基于ARM9手持GPS定位系统的研究与实现

论文摘要

随着嵌入式技术和数字通信技术的迅速发展,GPS技术的民用化已经越来越明显的体现在我们生活的各个方面,GPS设备正向着小型化、多功能化、易用化、低成本化的方向发展。GPS系统由24颗卫星提供全球任何位置,任何时间的三维位置的定位和授时,具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。从这些特点中可以看出GPS系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测时还可以应用在其他众多领域。随着嵌入式技术的不断发展,GPS接收机不断改进自动化程度越来越高。接收机的体积越来越小重量越来越轻大大减轻了测量工作者的工作强度。人们将GPS技术应用从专业领域逐步扩大到了到民用领域如车辆运行管理、失窃车辆的跟踪、野外伤员的搜救、结合电子地图的目的地的导航等等,其越来越低廉的价格使得更多的普通人享受到其中的便利。随着GPS技术的广泛应用它给人们的生活带了极大的便利,大大提高了工作效率。因此GPS技术有着极其广阔的应用前景。本文分析了GPS系统的发展现状和手持GPS接收机的必要性。具体研究了GPS系统的构成、信号产生、传输、接收方式,并对当前主要的GPS接收机设计方案进行了相应论述。详细分析了GPS信号的调制传播方式、定位原理。重点分析了接收过程中对GPS信号的捕获和跟踪方法,并对其中部分过程在Matlab中进行仿真。完成了两种设计方案中GPS模块与Arm处理器的连接,Linux系统中GPS模块驱动的编写,同时给出部分相应代码。最后对目前Linux平台上缺少的GPS定位导航软件进行了框架的设计,并对当前电子地图中较为流行的Mapinfo格式的文件进行分析。将嵌入式技术与GPS技术相结合,充分发挥了GPS技术的实时性,灵活性和嵌入式技术小型化、多功能、高效率的优势。结合开放源代码的Linux系统平台可以使GPS接收机的设计更加灵活多变,有效地降低了设计成本。对GPS技术的推广和应用是非常有意义的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 GPS系统的现状和发展
• 1.2 嵌入式技术在GPS系统中的应用
• 1.3 本论文研究的主要内容
• 第2章 GPS定位技术
• 2.1 GPS系统结构
• 2.2 GPS定位基本原理
• 2.3 GPS接收机基本框架
• 第3章 GPS测量原理和实现
• 3.1 GPS卫星导航信号的产生
• 3.1.1 GPS卫星信号的数据码
• 3.1.2 GPS卫星信号的测距码
• 3.1.3 GPS卫星信号的载波
• 3.2 GPS卫星信号的捕获、跟踪过程和仿真
• 3.2.1 GPS卫星信号捕获
• 3.2.2 GPS卫星信号的跟踪
• 3.3 GPS伪距测量用户位置原理
• 第4章 GPS接收机系统
• 4.1 GPS接收机的硬件设计
• 4.1.1 iMX21基本结构
• 4.1.2 硬件接收方式RF8009
• 4.1.3 软件接收方式RF8110
• 4.2 GPS接收机的软件设计
• 4.2.1 RF8110模块的Linux驱动实现
• 4.2.2 RF8110模块的数据读取
• 4.2.3 导航信息的解读
• 4.2.4 嵌入式系统Linux电子地图导航软件设计框架
• 第5章 总结与展望
• 5.1 课题研究的成果
• 5.2 问题和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间所发表的论文