基于双GPS接收机的自主定位定向系统的设计与实现(精)
基于基站定位和GPS的双定位跟踪系统架构和实现
基于基站定位和GPS的双定位跟踪系统架构和实现
严明良;缪一钧
【期刊名称】《今日电子》
【年(卷),期】2012(000)012
【摘要】本文介绍了实现基于基站定位即移动位置服务（LBS——Location BasedService）和GPS双重定位系统的实现方案，前端通过普通ARM单片机进行控制，将实时坐标信息和异常信息通过GPRS网络发至后台，后台解析后可对目标物进行跟踪定位及处理。
【总页数】3页(P59-61)
【作者】严明良;缪一钧
【作者单位】南京工业职业技术学院;江苏鹏力高通通信技术有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.53
【相关文献】
1.基于ArcEngine的GPS定位跟踪系统设计及实现 [J], 陈祥葱;焦德杰;李浩
2.基于GPS/GSM汽车跟踪定位系统的设计与实现 [J], 张秋霞;王凌云
3.基于GPS的定位跟踪平台设计与实现 [J], 韩琼;张恒;郭际明
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5.基于GSM基站定位的变压器防盗跟踪报警装置 [J], 尹星光;张国栋;温明敏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
(2021年整理)一种基于双天线的北斗定位系统设计与实现
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在接收不到北斗定位信息时DSP利用UKF滤波算法，将预测定位信息发送给ARM芯片，并标记为预测信息，且显示在TFT液晶屏上。
基于双GPS接收机的自主定位定向系统的设计与实现(精)
第35卷第3期2010年5月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ng V o l 35N o 3M ay作者简介:李可心(1980 ,男,河北隆化人,讲师,硕士,主要研究方向为信息融合、雷达数据处理。
E m a i:l l ekex i n @126 co m 收稿日期:2008 10 22基金项目:国防预研项目(BZ20070278基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计与实现李可心,夏宏森(沈阳炮兵学院电子侦察指挥系,沈阳 110162摘要通过对目前武器装备定位定向手段存在的不足进行分析,提出了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计方案,给出了该系统的结构组成,阐述了定位定向的基本原理,并对实现该系统的关键技术进行了研究。
实践证明,该系统定位定向时间短、精度高,使用方便可靠,满足武器装备作战使用的要求,对于提高武器装备的快速反应能力具有重要的意义。
关键词自主定位定向;全球定位系统;载波相位差分中图分类号 P228 1 文献标识码 A 文章编号 1009 2307(201003 0180 031 引言在未来战争中,自行火炮和炮兵侦察校射雷达等间瞄武器和侦察定位装备(统称载体正发挥着越来越重要的作用。
在影响这些武器系统作用发挥的诸多因素中,测地保障是其中最重要的因素之一。
能否为这些装(备提供全天候、实时、快速、准确地测地保障,将直接影响到炮兵火力反应的速度和侦察定位的精度,甚至关系到战斗的成败。
由于未来高技术条件下作战全天候、全天时的特点,作战行动将不分昼夜连续实施,而我军目前的测地保障受测地车、测地器材等条件的限制,在夜间实施的难度较大,并且增加了组织协同的复杂性。
当对载体定位定向的时间和精度要求较高时,以往只能采用基于惯性技术的导航寻北仪,这种装置的主要缺点是成本高,一般在30万以上。
G PS 一般只用于定位,无法对载体进行定向[1]。
基于uClinux的GPSOneGPS双定位信息接收(精)
