导航卫星信号接收装置的嵌入式编程

合集下载

卫星导航系统接收机原理与设计——之一(上）

Satelliteclassroom卫星课堂卫星导航系统接收机原理与设计——之一(上）+刘天雄第二十四讲概述 Receiver overview全球卫星导航系统简称GNSS（Global Navigation Satellite System）系统，由空间段SS（space segment）、地面控制段CS（control segment）以及用户段US（user segment）三个部分组成，其中用户段US就是咱们手里拿的接收机。

空间段SS的每颗导航卫星连续播发无线电导航信号，简称为SIS信号（Signals In Space），通常是L频段无线电信号，载波信号调制有周期数字码（periodic digital code）和导航电文（Navigation message），周期数字码又称为伪随机噪声测距码，简称PRN（pseudo-random noise code）码。

卫星导航系统定位的基本原理是单向到达时间测距，简称TOA（Time Of Arrival）原理,接收机通过解调导航信号的电文得到卫星的位置坐标，通过测量导航信号从卫星到接收机的传播时间来测距，以导航卫星为球心，信号传播的距离为半径画球面，用户接收机一定在球面上，当接收机分别测量出与四颗导航卫星之间的距离时，四个球面相交于一个点，即用户接收机的位置坐标，如图1所示。

如果是导航仪，接收机根据位置坐标和数字地图的映射关系，可以把定位结果映射到数字地图上，在显示屏上给出地址信息。

根据不同的应用场景，卫星导航接收机可以设计成多种不同状态，从单频（single-frequency）到多频（multi-frequency）、从单系统（single -constellation）到多系统（multi-constellation）、从专业测量型（survey）到一般车载导航型（automotive applications），设计接收机时还需要考虑信号带宽（signal bandwidth）、信号调制（modulation）、伪码速率（code rate）等技术指标，权衡工作性能（performance）、成本（cost）、功耗（power consumption）以及自主性（autonomy）等要求。

基于Windows CE的嵌入式GPS数据采集系统设计

２ｏ１１１．ｏ
ｌｓ００｜ｏｔＴＳ＆Ｓｏｕｔｏｌｉｎ
０引言
ＧＳ全球卫星定位导航系统（ｌｂｌｏｉｏｉｇＰＧｏａＰｓｉｎｎｔ
卫星导航的基带处理，而ＤＳＰ主要完成可见卫星的预测，载波环和码环的环路控制以及后续的导航定位解算等功能。本文采用Ｇａｍｉ司ＧＰ５ｒｎ公Ｓ１Ｌ型接收机，它遵循ＮＭＡ一１３标准协议。ＧＰＥ０８Ｓ接收机将收到的原始信息
，
ａａｄｓｌｙ．ｓｄｓｉｓｇｏｏｍｎ—ｍａｈｎｉｐｌｙｉｅｆｃＩｍｅｔｔｅｒｑｉｅｎｓｔａａｓｌｙｔｅｄｔｉｐａＢｅｉｅ，ｔｄｅｉｓａｇｄｈｕａｎｃｉｅｄｓａｎｔｒｅｔａｅｓｈｅｕｒｍｅｔｈｔｉｃｎｄｐａｔｉｈ
串口类创建好之后，我们需要对ＧＳ接收的数据Ｐ
２３用ＥＣ．Ｖ实现对ＧＰ数据的处理和显示Ｓ
２３１串口通信．．
ＧＳ收机被设计成标准串口设备，ＧＳ接收模Ｐ接Ｐ
块将接收到的信息通过串口发送给处理器，我们只需以ＷｉＡＩｎＰ的方式打开串口接收串口信息。在Ｗｉｄｗｓｎｏ下
．
ｂａｅｉｄｏｓＣＥｍｂｅｄｄｏｒｔｎｙｔｍｓｄｏｎＷｎｗｅｄｅｐｅａｇｓｓｅｉ
．
ＩｒｃｉｅｈｒｉａｆｒａｏｏｔｅｓｔｌｔｓｇｔｅＧＰｔｅｅｖｓｅｏｇｎｉｏｍｔｎｆｍａｅｉｅｕｉＳｔｉｌｎｉｒｈｌｎｈ

