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基于ARM的GPS接收机导航解算模块设计

洪伟  
【摘要】: 基于ARM嵌入式系统的GPS接收机在军事领域和民用领域的都具有广泛的应用前景。本文依托实验室单频GPS接收机系统的在研项目,开展基于ARM嵌入式系统的导航解算相关算法研究,并通过仿真和实际应用验证了算法的可行性和有效性。作为软件接收机的重要组成部分,对导航解算模块的工程化研究,不仅对GPS接收机的开发具有重要意义,而且能够为其他卫星接收机的研制提供理论依据和开发经验。 首先,详细介绍了GPS载波信号和导航电文信号的结构及特性,阐述了GPS接收机结构及定位原理,结合实际工程深入探讨了GPS导航电文信号接收、数据提取和用户位置计算过程,并对GPS定位的两种数据处理方法进行了分析,对其优缺点进行了的比较。 其次,搭建了导航解算模块运行平台,通过比较和分析,选择了广嵌科技有限公司生产的GEC2410开发板,其核心芯片为ARM9 S3C2410,选择ADS1.2集成开发环境作为其软件开发工具,在此基础上移植了μC/OS-Ⅱ操作系统,并通过对串口和其他芯片进行配置,实现了和基带处理单元的连接。 再次,在前面工作的基础上,利用导航解算模块运行平台,进行了应用软件的设计和实现,利用μC/OS-II操作系统的多任务机制成功地实现了导航电文接收与存储、位同步、校验、定位解算和预报星历解算等功能,通过对导航电文和前人所使用的导航电文解析方法的深入研究和分析,研究基于星历表数据龄期解析导航电文的方法,按照电文的星历表数据龄期快速判断信息是否为最新,从而判决是否进行处理,该方法对于减少导航电文处理中的冗余计算起到了很好的效果。 最后,主要介绍了系统的测试方法和实验结果,并对实验结果进行了分析,研究了卫星导航系统误差和误差补偿方案,通过Matlab对不同情况进行了仿真,选择了合适本系统的误差补偿方案,并对误差补偿和不加误差补偿的实验结果进行了分析比较,验证了所采取的方案的可行性和有效性。


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