算位置所需的信息，这些信息应该包括时钟信息和星历等数据。

⑶.计算卫星的准确位置，这包括计算卫星的高度和方位角，从而进行必要的对流层校正。

⑷.计算伪距，并进行电离层校正等。

⑸.重复上述过程，对所有可用卫星进行相应的计算。

⑹.进行其他必要的校正，例如根据卫星信号到达GPS接收机的时间，校正地球旋转所造成的卫星位置的偏差。

⑺.根据定位原理，计算出GPS接收机的初始位置，并将其转换成所需的坐标格式进行显示或输出。

⑻.加入闰秒和UTC（标准世界时）时间补偿计算当前精确的时间。 （9）分析可用卫星的信息，计算最好的DOP(Dilution of Precision)，进行选星，并计算和修正GPS接收机的位置，给出GPS接收机的三维坐标和准确的时间信息。

2.6 GPS定位系统的特点

1 、定位精度高

应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7， 1000KM可达10-9。在300-1500m工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面 位置误差小于1mm。

2 、观测时间短

随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20 分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观 测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。

3、 测站间无须通视

4 、可提供三维坐标经典大地测量将平面与高程采用不同方法分别施测。GPS可同时精确测定测站点的三维坐标。 目前GPS水准可满足四等水准测量的精度。

5、 操作简便

随着GPS接收机不断改进，自动化程度越来越高，有的已达“傻瓜化”的程度；接收机的体积 越来越小，重量越来越轻，极大地减轻测量工作者的工作紧张程度和劳动强度。 使野外工作变得轻松愉快。

6、全天候作业

目前GPS观测可在一天24小时内的任何时间进行,不受阴天黑夜、起雾刮风、下雨下雪等气候的影响。

7、功能多、应用广

GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度可达0。1M/S，测时 的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。

第三章 硬件连接电路

3.1 电路设计要求与目的

1、在液晶屏上显示，接收到的GPS定位信息，只显示纬度、经度、高度、时间、定位有效信息。

2、了解GPS定位原理，学会使用GPS接收系统，掌握NMEA-0183数据格式。 3、掌握8250工作原理及编程控制。

4、掌握液晶显示模块与单片机接口及编程方法

3.2 电路设计原理

GPS模块接收卫星的多颗卫星的定位信息，进行处理后按一定的格式输出串行数据，8050实现串并转换，通过总线与单片机通信。

GPS接收模块默认设置输出为：（参照GPS接收模块文档） $PFST，NMEA，E003，4800 在实验中需设置输出为：

$PFST，NMEA，2000，即只输出$GPGGA格式，格式为：

$GPGGA,hhmmss.dd,xxmm.dddd,,yyymm.ddd,，v，ss，d.d，h，h，M,g，g，M，a.a，xxxx*hh

hhmmss.dd 世界协调时（UTC ）

hh：时；mm：分；ss：秒；dd：秒（小数部分） xxmm.dddd 纬度

xx：度；xm：分；dddd：十进制分（小数部分） 北纬N/南纬S yyymm.dddd 经度

yyy：度；mm：分；dddd：十进制分（小数部分） 东经E/西经W V 定位指示

0：未定位 1：GPS 定位 SS 使用到的卫星数量：0~12 颗 d.d HDOP 水平方向定位精度阀值 h.h 天线高度（相对于海平面） M NULL

g.g NULL M NULL a.a NULL xxxx NULL *hh hh：校验和

从GPGGA输出信息中提取实验中的数据，显示在液晶屏上。

3.3 GPS与单片机、LCD的电路连接

1电路连接原理框图

2.实物连接图

百度搜索“70edu”或“70教育网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，70教育网，提供经典综合文库基于51单片机的GPS定位系统的设计毕业设计 - 图文(4)在线全文阅读。