基于FPGA与DSP的嵌入式GNSS接收机设计

⑥
２１ＳｉＴｃ．ｎｒ．０ｃ．ｅｈＥｇｇ１
基于ＦＧ与ＤＰ的嵌入式ＰＡＳＧＳＮＳ接收机设计
．
杨树伟张
冰胡
锐
（江苏科技大学电子信息学院镇江２２０；，１０３北京耐威集思系统集成有限公司北京１０２），００９
第１１卷
第２７期
２１年９月０１
科
学
技
术
与
工
程
Ｖｏ．１Ｎｏ７Ｓｐ．２０１１１．２ｅ１
１７ — １１（０１２－６３０６１８５２１）７６４－６
ＳｃｅｃｃｎｏｏｙｎｇｎｅｉｇｉｎｅＴｅｈｌｇａｄＥｎｉｅｒｎ
摘
要
随着ＧＳ收机应用的不断深入，ＮＳ接其对系统功耗、体积等性能的要求越来越高。大规模集成电路芯片如现场可编
程逻辑门阵列（ＰＡ）高速数字信号处理器（Ｓ）ＦＧ和ＤＰ等在嵌入式ＧＳ收机设计中得到广泛应用。卫星信号数字处理是接ＮＳ接收机的核心部件之一，出了一种基于ＦＧ提ＰＡ与ＤＰ模块化的嵌入式接收机的基带信号处理系统设计。利用ＦＧＳＰＡ完成基带相关器的设计，并由ＤＰ实现卫星信号的信号处理和定位导航解算。通过静态测试试验，明所设计的ＧＳ收机具有体Ｓ说ＮＳ接
各种观测量进行实时快速的处理，现定位解算，实最后向用户输出接收机的位置、速度、间信息。时

基于嵌入式系统的GPS导航定位系统设计

的ｎｃｎｒｓ，ｓａｎｓｓ，ｓａｎｃｓ，ＷＥ，ＤＭ，ＵＱＳＫ，ＬＱＤＭ，ＥＣ
ＳＬＣＫ脚与￥Ｃ４０的存储控制器相连，０Ａ２３２１Ａ一１，
Ｂ０Ｂ分别与系统的数据总线的ＡＤ【６０相Ａ，Ａ１ＤＲ２：］连。ＬＤ模块的ＨＳＮ，ＳＮ，ＥＢＣＫ及数据ＣＹＣＶＹＣＤＮ，Ｌ
『１国军．向电信应用的嵌入式Ｌｎｘ研究６赵面ｉｕ
［．士论文．州：江大学．０５（）ＤＪ硕杭浙２０，．３
［１张积红，７吴
强．入式Ｌｎｘ研究及其在嵌ｉｕ
ＡＭ的移植［．知识与技术，０５（８．ＲＪ电脑］２０，）０
【文章编号】１７ — ｏｘ（ｏ２ｏ — ００６８ｚｚ１）５０５ — ４１１
基于嵌入式系统的ＧＳＰ导航定位系统设计
聂
（建农林大学福
虹
福州３００）５０２
机电工程学院，福建
［摘
要］在分析当前的ＧＳＰ导航定位系统发展状况的基础上，提出了以ＡＭ微处理器￥Ｃ４０Ｒ３２１Ａ为
★［收稿日］０２１— ８期２１— ００［作者简介］聂虹（９１）女，１８一，重庆人，助理实验师，研究方向：信号
圜豳固囫
聂虹 — 于入系的Ｐ导定系设 — 基嵌式统ＧＳ航位统计
二、系统硬件及ＧＰＳ模块设计

(整理)嵌入式系统中精确的卫星定位授时与同步.

