基于云计算的GPS接收机的研究与实现

发布时间：2017-05-04 21:01

  本文关键词：基于云计算的GPS接收机的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：GPS被广泛应用于智能手机、平板电脑等便携式设备的定位导航服务，但其较高的功耗和便携式设备对低功耗的要求相冲突。 云计算的出现为降低GPS接收机的功耗提供了新的思路：通过云计算技术，可以把GPS接收机中高复杂度、高功耗的基带信号处理由云端完成，从而降低本地接收机的功耗。但是，如果采用传统的GPS定位算法，本地接收机需要向云端传输大量的中频数据，从而增加了通讯模块的功耗，，抵消了由云端实现基带信号处理所节省的功耗。因此，如何减少本地接收机向云端传输的数据量是一个关键问题。本文针对此问题，引入粗时间导航算法，仅需保留传统GPS接收机信号处理中的捕获环节，从而减少本地接收机向云端传输的数据量，实现了一个低功耗的基于云计算的GPS接收机。本文的主要工作如下： （1）设计并实现了一个并行多通道GPS软件接收机，以此作为基于云计算的GPS接收机的研究基础。 （2）采用粗时间导航算法，减少GPS软件接收机定位解算所需的中频数据。同时采用多项式插值的方法，解决其中卫星位置计算的问题，并实现伪距的重建。基于此方案，本地接收机仅需采集2ms的卫星信号即可满足定位解算需求，解决了接收机向云端传输的数据量过大的问题。 （3）把GPS软件接收机划分为客户端和云端，分别完成客户端和云端的构建，实现基于云计算的GPS接收机。 （4）对基于云计算的GPS接收机进行多项测试，测试结果显示，其定位精度跟GPS软件接收机相当，相比同等条件下的独立GPS接收机，客户端的功耗降低了75%。
【关键词】：云计算 粗时间导航 GPS接收机 低功耗
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 研究内容和主要工作12-13
• 1.4 论文的结构安排13-15
• 第二章 GPS 接收机相关理论和技术15-22
• 2.1 GPS 系统组成15
• 2.2 GPS 信号结构15-16
• 2.3 GPS 导航电文16-18
• 2.4 GPS 信号的捕获18-20
• 2.4.1 串行搜索捕获算法18-19
• 2.4.2 并行码相位搜索捕获算法19-20
• 2.5 GPS 定位原理20-21
• 2.6 本章小结21-22
• 第三章 GPS 软件接收机的设计与实现22-41
• 3.1 并行多通道设计22-23
• 3.2 信号捕获23-24
• 3.3 信号跟踪24-28
• 3.3.1 信号解调24-25
• 3.3.2 载波跟踪25-26
• 3.3.3 码跟踪26-28
• 3.4 导航电文的解调28-31
• 3.4.1 位同步29
• 3.4.2 帧同步29-30
• 3.4.3 卫星参数提取30-31
• 3.5 卫星位置的计算31-33
• 3.6 伪距的计算33-34
• 3.7 定位解算34-36
• 3.8 定位测试36-40
• 3.9 本章小结40-41
• 第四章 粗时间导航算法的研究与实现41-53
• 4.1 粗时间导航算法的概述41
• 4.2 粗时间导航算法的优势41-42
• 4.3 粗时间导航算法的数学描述42-45
• 4.4 卫星位置的计算45-47
• 4.4.1 SP3 文件介绍45-46
• 4.4.2 卫星位置的插值方法46
• 4.4.3 卫星位置的插值效果46-47
• 4.5 伪距重建47-49
• 4.5.1 伪距观测量的提取47
• 4.5.2 信号传输时间的测量47-48
• 4.5.3 传输时间毫秒级的获取48-49
• 4.5.4 传输时间亚毫秒级的获取49
• 4.6 粗时间导航算法的实现49-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 基于云计算的 GPS 接收机的设计与实现53-67
• 5.1 系统组成53-55
• 5.1.1 客户端架构54
• 5.1.2 云端架构54-55
• 5.2 工作流程55-57
• 5.2.1 客户端的工作流程56
• 5.2.2 云端的工作流程56-57
• 5.3 客户端构建57-61
• 5.3.1 中频数据采集平台57-58
• 5.3.2 客户端程序58-60
• 5.3.3 相关参数的获取方式60-61
• 5.4 云端构建61-63
• 5.4.1 先导系统简介62-63
• 5.4.2 云端服务程序63
• 5.5 客户端与云端的联合调试63-66
• 5.6 本章小结66-67
• 第六章 基于云计算的 GPS 接收机的测试67-77
• 6.1 定位精度测试67-73
• 6.1.1 静态测试67-70
• 6.1.2 动态测试70-73
• 6.2 定位时间测试73-74
• 6.3 功耗测试74-76
• 6.4 本章小结76-77
• 总结77-79
• 参考文献79-83
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果83-84
• 致谢84-85
• 答辩委员会对论文的评定意见85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 袁建国;欧松林;;GPS接收机并行捕获算法的研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2013年04期

2 朱伟刚;田厚勇;王琳琳;;基于精密单点定位技术的手持GPS接收机定位精度提升方法研究[J];长春工程学院学报(自然科学版);2013年04期

3 王艳东;杨红雨;付海峰;刘剑;;基于机群编队的无基准站伪距差分GPS相对导航[J];中国惯性技术学报;2013年06期

  本文关键词：基于云计算的GPS接收机的研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：345767