高精度GPS定位定向系统设计与实现

发布时间：2017-05-25 19:19

  本文关键词：高精度GPS定位定向系统设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：如今高精度的位置信息在军事应用领域和民用领域发挥着巨大作用。在军事领域,它成为现代战争中必不可少的系统之一,大幅提升装备的定位跟踪能力。由于目前西方国家对卫星导航系统的保护,只对全球用户提供了低精度的导航定位服务,这在根本上限制了GPS使用的范围。为了打破这一限制条件,本课题基于民用的标准定位服务(SPS),设计一套能够可靠的、快速的、实时提供高精度定位、定向数据的系统,满足军方特殊装备对高精度数据测量的需求。本文的主要工作是设计一套高精度定位设备,系统硬件采用了诺瓦泰(NovAtel)公司的GPS接收设备,软件平台采用了美国风河公司(WindRiver)的VxWorks.诺瓦泰是一家专业生产GPS接收设备的公司,其提供的设备具有启动速度快、定位数据稳定等优点,可以为本系统创造一个好的硬件环境。风河公司的VxWorks操作系统是一款实时性很强的操作系统,广泛应用于军事、航空航天等高端领域。VxWorks可以提供给用户良好的开发环境,类似微软C语言的开发环境可以加快产品的开发周期。本系统的应用软件包括了大量的数据处理算法和技术如GPS单点定位、单双差数据处理方法、模糊度快速确定方法、坐标系统的转换和方位角的计算。其中,快速可靠的载波相位模糊度解算、高精度定向数据的计算是最为核心的部分。在许多的军事、工程等应用中,对载体的定位定向是必不可少的。由于GPS卫星覆盖范围大、GPS接收设备稳定可靠,利用GPS完成这一工作既经济又方便。通过研制本系统,可以获得高精度的定位信息,该系统可以适用于任何需要精确定位测量的行业。
【关键词】：全球定位系统 民用的标准定位服务 军用的精密定位服务 高斯-克吕格投影
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-12
• 1 理论基础12-21
• 1.1 单点定位模型12-13
• 1.2 双差定位模型13-14
• 1.3 附有约束条件的单频整周模糊度14-21
• 2 需求分析21-28
• 2.1 业务需求分析21
• 2.2 系统需求分析21-25
• 2.2.1 系统技术指标21
• 2.2.2 数据输出格式需求21-23
• 2.2.3 坐标切换功能23-24
• 2.2.4 系统配置功能24
• 2.2.5 软件升级加载24
• 2.2.6 软件加密需求24
• 2.2.7 用户界面需求24-25
• 2.2.8 产品质量需求25
• 2.3 系统功能分析25-28
• 2.3.1 硬件部分26
• 2.3.2 软件部分26-28
• 3 系统概要设计28-35
• 3.1 设计原则28
• 3.2 系统框架28-29
• 3.3 系统组成29
• 3.4 系统环境29-30
• 3.5 系统模型30-35
• 3.5.1 定位定向模型30-33
• 3.5.2 坐标系统的转换模型33-35
• 4 系统详细设计35-53
• 4.1 系统硬件设计35-41
• 4.1.1 GPS接收设备35
• 4.1.2 算法处理计算机35-37
• 4.1.3 嵌入式设备显示系统37-39
• 4.1.4 GPS天线设计39-40
• 4.1.5 电源设计40-41
• 4.2 系统软件设计41-50
• 4.2.1 总体设计41-43
• 4.2.2 详细设计43-50
• 4.3 结构设计50-53
• 4.3.1 设计原则51
• 4.3.2 外形设计51-53
• 5 系统实现53-71
• 5.1 开发环境准备53-54
• 5.2 软件模块实现54-64
• 5.2.1 基本函数模块实现54-55
• 5.2.2 GPS实时数据获取模块实现55-57
• 5.2.3 基线分量实时解算模块实现57-61
• 5.2.4 实时方位角模块实现61-63
• 5.2.5 定位定向结果输出模块实现63
• 5.2.6 坐标转换模块实现63-64
• 5.3 软件发布64-67
• 5.4 系统运行67
• 5.5 系统测试67-71
• 5.5.1 测试环境67-68
• 5.5.2 合格性测试68-69
• 5.5.3 测试方法与步骤69-70
• 5.5.4 设备配置70
• 5.5.5 测试结果70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-74
• 附录A VxWorks调试方法74-79
• 1 VxWorks运行模式74
• 1.1 Release模式74
• 1.2 Debug模式74
• 2 VxWorks调试方法74-79
• 致谢79-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 方科;;高动态扩频信号捕获的多普勒补偿[J];四川兵工学报;2013年07期

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本文编号：394765