GPS的定位系统设计

文档编号:TX417  文档字数:23439,页数:71

第一章 概论

1.1 GPS的发展史
 五十年代未，原苏联发射了人类的第一颗人造地球卫星，美国科学家在对其的跟踪研究中，发现了多普勒频移现象，并利用该原理促成了多普勒卫星导航定位系统TRANsIT的建成，在军事和民用方面取得了极大的成功，是导航定位史上的一次飞跃，我国也曾引进了多台多普勒接收机，应用于海岛联测、地球勘探等领域。但由于多普勒卫星轨道高度低、信号载波频率低，轨道精度难以提高，使得定位精度较低，以满足大地测量或工程测量的要求，更不可能用于天文地球动力学研究。为了提高卫星定位的精度，美国从1973 年开始筹建全球定位系统GPS （Global Positioning System)。在经过了方案论证、系统试验阶段后，于1989年开始发射正式工作卫星，并于1994年全部建成，投入使用。GPS系统的空间部分由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成，均匀分布在6个轨道面上，地面高度为20000余公里，轨道倾角为55度，扁心率约为0，周期约为12小时，卫星向地面发射两个波段的载波信号，载波信号频率分别为1575.442兆 赫兹（L1波段）和1227.6兆赫兹（L2波段），卫星上安装了精度很高的原子钟，以确保频率的稳定性，在载波上调 制有表示卫星位置 的广播星历，用于测距的C/A码和P码，以及其它系统信息，能在全球范围内，向任意多用 户提供高精度的、全天候的、连续的、实时的三维测速、三维定位和授时。

目录
第一章 概论 1
1.1 GPS的发展史 1
1.2 GPS组成 2
1.3 GPS的特点 4
1.4 GPS 政策及系统发展趋势 4
1.5 课题介绍 5
第二章 GPS导航定位原理 1
2.1地心地球固连(ECEF)坐标系 1
2.2 GPS信号结构 1
2.2.1概述 1
2.2.2 GPS传输信号分类 2
2.2.3 最长线性移位寄存器-m序列 3
2.2.4 C/A码的产生 3
2.3 GPS卫星的导航电文 6
2.4 GPS定位原理 6
2.5 多普勒频移 8
2.6 GPS信号的自相关性 8
第三章 MATLAB 仿真工具Simulink 10
3.1  Simulink 简介 10
3.2  创建仿真模型 10
3.2.1 Simulink的安装 10
图3.1 simulink的安装 10
3.2.2 运行Simulink 11
3.2.3 Simulink简单模型的建立 11
► 简单模型的建立 11
（1）建立模型窗口 11
（2）将功能模块由模块库窗口复制到模型窗口 11
（3）对模块进行连接，从而构成需要的系统模型 11
► 模型的特点 11
（1）在SIMULINK里提供了许多如Scope的接收器模块，这使得用SIMULNK进行仿真具有像做实验一般的图形化显示效果。 11
（2）SIMULINK的模型具有层次性，通过底层子系统可以构建上层母系统。 11
（3）SIMULINK提供了对子系统进行封装的功能，用户可以自定义子系统的图标和设置参数对话框。 11
3.2.4 模块库 11
3.2.5 连线 12
3.2.6 信号标签 12
3.2.7 创建子系统 12
3.2.8 保存及结束仿真 13
3.3 使用菜单命令进行仿真 13
3.3.1 Simulation 13
3.3.2 用命令行进行仿真 14
3.3.3  仿真结果分析 14
3.4  S-function的编写 15
3.4.1 M文件S函数的编程环境 15
图3.2  M文件编程环境 16
3.4.2 S-函数的基本概念 16
3.4.3 M文件S-函数 17
第四章 GPS L1信号仿真 1
4.1 仿真的第一部分-扩频 1
4.2 仿真的第二部分-调制 3
4.2.1 调制简介 3
4.2.2 调制的仿真实现 4
4.2.3 BPSK子模块 6
4.2.4 10KHz的多普勒频移子模块 7
图4.6 多普勒频移子模块 8
4.3 仿真的第三部分-自相关仿真 9
4.3.1 第一部分 9
4.3.2 第二部分 10
第五章 仿真结果及分析 10
5.1 L1信号的数据流 11
5.2载波的波形图 11
5.3 转换后的数据流 12
5.4 L1信号的BPSK数据流 13
5.5 L1信号的波形图 13
5.6 (+10KHz)的多普勒频移 14
5.7 L1信号的频谱 14
5.8 C/A码信号的自相关性 15
结束语 1
参考文献 2
致 谢 3
附录Ⅰ：英文文献 4
Introduction to Serial Communication 4
Asynchronous and Synchronous Communication 4
Duplex Communication 5
Flow Control Methods 5
Asynchronous Serial Communication Protocol 6
The RS-422 Serial Interface 8
附录Ⅱ：译文 11
串行通信的介绍 11
附录Ⅲ：程序 16

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