GPS定位系统研究意义现状及应用

1、GPS定位系统研究意义现状及应用1研究意义2GPS定位系统研究现状及应用1研究意义GPS是NavigationSatelliteTimingandRanging/GlobalPositioningSystem的简称，中文全称为卫星授时测距导航/全球定位系统。全球定位系统GPS(GlobalPositionSystem)是美国从上世纪70年代开始研制，1973年美国国防部决定发展各军种共同使用的全球定位系统，并在空军系统司令部空间部成立了一个联合计划办公室，具体负责GPS的研制、实验、采纳和部署。当时，GPS整个计划分为三个阶段实施，历时30年，耗资200亿，于1994年全面建成，GPS定位系统

2、是具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性、全球性、全天候、连续性、实时性的导航、定位和授时等多种功能，能为各类静止或高速运动的用户提供精密的瞬间三维空间坐标、速度矢量和精确授时等多种服务。现在，GPS定位技术除了广泛应用于飞机和水面船只的导航定位外，在陆地道路导航定位系统中也获得了越来越广泛的应用。随着我国道路建设和汽车工业的飞速发展，便携式的道路实时导航和监控越来越受到人们的普遍关注。如何使用GPS定位导航系统变得更加轻便、更加准确和可靠已成为人们越来越强烈的需求。GPS定位技术离不开计算机系统，如果要实现更复

3、杂的功能则需要更加强大的计算机系统。采用更高级的微计算机系统嵌入式系统，就可以很好的解决超便携和高性能的矛盾。目前，市面上几乎所有的便携式GPS定位系统、导航设备都采用嵌入式系统。当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步，给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中，嵌入式的应用正在不断的走向深入，这必将导致传统控制与检测技术的日益革新。嵌入控制器因其体积小、可靠性高、功能强、灵活方便等许多优点，其应用已深入到工业、农业、教育、国防、科研以及日常生活等各个领域，对各行各业的技术改造、产品更新换代、加速自动化化进程、提高生产率等方面起到了极其重要的推动作用。嵌入式处理器构

4、成的仪器具有高可靠性、高性能价格比，在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域也得到了极为广泛的应用。一片嵌入式处理器芯片就相当于一台计算机。由于嵌入式处理器的这种结构形式，在某些应用领域中，它承担了大中型计算机和通用微型计算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点，因此在各个领域中都得到了迅猛的发展。嵌入式处理器的特点归纳起来有以下几个方面。具有优异的性能价格比嵌入式处理器尽可能地把应用所需的存储器，各种功能的I/O接口集成在一块芯片内，因而其性能很高，而价格却相对较低廉，即性能价格比很高。集成度高、体积小、可靠性高嵌入式处理器把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，均为大规模或超

5、大规模集成电路。又内部采用总线结构，减少了芯片之间的连线，这大大提高了嵌入式处理器的可靠性与抗干扰能力。同时，其体积小，对于强磁场环境易于采取屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。控制功能强嵌入式处理器体积虽小，但“五脏俱全”，它非常适用于专门的控制用途。为了满足工业控制要求，一般嵌入式处理器的指令系统中有丰富的转移指令，I/O口的逻辑操作指令。其逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。低电压、低功耗嵌入式处理器常用于携带式产品和家用消费类产品，一般都采用电池供电所以其电压和功耗比较低。要提高GPS接收机的各项性能，增加更多的功能，首先需要对应用软件进行改进和升级。升级软件会对微处理器的处理速

6、度和运算能力提出更高的要求，所以GPS接收机中的微处理器的运算能力和功耗直接影响整机的性能。利用基于ARM微处理器的嵌入式系统所研制的GPS接收机可以大大降低接收机的成本、满足某些特殊应用场合对接收机体积、功耗等的要求，已经在国外的GPS接收机设计生产中得到了广泛的应用。一直以来，都有很多的学者们在孜孜不倦地研究GPS,并且在研究过程中付出了很多努力，当然也取得了许多不错的成就。他们希望GPS定位系统能应用于更多的领域，带来更多的惊喜。2GPS定位系统研究现状及应用全球定位系统是美国国防部研制的第二代卫星导航与定位系统，它能为全球的用户提供全天候、连续、实时的高精度位置、速度和时间信息。GPS

7、主要由空间卫星、地面监控系统和系统设备三大部分组成。24颗卫星组成的GPS系统凭借着其独特的卫星分布和“多星、高轨、测时一测距”体制，实现了全球覆盖、全天候、高精度、连续实时导航定位。GPS系统的地面监控系统由一个主控站、3个注入站和5个监测站组成。主控站的主要任务是收集各个监测站所测得的伪距和积分多普勒观测值，环境要素等数据：计算每颗GPS卫星的的星历和卫星钟差、时钟改正量、状态数据以及信号的大气层传播改正，并以一定形式编制成导航电文，传送到注入站，此外还监控其余站的工作情况并调整卫星姿态和位置，检测和维护卫星健康。注入站的作用将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令注入到

8、相应卫星的存储系统。每天至少上传两次导航信息。监测站的主要作用是对卫星进行连续的观测、采集数据和监测卫星的工作情况，并收集当地的气候资料，然后把所有观测资料传送到主控站以确定卫星的精密轨道。用户接收设备主要是GPS接收机，它由无线前置放大器、信号处理、控制与显示、记录和供电单元组成。GPS接收机具有解码、分离出导航电文、进行相位和伪距测量的功能。近年来，随着国民经济的飞速发展，我国的汽车工业和城市化进程进入了一个缟素前进的阶段，GPS定位系统的市场迅速发展壮大。以GPS为代表的卫星导航应用产业已成为当今国际公认的八大无线产业之一。在近十多年，随着全球定位系统的软件和硬件的不断发展和完善，该系统

9、已广泛地应用于国民经济建设和科学技术的许多领域，并逐渐深入到人们的日常生活中，与此同时，人们对于GPS的需求也越来越强烈。随着技术的进步、应用需求的增加，GPS独具的定位导航、授时校频、精密测量等多方面的强大功能，已涉足众多应用领域，使GPS成为继蜂窝移动通信和互联网之后的全球第三个IT经济新增长点。GPS对人类活动的影响极大，应用价值极高。它可以从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题，可以满足各种不同用户的需要。虽然最初GPS卫星定位系统是为军事目的而设计，但其精密的全球定位、简便的观测、优异的实时性、良好的抗干扰性能等优点得到了广泛应用。GPS应用主要分为两种类型，一种为单机应用，即采用

10、独立的接收机做单点静态或动态定位或单点高精度定位测量。另一种则以GPS接收机配合中心控制站，辅以无线数据通信设备，实时进行数据交换，构成GPS应用系统。对船舰而言，它能在海上协同作战、石油勘探、海洋捕鱼、管道铺设、暗礁定位。海港领航等方面作出贡献。对飞机而言，它可在飞机起飞，中途导航，着陆，空中会合、武器投掷、空中交通管制等方面进行服务。在陆地上可用于各种车辆、坦克、陆军部队等的定位，还可用于大地测量，野外考察，勘探定位。GPS已经深入到每个人的生活之中，GPS车辆调度监控系统已广泛应用于银行、公安、交通管制、消防等部门。在空间技术方面，可以用于导弹制导、空间飞行器的导航定轨等，为各类卫星测定精密轨道。用差分GPS完成飞船的交会和对接。GPS在常规武器试验中有着广泛的应用，应用GPS可精确测定弹道、具有不受天气条件，发射场区，射向、射程窗口的限制，可以实现连续、全程、与多目标跟踪测量，且精度高、费用低。目前还出现了