嵌入式系统中精确的卫星定位授时与同步要：介绍卫星定位、授时与同步的特点与基本原理；详细阐述现代卫星信号接收体系的硬软件设计思想以及如何在系统设计中嵌入应用导航卫星实现的精确的物体定位、时钟授时和同步数据采集控制。

关键词：LNA RF 基带处理芯片组一体化模块卫星定位授时与同步利用导航卫星，进行物体定位、时钟授时与同步数据采集控制，可以达到传统测量控制手段所不及的精确程度。

这种卫星定位授时同步技术在航空航海、陆上交通、科学考察、极地探险、地理测量、气象预报、设备巡检、系统监控等方面的应用日益广泛。

近年来，很多厂商,如Atmel、ST、Motorola、Maxim、NEC、Fijitsu、Conexant等，相继推出了许多相关卫星定位授时同步的芯片组与模块，为设计出稳定可靠、简洁便携的仪表仪器，提供了很多有效的便捷途径。

本文对现有的卫星信号接收芯片组或模块如何构成各种结构紧凑、成本低廉、简单易用、性能优良的卫星信号接收通道，怎样嵌入到不同的实际应用系统中实现精确的物体定位、时钟授时或同步数据采集控制的各种类型设计进行综合阐述。

1 卫星定位授时同步概述卫星定位授时同步技术中的关键部件是人造地球导航卫星组。

目前，主要的导航卫星组有美国的全球卫星定位系统GPS、俄罗斯的全球导航卫星系统GLONASS(Global Navigat ion System)、中国的北斗导航系统和欧盟的伽利略全球导航系统Galileo。

这几种导航卫星系统的特征与应用状况如表1所列。

卫星导航系统通常由三部分组成：导航卫星、地面监测校正维护系统和用户接收机或收发机。

对于北斗局域卫星导航系统，地面监测中心要帮助用户一起完成定位授时同步。

本文重点阐述的是用户接收或收发部分的嵌入式硬软件应用设计。

在民用方面，GPS、GLONASS和北斗的定位精度是米级，卫星授时时钟精度是毫秒级，数据同步能力在1 μs以下。

未来的Galileo导航卫星系统，其民用定位授时同步精度是GPS的10倍左右。

C#编写gps定位信息的接收

::strcpy(buf,m_sTime); str.Format("%c%c",buf[0],buf[1]); GPSParam[m_nNumber].m_nHour=(atoi(str)+8)%24; file://提取出小时并转化为 24 小时制北京时间 file://buf 第 2、3 字节为分钟，4、5 字节为秒，提取方法同上 …… ::strcpy(buf,m_sDate); str.Format("%c%c",buf[0],buf[1]); file://提取出月份 file://buf 第 2、3 字节为天，4、5 字节为年，提取方法同上 …… ::strcpy(buf,m_sPositionY); str.Format("%c%c",buf[0],buf[1]); PositionValue=atoi(str); str.Format("%c%c%c%c%c%c%c",buf[2],buf[3],buf[4],buf[5],buf[6],buf[7],buf[8])
SetupComm(m_hCom,READBUFLEN/*读缓冲*/,WRITEBUFLEN/*写缓冲*/); // 初始化通讯设备参数 // 清除缓冲信息
PurgeComm(m_hCom,PURGE_TXABORT|PURGE_RXABORT|PURGE_TXC LEAR|PURGE_RXCLEAR) ; // 对异步 I/O 进行设置
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = MAXDWORD;file://接收两连续字节的最大时间间隔
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;file:// 接收每字节的平均允许时间

小型化嵌入式北斗模块设计与实现

研究Technology StudyI G I T C W 技术24DIGITCW2020.080 引言北斗卫星导航定位系统[1]的投入运行，对于满足我国国民经济、国防建设需要，具有重大的经济和社会意义，尤其对我国的国防事业有着广泛深远的战略意义[2]。