基于uClinux的GPSOne/GPS双定位信息接收摘要：实现了一种全集成可变带宽中频宽带低通滤波器，讨论分析了跨导放大器-电容(OTA—C)连续时间型滤波器的结构、设计和具体实现，使用外部可编程电路对所设计滤波器带宽进行控制，并利用ADS软件进行电路设计和仿真验证。
仿真结果表明，该滤波器带宽的可调范围为1～26 MHz，阻带抑制率大于35 dB，带内波纹小于0．5 dB，采用1．8 V电源，TSMC 0．18μm CMOS工艺库仿真，功耗小于21 mW，频响曲线接近理想状态。
关键词：Butte摘要阐述uClinux串口编程的基本方法；简要介绍操作系统的几种I/O模型，特别对基于select的I/O复用模型在监听多个设备时的适用性进行较详细的分析；比较多个串口下使用轮询方法和使用select机制处理的差别；结合GPSOne与GPS双定位导航系统的实例，给出双串口定位信息接收的软件实现方法。
关键词GPSGPSOneselectI/O复用串口GPS是当前在导航系统中应用最广泛的定位技术之一,但GPS也有其自身的不足。
例如，当GPS终端在建筑密集的地方或在高架桥底下等恶劣的地理位置时，定位信号比较容易丢失，往往难以获取有效的定位信息。
由美国高通公司开发的GPSOne定位模块，提供的定位信号是基于网络与蜂窝的定位技术。
即使在卫星信号不好的情况下，只要存在联通的网络信号，利用蜂窝定位技术，就可以较容易地获得定位信号。
此信号可作为GPS信号丢失情况下的一种补偿信号。
GPSOne是传统GPS定位技术与CDMA网络技术巧妙结合的混合型定位技术，即GPSOne=AGPS+AFLT+CellID。
它是第一种可以在室内稳定工作的基于GPS技术的解决方案，是唯一商用的GPS定位解决方案，同时也是目前世界上最经济有效的集成型无线GPS解决方案。
利用GPSOne能够弥补GPS自身不足的这一特点，本导航系统的定位信息获取模块采用GPS和GPSOne双定位方案，以实现更精确、可靠的定位。
北斗GPS 双模定位接收机的设计及相关定位技术的实现
北斗GPS 双模定位接收机的设计及相关定位技术的实现缪琦
【期刊名称】《移动信息》
【年(卷),期】2022()5
【摘要】随着现代科技的日新月异,全球定位技术已逐渐成为科学研究和军事领域中的一个重要研究课题,其中的北斗 GPS 双模定位接收机的高精度导航终端设备也在不断更新换代,该接收机体积小、携带方便,被广泛应用于工农业生产与航天国防建设。
文章介绍了北斗 GPS 双模定位接收机的发展历程,然后对双模机的设计与实现进行分析,最后对基于联盟区块链的定位技术进行了实现,以供参考。
【总页数】3页(P0069-0071)
【作者】缪琦
【作者单位】深圳市派讯威电子有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TN967
【相关文献】
1.一款北斗／GPS双模定位模块设计与实现
2.基于北斗/GPS双模定位技术的施工定位系统在自升式风电安装船中的应用
3.北斗/GPS双模双频信标差分定位技术的研究及实现
4.北斗/GPS双模卫星授时/无源定位一体化处理模块的设计与实现
5.基于北斗／GPS双模定位技术的施工定位系统在自升式风电安装船中的应用
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基于STM32单片机的北斗GPS双模定位系统设计及测试
1、在复杂环境下定位精度和稳 定性需要进一步提高；
2、可以进一步优化系统功耗， 以适应更广泛的应用场景；
3、可以研究更多种类的卫星信号接收器和模块化设计，以提高系统的适应 性和可技术的不断发展和优化，以及各种新材料 的出现和工程技术的进步，相信我们将能够设计出更高效、更稳定、更低成本的 北斗GPS双模定位系统，为人们的生产生活带来更多便利和安全。
测试方法
为了验证北斗GPS双模定位系统的性能，我们分别进行了静态测试和动态测 试。在静态测试中，我们将系统置于固定位置，并使用GPS模拟器生成模拟信号， 以测试系统的定位精度和稳定性。在动态测试中，我们将系统安装在运动平台上， 并在不同场景下进行测试，以验证系统的实时性和可靠性。
