手持GPS接收机的实现

摘要

GPS手持机是利用GPS基本原理设计而成的体积小巧、携带方便、可以独立使用的全天候实时定位导航设备.它广泛应用于野外勘测、登山探险、旅游、交通等诸多领域.为适应定位及导航市场的需要,本文在介绍了GPS系统和GPS接收机定位原理的基础上,详细描述了一种利用GPS-OEM板作为原始信号接收模块的GPS手持机的开发实现过程及基于单片机系统的软件开发;根据GPS手持机低功耗的要求,论述了系统设计中的电源管理及低功耗设计的思路和实现方法;本文所设计的GPS接收机具有多种功能,除通常将定位信息以数字或图形方式显示在液晶屏幕上之外,还可以存储和重现多达15条预先存储的路线.由于GPS定位数据中存在着影响定位精度的随机误差,文中对接收机的位置误差建立了线性卡尔曼滤波模型,并利用观测数据对GPS定位数据的自适应卡尔曼滤波算法进行了仿真,仿真结果表明滤波后定位精度得到了提高;鉴于DSP芯片的高速运算特别适合于数字信号的各种实时滤波处理以及用户对接收机性能要求的进一步提高,提出了基于DSP的手持机硬件设计方案,在现有的开发系统上完成了软件仿真开发与调试,为手持机的进一步优化设计作了有益的尝试.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1 GPS系统概述

1.2 GPS的应用与发展前景

1.3 GPS手持机的发展现状

1.4本文研究内容

第2章GPS卫星定位基本原理

2.1 GPS信号的构成

2.2 GPS定位的基本原理与方法

2.2.1 GPS定位的基本原理

2.2.2 GPS定位的基本方法

2.3 GPS接收机及其结构原理

2.3.1天线单元

2.3.2接收单元

2.3.3存储单元

2.3.4电源

2.4接收机模块的性能比较

2.4.1 GPS接收器的性能指标

2.4.2 GN-77N OEM板

2.4.3 Jupiter GPS-OEM板

2.5 小结

第3章系统软硬件设计

3.1 GPS手持机的功能特性

3.2系统硬件设计

3.2.1系统硬件框图

3.2.2单片机与GPS-OEM板的接口

3.2.3单片机与液晶示器的接口

3.2.4单片机外部扩展RAM

3.2.5扩展RS-232接口

3.2.6键盘接口

3.2.7复位电路设计

3.2.8电源设计

3.3系统软件设计

3.3.1数据格式

3.3.2定位数据的读取和格式转换

3.3.3通信速率的选择

3.3.4图型液晶显示的实现

3.4小结

第4章电源管理及低功耗设计

4.1电源管理及低功耗设计的意义

4.2电源管理和低功耗设计

4.2.1低功耗电子元件的选择

4.2.2手持机的功耗分析

4.2.3手持机的电源设计

4.2.4低功耗的软件处理

4.2.5其它因素

4.3 小结

第5章基于DSP的系统设计开发和探讨

5.1基于DSP的系统开发分析

5.2基于DSP的系统硬件设计

5.2.1处理器的选择和电源解决方案

5.2.2系统设计硬件框图

5.3基于DSP的系统软件设计

5.3.1卡尔曼滤波模型的建立

5.3.2定位数据的卡尔曼滤波

5.3.3软件仿真实现

5.4 小结

第6章结束语

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表学术论文研究项目情况