小型化嵌入式北斗模块是针对我国北斗卫星导航定位系统的建立[3]以及我军装备发展要求而研制的小型化、适应复杂使用环境的通信、定位嵌入式模块，该模块具备北斗RDSS 的定位、通信功能，设计目标定位于手持、车载等通信定位终端的研发和生产，基于该模块设计生产的各型通信定位终端可装备于各兵种单兵、地面侦察装备、指挥系统、保障系统及各种战斗单元等，可实现定位通信终端主机的一体式设计，在显示终端或上位机的支持下，完成北斗RDSS 的定位、通信功能，为其提供稳定可靠的通信定位服务[4]。

1 总体设计1.1 产品组成小型化嵌入式北斗模块由接收信道（包括低噪放）、发射信道（包括功放、滤波器）、信号与数据处理单元、智能IC 卡及电源单元等组成，如图1所示。

图1 产品组成框图其中，信号与数据处理单元是基于目前我单位自主研发的北斗二号RDSS 芯片进行设计，信号与数据处理均在北斗二号RDSS 芯片上实现，与以往基于FPGA 和DSP 的设计相比，功耗大大降低，仅为原功耗的三分之一，同时印制板的体积也大大减少，为整个产品的小型化设计奠定基础。

此外，单个芯片替代了原先几个芯片，印制板可靠性也大大提高，从而提高产品的可靠性。

该模块内部采用分腔与隔板等形式，实现了收发互不干扰。

收发接口采用MCX-K 型射频接口，通信和电源接口的连接器型号为DF9-25S-1V （日本广濑），该接口实现了VCC 12V 供电、通信串口等，北斗数据输出符合《北斗一号用户机数据接口技术要求4.0》、《北斗二号用户设备数据接口要求2.1 RDSS 部分》。

1.2 工作原理北斗模块可实现北斗RDSS 的定位、通信等功能[5]。

嵌入式系统课程设计---智能车辆导航系统

嵌入式系统课程设计---智能车辆导航系统简介本文档将介绍一个嵌入式系统课程设计项目，即智能车辆导航系统。

该系统旨在利用嵌入式技术实现车辆自动导航和智能路线规划功能。

目标本项目旨在设计一个智能车辆导航系统，具体目标包括：- 实现车辆的自动导航功能，可以自主行驶在道路上；- 实现智能路线规划功能，可以根据用户设定的目的地智能选择最优路径；- 提供直观的用户界面，方便用户输入目的地和查看导航信息。

设计方案系统架构该智能车辆导航系统的整体架构如下：1. 车辆硬件部分：使用嵌入式系统作为核心控制器，配备传感器、定位模块等设备；2. 车辆软件部分：搭建导航算法和控制逻辑，实现车辆的自动导航功能；3. 用户界面部分：设计直观友好的用户界面，用于输入目的地和查看导航信息。

功能实现为了实现智能车辆导航系统的功能，需要实现以下模块：1. 地图数据模块：收集道路信息和交通规则，构建道路网络模型；2. 位置定位模块：利用GPS等定位技术获取车辆当前位置；3. 路线规划模块：根据用户输入的目的地和当前位置，选择最优路径；4. 控制逻辑模块：基于车辆传感器和导航算法，实现自动导航功能；5. 用户界面模块：提供用户输入目的地和查看导航信息的界面。

实施计划1. 阶段1: 系统设计和功能实现- 完成系统架构设计，确定各个模块的接口和功能；- 实现地图数据模块、位置定位模块和路线规划模块；- 开发基本的控制逻辑，实现车辆的自动导航功能。

2. 阶段2: 用户界面设计和集成测试- 设计用户界面，包括目的地输入和导航信息显示；- 将用户界面模块与其他模块进行集成测试；- 优化系统的性能和稳定性。

3. 阶段3: 完善和测试- 完善系统功能，修复可能存在的问题；- 进行系统整体测试，并进行性能评估。

预期成果完成本嵌入式系统课程设计项目后，预期实现一个功能完善的智能车辆导航系统，具备以下特点：- 能够实现车辆的自动导航功能和智能路线规划功能；- 提供直观友好的用户界面，方便用户输入目的地和查看导航信息；- 具有良好的稳定性和性能，能够在实际场景中实现稳定运行。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