结果与分析
通过测试，我们得到了以下结果：在静态测试中，系统的定位精度为2.5米， 稳定性较好；在动态测试中，系统的实时性较好，但在高楼林立、山区等复杂环 境下定位精度会受到影响。分析原因可能是由于复杂环境下卫星信号被遮挡，导 致接收器接收到的信号质量下降。为了改进这一现象，我们计划采用更多卫星信 号接收器和技术手段来提高定位精度和稳定性。
基于STM32单片机的北斗GPS双模 定位系统设计及测试
01 引言
03 系统设计 05 结果与分析
目录
02 研究现状 04 测试方法 06 结论与展望
引言
随着全球卫星导航系统（GNSS）的快速发展，北斗全球卫星导航系统（BDS） 和全球定位系统（GPS）已成为广泛应用于定位、导航和授时的重要技术。为了 提高定位精度和可靠性，同时降低系统成本，本次演示旨在设计一种基于STM32 单片机的北斗GPS双模定位系统，并对其进行测试和分析。
此外，我们也对系统的功耗进行了测试。结果显示，在正常工作状态下，系 统的功耗为120mA，具有较高的能量效率。而在定位模式下，系统的功耗会略微 增加至150mA左右。考虑到系统的长时间运行和高集成度，我们认为该功耗水平 可以满足大多数应用场景的需求。
基于单片机的GSM(GPRS) GPS双定位系统设计
随着我国城市建设规模的扩大，车辆日益增多，在交通运输的经营管理、合理调度、安全管理等方面GPS 定位监控系统已经广为应用。
GPS定位技术的应用给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。
通过车载GPS接收机，使驾驶员能够随时知道自己的具体位置。
通过短消息形式将GPS定位信息发送给监控指挥中心，监控指挥中心便可将定位信息与电子地图匹配从而及时掌握各车辆的具体位置。
但是GPS卫星定位时GPS天线要求对天空要有漏斗型的15°净空视角且受云层的影响大。
对于交通运输等行业GPS跟踪导航来说，需要实时对车辆进行跟踪，故当GPS卫星信号由于建筑物及树木等的遮挡而使 GPS无法进行正常的导航跟踪和定位。
而基于GSM网络的位置服务恰恰能弥补GPS定位的这一缺点，并且GSM网络覆盖广无盲点且能将位置信息传送到远端。
基于上述考虑，本文提出一种把GPS 和GSM网络定位集成在一起的双定位终端，该终端结合了GPS和GSM网络定位的优点，克服了GPS定位盲点较多、GSM网络定位精度较低的缺点，性能明显提高。
2 系统概述2．1 定位原理全球定位系统GPS(Global Positioning System)是美国新一代卫星导航系统，可为用户提供一种全球性、全天候、连续的卫星无线电导航系统，可提供实时的三维位置、三维速度和高精度的时间信息。
GPS接收机通过接收其视线内的任意几颗卫星播发的导航信息，换算出自身的位置和时间信息。
中国移动公司和中国联通公司都开通了位置服务功能。
只要选用支持STK(SIM TOOL KIT)的SIM卡，并且当地网络开通了位置服务，即可通过STK命令得到位置信息。
STK命令是一组开发增值业务的命令，一种小型编程语言，它允许基于智能卡的用户身份识别模块SIM运行自己的应用软件。
STK卡就是带有STK功能的SIM卡。
STK命令会因GSM模块生产厂家的不同而稍有差别，具体可以参考厂家的《STK命令用户手册》。
一款北斗／GPS双模定位模块设计与实现
个单 元融 合 的过程 。 第一 代 ： ２ Ｏ世 纪 ９ ０年代 ， ３段 式设 计 ， 集 成 度
低， 三部分 电路 都 是分 立 芯 片 ， 如 图 １所 示 中各 个 模块 所示 ；
适 中的北 斗模块 ， 原 位替 换 Ｇ Ｐ Ｓ模 块 。
目前 国外 正 在 研 发 第 四代 ＧＰ Ｓ芯 片 ， 向小 尺 寸、 高灵 敏度 、 低功 耗 、 多模 （ 兼 容 Ｇａ ｌ ｉ ｌ ｅ ｏ等导航 系 统） 、 Ａ— Ｇ Ｐ Ｓ方 向发 展 ， 与多 种应 用 高 度 整合 ， 如 图 １外框 所示 ； 软 件处 理正 朝 弱信 号 捕 获 、 高动 态 、 室 内定位 等 方 向发 展 ， 终端 产 品体积 日趋 轻薄 短小 。 北 斗模 块专 用 芯片 ， 主要 包括射 频 和基带 信 号 处 理芯 片 ， 构成 了北 斗模块 的 核心部 件 。 目前 中国
