GPS的定位系統設計

論文編號:TX417  論文字數:23439,頁數:71

第一章 概論

1.1 GPS的發展史
 五十年代未，原蘇聯發射了人類的第一顆人造地球衛星，美國科學家在對其的跟蹤研究中，發現了多普勒頻移現象，并利用該原理促成了多普勒衛星導航定位系統TRANsIT的建成，在軍事和民用方面取得了極大的成功，是導航定位史上的一次飛躍，我國也曾引進了多臺多普勒接收機，應用于海島聯測、地球勘探等領域。但由于多普勒衛星軌道高度低、信號載波頻率低，軌道精度難以提高，使得定位精度較低，以滿足大地測量或工程測量的要求，更不可能用于天文地球動力學研究。為了提高衛星定位的精度，美國從1973 年開始籌建全球定位系統GPS （Global Positioning System)。在經過了方案論證、系統試驗階段后，于1989年開始發射正式工作衛星，并于1994年全部建成，投入使用。GPS系統的空間部分由21顆工作衛星和3顆在軌備用衛星組成，均勻分布在6個軌道面上，地面高度為20000余公里，軌道傾角為55度，扁心率約為0，周期約為12小時，衛星向地面發射兩個波段的載波信號，載波信號頻率分別為1575.442兆 赫茲（L1波段）和1227.6兆赫茲（L2波段），衛星上安裝了精度很高的原子鐘，以確保頻率的穩定性，在載波上調 制有表示衛星位置 的廣播星歷，用于測距的C/A碼和P碼，以及其它系統信息，能在全球范圍內，向任意多用 戶提供高精度的、全天候的、連續的、實時的三維測速、三維定位和授時。

目錄
第一章 概論 1
1.1 GPS的發展史 1
1.2 GPS組成 2
1.3 GPS的特點 4
1.4 GPS 政策及系統發展趨勢 4
1.5 課題介紹 5
第二章 GPS導航定位原理 1
2.1地心地球固連(ECEF)坐標系 1
2.2 GPS信號結構 1
2.2.1概述 1
2.2.2 GPS傳輸信號分類 2
2.2.3 最長線性移位寄存器-m序列 3
2.2.4 C/A碼的產生 3
2.3 GPS衛星的導航電文 6
2.4 GPS定位原理 6
2.5 多普勒頻移 8
2.6 GPS信號的自相關性 8
第三章 MATLAB 仿真工具Simulink 10
3.1  Simulink 簡介 10
3.2  創建仿真模型 10
3.2.1 Simulink的安裝 10
圖3.1 simulink的安裝 10
3.2.2 運行Simulink 11
3.2.3 Simulink簡單模型的建立 11
► 簡單模型的建立 11
（1）建立模型窗口 11
（2）將功能模塊由模塊庫窗口復制到模型窗口 11
（3）對模塊進行連接，從而構成需要的系統模型 11
► 模型的特點 11
（1）在SIMULINK里提供了許多如Scope的接收器模塊，這使得用SIMULNK進行仿真具有像做實驗一般的圖形化顯示效果。 11
（2）SIMULINK的模型具有層次性，通過底層子系統可以構建上層母系統。 11
（3）SIMULINK提供了對子系統進行封裝的功能，用戶可以自定義子系統的圖標和設置參數對話框。 11
3.2.4 模塊庫 11
3.2.5 連線 12
3.2.6 信號標簽 12
3.2.7 創建子系統 12
3.2.8 保存及結束仿真 13
3.3 使用菜單命令進行仿真 13
3.3.1 Simulation 13
3.3.2 用命令行進行仿真 14
3.3.3  仿真結果分析 14
3.4  S-function的編寫 15
3.4.1 M文件S函數的編程環境 15
圖3.2  M文件編程環境 16
3.4.2 S-函數的基本概念 16
3.4.3 M文件S-函數 17
第四章 GPS L1信號仿真 1
4.1 仿真的第一部分-擴頻 1
4.2 仿真的第二部分-調制 3
4.2.1 調制簡介 3
4.2.2 調制的仿真實現 4
4.2.3 BPSK子模塊 6
4.2.4 10KHz的多普勒頻移子模塊 7
圖4.6 多普勒頻移子模塊 8
4.3 仿真的第三部分-自相關仿真 9
4.3.1 第一部分 9
4.3.2 第二部分 10
第五章 仿真結果及分析 10
5.1 L1信號的數據流 11
5.2載波的波形圖 11
5.3 轉換后的數據流 12
5.4 L1信號的BPSK數據流 13
5.5 L1信號的波形圖 13
5.6 (+10KHz)的多普勒頻移 14
5.7 L1信號的頻譜 14
5.8 C/A碼信號的自相關性 15
結束語 1
參考文獻 2
致 謝 3
附錄Ⅰ：英文文獻 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
附錄Ⅱ：譯文 11
串行通信的介紹 11
附錄Ⅲ：程序 16