本科毕业设计学生姓名：朱佳程专业：电子信息工程指导教师：袁红林完成日期：2015年5月29日诚信承诺书本人承诺：所呈交的毕业设计是本人在导师指导下进行的研究成果。

除了文中特别加以标注和致谢的地方外，其中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。

参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名：日期：本论文使用授权说明本人完全了解南通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留论文及送交论文复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容。

（保密的论文在解密后应遵守此规定）学生签名：指导教师签名：日期：摘要本课题主要研究我国的北斗卫星导航系统和美国的GPS卫星导航系统的信号接收装置。

北斗卫星导航系统作为我国自主研发、独立控制的卫星导航系统，在可靠性和安全性方面拥有其他卫星导航系统所不能媲美的优势。

而GPS作为目前应用最广泛的卫星导航系统，有着覆盖面广、精度高和实时性强等特点。

二者各有优点和适用场合，因此出现了一类能够同时接收二者信号的接收模块，TD3020T便属于这类模块。

本课题中我们使用STM32F103RC芯片和TD3020T模块来实现对导航卫星信号的接收，而且还能响应用户的命令，发送用户需要的数据。

实验过程中我们运用Keil软件来编写程序代码，实现目标功能。

实验结果表明，TD3020T模块对北斗卫星信号和GPS卫星信号都有良好的接收能力，而STM32F103RC芯片对数据的处理能力也十分优秀，同时在响应用户指令方面也表现良好。

关键词：TD3020T模块；STM32F103RC芯片；导航卫星；嵌入式编程ABSTRACTThis topic researches the signal receiving device of the Beidou satellite navigation system and GPS satellite navigation system. Beidou navigation satellite system is researched and controlled by China alone. In terms of reliability and security, this navigation system is better than other navigation systems. The use of GPS satellite navigation system is the most widely. GPS has many characteristics, such as wide coverage, high precision and strong real-time. GPS and Beidou have different advantages and applicable occasions. Because of this, a sort of signal receiving module is invented. This module can receive the signal of both. TD3020T module is one of this kind module.In this subject, we write order to receive signal of satellite navigation system by using STM32F103RC ship and TD3020T module. By the order, TD3020T module can response the commands of users and send data which meets the needs of users. We write these orders by using Keil4.The experimental results show that TD3020T module has good reception on the Beidou satellite navigation system and GPS. These results also show that STM32F103RC ship is good at data processing and command response.Keywords: TD3020T module, STM32103RC ship, Navigation satellite, Embedded pro-gr amming目录摘要 (I)ABSTRACT (II)目录......................................................................................................................................... I II 第一章绪论.. (1)1.1 GPS/北斗二代 (1)1.2 GPS的应用 (1)1.3 北斗二代的应用 (3)1.3.1 监测道路和桥梁安全 (4)1.3.2 保障电力畅通 (4)1.3.3 监测大型灾害和协助救灾工作 (5)1.3.4 监测水文数据 (5)1.3.5 监测气象状况 (3)1.3.6 中国电信CDMA北斗授时应用 (5)1.3.7 海洋渔业应用 (6)第二章导航卫星信号接收装置 (7)2.1 TD3020T (7)2.2 STM32F103RC (8)2.3 仿真器 (9)第三章嵌入式编程 (10)3.1 Keil μVision4软件 (10)3.2 Keil μVision4软件开发流程 (10)3.3 软件架构 (11)3.4 部分程序代码及功能 (13)第四章系统联调 (18)4.1 系统结构 (18)4.2 实验结果 (18)参考文献 (21)致谢 (22)第一章绪论1.1 GPS/北斗二代1958年，美国军方开始了关于GPS的研究，于1964年正式投入使用，到1994年全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座已布设完成。

开发GPS的主要目的是为海陆空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。

如今，GPS已经成为当今世界最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。

GPS由三个主要部分组成，分别是：空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分[1]星座部分由24颗卫星组成(21颗工作卫星；3颗备用卫星)，它们均匀分布在6个轨道面上，每12小时绕地球一周。