１ 国外 ＧＰ Ｓ芯 片 发 展 概 况
Ｇ Ｐ Ｓ模 块是 伴 随 ＧＰ Ｓ芯片 的发展 而 壮大起 来 的。芯 片是 ＧＰ Ｓ模 块 的关 键 部 分 之 一 ， 芯 片 的优
第二代 ： ２ Ｏ世 纪 末 ， ２段 式 设 计 ， Ｉ ＮＡ、 滤 波 器、 混 频器 、 频 率 合 成 器 及 振 荡 器 等 整 合 在 一 块
关 键 词 ：北 斗 ／ ＧＰ Ｓ； 双模 定位 ； 导 航 模 块
中图分 类号 ： Ｐ ２ ２ ８ ． ４
文献标 志码 ：Ａ
文章编 号 ：１ ０ ０ ８ — ９ ２ ６ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ — ０ ０ ３ ４ — ０ ４
０ 引 言
２ ０ １ ２年 １ ２月 ２ ７日中 国政 府 向全 球 宣 布 ， 北
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第35卷第3期2010年5月测绘科学Sc i ence o f Survey ing and M app i ng V o l 35N o 3M ay作者简介:李可心(1980 ,男,河北隆化人,讲师,硕士,主要研究方向为信息融合、雷达数据处理。
E m a i:l l ekex i n @126 co m 收稿日期:2008 10 22基金项目:国防预研项目(BZ20070278基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计与实现李可心,夏宏森(沈阳炮兵学院电子侦察指挥系,沈阳 110162摘要通过对目前武器装备定位定向手段存在的不足进行分析,提出了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计方案,给出了该系统的结构组成,阐述了定位定向的基本原理,并对实现该系统的关键技术进行了研究。
实践证明,该系统定位定向时间短、精度高,使用方便可靠,满足武器装备作战使用的要求,对于提高武器装备的快速反应能力具有重要的意义。
关键词自主定位定向;全球定位系统;载波相位差分中图分类号 P228 1 文献标识码 A 文章编号 1009 2307(201003 0180 031 引言在未来战争中,自行火炮和炮兵侦察校射雷达等间瞄武器和侦察定位装备(统称载体正发挥着越来越重要的作用。
在影响这些武器系统作用发挥的诸多因素中,测地保障是其中最重要的因素之一。
能否为这些装(备提供全天候、实时、快速、准确地测地保障,将直接影响到炮兵火力反应的速度和侦察定位的精度,甚至关系到战斗的成败。
由于未来高技术条件下作战全天候、全天时的特点,作战行动将不分昼夜连续实施,而我军目前的测地保障受测地车、测地器材等条件的限制,在夜间实施的难度较大,并且增加了组织协同的复杂性。
当对载体定位定向的时间和精度要求较高时,以往只能采用基于惯性技术的导航寻北仪,这种装置的主要缺点是成本高,一般在30万以上。
G PS 一般只用于定位,无法对载体进行定向[1]。
为解决这一方面的问题,我们研制设计了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统。
该系统内置两台GPS 接收板,采用载波相位差分定位技术,实现对载体的定位定向,具有成本底、性价比高、使用范围广、定位定向时间短、精度高的特点。
2 系统的结构组成及基本工作原理2 1 系统结构组成系统的组成框图如图1所示。
图1 自主定位定向系统组成框图中心计算机选用STX 接口连接形式的嵌入式PC ,用以完成对整个系统的控制及数据处理。
该模块体积小、功耗低,对外接口形式方便、可靠。
模块通过STX 接口直接连接用户自行开发的特殊功能底板,可实现真正意义上的嵌入式应用,减少中间连接环节,提高了可靠性。
