GJS系列单频GPS接收机产品升级方案的设计与实现

论文摘要

本论文首先概要的介绍了全球定位系统GPS,并详细分析了GPS信号的定位方法、定位作业方式以及接收机的分类。GPS接收机的关键问题是对卫星GPS信号的处理,因此本文对载波相位测量进行了详细论述,并重点研究了静态测量。在硬件方面,设计主要采用ZARLINK公司提供的的套片来自主开发接收板,通过大量器件选型及苛刻环境测试完成硬件设计。GPS接收机软件设计核心是差分GPS技术（DGPS）,该技术是利用观测4颗卫星所得到的差分改正数,来消除GPS接收机测得的位置坐标误差,此技术可以极大地提高定位精度。本论文基于GPS接收机软件设计分三方面进行阐述,分别是GPS基线解算、基线向量网平差、GPS高程,并基本完成了参数设置和差分算法的实现。经过软、硬件的设计及部分升级,目前已完成新产品（博飞牌GJS101-F20产品）的顺利生产,并开始销售。本文的内容安排:第一章主要简要叙述GPS的原理,第二章对载波相位进行描述,第三章详细介绍硬件设计及调试过程,第四、五、六章对差分GPS软件技术设计及算法精度进行分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 GPS 概述
• 1.1 全球定位系统 GPS
• 1.1.1 全球定位系统组成
• 1.2 GPS 全球定位系统信号的基本结构
• 1.3 GPS 定位方法
• 1.3.1 GPS 定位方法分类
• 1.4 GPS 定位作业方式
• 1.4.1 GPS 动态定位
• 1.4.2 事后处理的动态定位
• 1.4.3 用于地面测量的静态（或准动态）相对定位
• 1.5 GPS 接收机及其分类
• 1.5.1 GPS 接收机原理结构
• 1.5.2 GPS 接收机的分类
• 1.6 背景及意义
• 1.6.1 国内发展状况
• 1.6.2 本项目产品的特色及市场竞争力分析
• 2 载波相位测量
• 2.1 载波相位测量的原理
• 2.1.1 载波相位测量的原理
• 2.1.2 载波相位测量的观测值
• 2.2 周跳的产生与探测
• 2.2.1 周跳的发生原因
• 2.2.2 周跳的探测与修复
• 2.3 GPS 静态测量
• 3 GPS 接收机设计
• 3.1 信号接收板的开发
• 3.2 控制板的开发
• 3.3 文件下载
• 3.4 控制显示
• 3.5 供电系统
• 3.6 定位软件设计
• 3.6.1 理论依据及算法研究
• 3.6.2 解决方法
• 3.6.3 关键技术
• 4 GPS 基线解算
• 4.1 GPS 基线解算的基本原理
• 4.1.1 观测值
• 4.1.2 基线解算（平差）
• 4.2 GPS 基线解算的分类
• 4.2.1 单基线解算
• 4.2.2 多基线解
• 4.3 基线解算阶段的质量控制
• 4.3.1 质量控制指标及其应用
• 4.4 影响 GPS 基线解算结果的几个因素及其应对方法
• 4.4.1 影响GPS 基线解算结果的几个因素
• 4.4.2 影响GPS 基线解算结果因素的判别及应对措施
• 4.5 GPS 基线解算的过程
• 5 GPS 基线向量网平差
• 5.1 GPS 网平差的分类
• 5.1.1 三维平差和二维平差
• 5.1.2 无约束平差、约束平差和联合平差
• 5.2 GPS 网平差原理
• 5.2.1 三维无约束平差
• 5.2.2 三维联合平差
• 5.2.3 二维联合平差
• 5.3 GPS 网平差的过程
• 5.3.1 提取基线向量，构建GPS 基线向量网
• 5.3.2 三维无约束平差
• 5.3.3 约束平差或联合平差
• 5.3.4 质量分析与控制
• 5.4 GPS 网平差中起算数据的检验
• 5.4.1 方差检验法
• 5.4.2 符合路线法
• 5.4.3 检查点法
• 5.5 网平差的实际计算过程
• 5.5.1 坐标系设定
• 5.5.2 网平差设置
• 5.5.3 二维平差设置
• 5.5.4 水准高程拟合
• 5.5.5 已知坐标的输入
• 5.6 网平差的运行
• 5.6.1 提取基线向量网
• 5.6.2 基线向量网的连通检验
• 5.6.3 自由网平差
• 5.6.4 三维约束平差
• 5.7 二维约束平差
• 5.8 水准高程拟合
• 6 升级后软件解算过程
• 6.1 处理基线
• 6.2 平差设置
• 6.3 网平差
• 6.4 成果输出
• 6.5 后差分数据处理
• 6.5.1 数据录入
• 6.5.2 数据处理设置
• 6.5.3 数据解算
• 6.5.4 查看结果
• 6.5.5 获取结果
• 6.5.6 基站坐标设置
• 7 总结
• 参考文献
• 致谢