地面监控部分由监测站、主控制站、地面天线所组成，它负责接收卫星发送的信息，并进行校验。

以上这两部分日常维护和检测由美国军方进行。

用户设备部分即用户终端，其主要功能是捕获特定待测卫星信号，并跟踪卫星的运行。

对所接收到的GPS导航电文进行编译，即时计算出终端的三维位置，实现利用GPS进行导航和定位的目的。

北斗二代卫星导航系统是中国独立研究开发的全球卫星导航系统，旨在摆脱对美国GPS的依赖。

北斗系统的开发成功标志着中国成为继俄、美之后世界上第三个拥有自主导航卫星系统的国家。

20世纪80年代初，中国开始研究适合本国国情的全球卫星导航系统。

2000年，初步建成了北斗卫星导航试验系统(北斗一代)。

2012年，中国已经建成了由16颗卫星构成的北斗卫星导航系统，它覆盖了亚太大部分地区[2]预计2020年左右，中国将建成由30颗卫星组成的北斗卫星导航系统(北斗二代)[3]。

1.2 GPS的应用GPS的功能有导航、授时和测量[4]。

导航功能主要是指为船舶，汽车和飞机等运动物体进行定位导航。

例如：船舶远洋导航和进港引水，飞机航路引导和进场降落，汽车自主导航，个人旅游及野外探险等。

授时功能主要体现时间同步上，例如：电力，邮电，通信等网络的时间同步，准确时间的授入，准确频率的授入等[5]。

GPS的测量功能主要用于大规模测量上，例如：各等级的大地测量，控制测量，道路和各种线路放样，水下地形的测量，地壳变形量的测量，大型建筑形变监测等。

以下详细阐述GPS技术在道路工程，汽车导航与交通管理，在长途客运车辆管理中和在导航仪中的应用：目前在道路工程中GPS技术主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等工作中。

随着公路的等级不断上升，对勘测技术提出了更高的要求，因为路线变长，已知点相对变少，所以常规的测量手段不仅实施起来有较高难度，而且勘测精度也不能满足工程要求。

现在，中国已经逐步使用GPS技术建设线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设线路加密。

实际测量结果表明，在几十公里范围内的点位误差仅有大约2厘米，达到了普通方法难以达到的精度，并且使用GPS技术测量也极大地提前了完工日期。

GPS 技术不仅应用于高等级道路，也常常被用于特大型桥梁的控制测量。

GPS技术用于测量时，拥有无需通视，方便构建较强的网形，点位精度高和有效检测支点等优势。

因此，GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景。

在汽车导航和交通管理中，GPS的首要功能是三维导航，即飞机、轮船、地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航[6]。

汽车导航系统是在全球定位系统GPS的基础上发展出来的一门新兴技术。

车载导航系统是由GPS导航、自律导航、微处理机、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器构成[7]。

GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络、计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。

以国内首套专业的GPS长途客运车辆管理系统——雅迅长途客运GPS智能管理系统为例子。

这个系统就是综合了卫星定位技术、GPRS/CDMA通讯业务、GIS技术、图像采集技术、计算机网络和数据库等技术[8]，在客运公司中建立一个总控制机关（C/S机构和B/S机构相结合运用建立），其他的都设为分控机关。

公安部门和运输管理部门等相关部门建立专项的控制中心系统，通过控制中心系统、无线通信平台（GPRS/CDMA）、全球卫星定位系统（GPS）、车载设备这四个部分构成了一个用于驾驶员管理和车辆跟踪的多功能平台。

系统可对在相关部门中注册的车辆进行实时动态跟踪、监控、拍照、行车记录、管理、数据分析等功能，被监控车辆会在电子地图上显现出来，同时车辆的行驶路线会被保存在系统中。

操控终端可以任意选择服务器内部局域网或互联网对控制中心进行访问并且可通过浏览器提供网上综合客车管理数据分析控制系统（B/S结构）；且系统拥有的内存容量可以随时根据中心服务器和操作终端硬件条件进行扩展，最大为五十万辆车。