G PS 接收板采用较为先进的A shtech G 12接收板,其作用是处理从天线过来的卫星信号,转化成能够计算机处理的数字信号。
A sh tech G12接收板以其优越的性能在高精度海、陆、空导航应用中建立了一个新标准,这种功能强大的12通道接收机为实时导航、定位和原始数据输出提供20H Z 更新率。
G12差分精度优于40c m,定位等待时间小于50m s ,它提供的精确三维位置可以满足高端OE M 系统集成的应用要求。
G 12融合了全视野跟踪,能同时跟踪12颗星且失锁后的重捕时间小于2s ,获得的定位精度优于40c m,且几乎于捕捉到卫星后立即得到这样的精度,不精确的信号由RA I M (接收机自主完善性监测消除,而且A sh tech 的选通相关技术能有效地消去多路径效应,从而获得最佳的定位精度。
该系统配有RS 232定位定向数据输出接口,实现与其他设备进行数传通讯的功能。
战时根据作战需要,可扩展为数字化自动定位定向指挥系统。
为保证装备的统一供电要求,该系统采用+12V 电源供电。
2 2 定位原理G PS(G l oble P ositi on i ng Syste m 全球定位系统是美国第二代卫星导航系统,其基本原理是通过G PS 接收机对卫星发出的伪距信号进行解码,计算出地球上的绝对位置,为了获得定点的定位信息,必须同时依赖四颗卫星。
按照定位方式,G PS 定位可以分为单点定位和相对定位(差分定位。
单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机的位置,它只能采用伪距观测量,虽然设备简单,但是由于受到卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差的影响,其定位精度较低,约为5~10m 的精度级。
差分G PS 分为两大类:伪距差分和载波相位差分。
其中载波相位差分(R ea l T i m eK i ne m atic是一种将GP S 与数传技术相结合,实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法,经实时解算进行数据处理,在1~2s 时间里得到高精度位置信息的技术[2,3]。
本系统采用载波相位差分技术,将其中一台GPS 接收机作为基准站,另一台作为移动站,将基准站采集的载波相位发送给移动站,进行求差解算坐标。
载波相位差分可以抵消系统的公共误差,使定位精度达到厘米级。
载波相位差分的观测模型为:= +c d T -d t + N +d tro p -d io n +d p r al + 式中: 相位测量值,m;星站间的几何距离;c 光速;第3期李可心等基于双GP S 接收机的自主定位定向系统的设计与实现d T 接收机钟差;d t 卫星钟差; 载波相位波长;N 整周未知数;d tr op 对流层折射影响;d io n 电离层折射影响;d pral 相对论效应;观测噪声参数。
因轨道误差、时钟差、电离层折射及对流层折射影响难以精确模型化,所以在数据处理中采用双差观测值方程来解算[4],在定位前需先确定整周未知数。
在该系统中,采用伪距和相位相结合的方法。
首先用伪距求出整周未知数的搜索范围,再用L 1和L 2相位组合和后继观测历元解算和精化。
利用伪距估计初始位置和搜索空间,快速定出精确的初始位置。
2 3 定向原理本系统的定向原理如图2所示。
利用两台GPS 卫星信号接收机的原始数据输出,通过载波相位快速差分定位软件,精确解算出两个天线中心的相对位置坐标 x 和 y 。
X =X 2-X 1; Y =Y 2-Y 1则有: =arc tan YX图2 系统定向原理示意图依据 X 和 Y 的正负取值及 ,即可得到两个天线中心连线的方位角AZ ,并在同时给出两个天线中心的W G S-84坐标,通过坐标变换和投影变换可转换为当地的平面直角坐标,进而实现定向。
在两个天线相距较近(小于100m 的情况下, X 和 Y 的误差小于5mm 。
3 关键技术的实现3 1 坐标转换G PS 接收机接收到卫星信号是以经纬度表示的W G S 84坐标系。
该坐标系是协议地球坐标系,其坐标原点在地球质心,为了获得便于使用的平面直角坐标系,需要进行高斯克吕格投影计算,转化为平面直角坐标系。
高斯克吕格投影是一种等角横切圆柱投影 ,其坐标系的横轴为赤道,纵轴为中央经线,坐标原点为中央经线与赤道的交点[5],高斯投影计算的原理如图3所示。
图3 高斯投影原理图高斯投影计算的条件为: 中央经线和地球赤道投影成为直线且为投影的对称轴; 高斯投影中为了限制长度变形,采用等角分带投影计算; 投影后中央经线上没有长度变形。
高斯投影的计算公式为:X B O =C O B cos B C 1s i n B +C 2sin 3B +C 3s i n 5B t =tan B l =L -L O m O =l cos BN =1-e 2sin 2B 2=e 21-e2cos 2Bx =X B O +12N t m 2O +1245-t 2+9 2+44N t m 4O+172061-58t 2+t 4N t m 6O y =Nm O +161-t 2+ 2Nm 3 O+11205-18t 2+t 4+14 2-58 2t 2Nm 5O式中:L 、B 为转换前的经纬度坐标;x 、y 为转换后的高斯坐标;L 0为投影带的中央经线坐标, 为克拉索夫斯基椭球的长半轴,e 为克拉索夫斯基椭球的第一偏心率;C 0、C 1、C 2、C 3为与点位无关而只与椭球参数有关的常数。
经过高斯投影计算便可以由GPS 接收机输出的WG S-84坐标系经纬度信息解算出点的高斯-克吕格坐标系纵、横坐标。
再进行相应的坐标系平移和旋转,便可以计算出军方采用的BJZ54坐标系中的位置。
3 2 GPS 数据采集图4 G PS 数据采集流程图G PS 数据的采集过程如图4所示。
G PS 接收机数据从遥测数据中分离出来后,利用星历数据计算出观测到的卫星位置,然后对RTCM SC 104标准格式数据进行解码,得到伪距改正数和伪距改正数变化率和星历数据,然后进行实时定位解算。
为得到高精度数据,定位解算前对下列误差的修正:对流层折射、电离层折射、多路径效应、相对论效应、钟差、SA 频率抖动、卫星轨道误差、地球旋转改正、天线相位中心偏差、地球固定潮改正等,目前这些误差改正模型可在相关资料中查找。
3 3 定向精度为了保证火炮或者雷达能够进行准确的标定,要求该系统具有较高的定向精度。
由于两个G PS 天线间距已知,把这一条件引入载波相位测量的观测方程:~= - ion -tro p +cv t a -cv t b - N 0 对观测方程进行优化处理,使相对水平定位精度达到3mm 。
根据两点定一线的原理,定向精度取决于两点的相对水平定位精度和基线长L (即两天线中心的水平距离,当基线长为L (m 时,3mm 垂直基线方向的相对定位误差带来的定向误差为arc tan 0 003L,由于3mm 的静态相对水平定位误差是均匀分布的,而平行于基线方向的相对定位误差不会产生定向误差,只有垂直基线方向的相对定位误差才会产生定向误差,所以实际的定向误差多数情况下要小于arc tan 0 003L 。
L 一般大于2,则arctan 0 003L近似等于0 003L ,所以理论上定向精度优于0 003L弧度。
4 试验结果与分析为验证本系统的有效性,取基线长度L 为3m ,多次试验所得到3m in 和4m i n 定向结果如表1和表2所示。
如表1和表2所示,当基线长为3m 时,3mm 垂直基线方向的相对定位误差带来的定向误差为0 95密位,实际的定向精度要小于0 95密位,摸底试验数据处理结果表明,定向精度优于0 70密位。
而传统炮兵射击对测地保障的要181测绘科学第35卷求为方位误差小于1m i,l即采用本系统3分钟得到的定向结果百分之百满足要求。
时间长一些,所得到的精度会更高。
即使所应用的内外部环境对本系统的定位定向精度有一定的影响,也完全满足装备的作战使用要求。
相对于传统的测地分队需提前进入测地保障,该系统大大缩短了定位定向的时间,降低了组织协调的复杂性。