gps论文【实用4篇】

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GPS【第一篇】

GPS设备（GlobalPositionSystem）即全球定位系统，

GPS

，

用于接收并解析太空中数个卫星回传电波中的轨道信息及时刻信息，来计算出GPS接收器所在位置的经度、纬度、水平高度及移动速度。GPS设备基本配备通常包含了一个GPS接收器、解析器及一部高效率的微电脑。

蓝牙gps模块【第二篇】

引言

蓝牙技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范，是一种用于替代移动设备或固定电子设备之间连接电缆的近距离无线链路，蓝牙工作在全球通用的频段，数据速率为1Mb/s，采用时分双工传输技术实现全双工传输，

作为取代数据电缆的短距离无线通信技术，蓝牙支持点对点以及点对多点的通信，以无线方式将家庭或办公室中的各种数据和语音设备连成一个微微网（Pico－net），几个微微网还可以进一步实现互联，形成一个分布式网络（scatter－net），从而在这些连接设备之间实现快捷而方便的通信。本文介绍蓝牙接口在嵌入式数字信号处理器OMAP5910上的实现，DSP对模拟信号进行采样，并对A/D变换后的数字信号进行处理，通过蓝牙接口传输到接收端，同样，DSP对蓝牙接收到的数字信号进行D/A变换，成为模拟信号。

蓝牙模块BRF6100

蓝牙信号的收发采用蓝牙模块BRF6100实现。BRF6100是TI公司最近推出的遵循蓝牙标准的无线信号收发芯片，其升级型号BRF6150支持标准，BRF6100的主要特性有：具有片内数字无线处理器DRP（DigitalRadioProcessor）、数控振荡器，片 频收发开关切换，内置ARM7嵌入式处理器等。

BRF6100的内部功能如图1所示，接收信号时，收发开关置为收状态，射频信号从天线接收后，经过蓝牙收发器直接传输到基带信号处理器。基带信号处理包括下变频和采样，BRF6100采用零中频结构。数字信号存储在RAM（容量为32KB）中，供ARM7处理器调用和处理，ARM7将处理后的数据从编码接口输出到其他设备，信号发过程是信号收的逆过程，此外，BRF6100还包括时钟和电源管理模块以及多个通用I/O口，供不同的外设使用。BRF6100的主机接口可以提供双工的通用串口，可以方便地和PC机的RS232通信，也可以和DSP的缓冲串口通信。(学电脑)

系统硬件结构

整个系统由DSP、BRF6100、音频AD/DA、液晶、键盘以及Flash组成，硬件连接如图2所示，DSP是核心控制单元，音频AD用于将采集的模拟语音信号转变成数字语音信号；音频DA将数字语音信号转换成模拟语音信号，输出到耳机或者音箱。音频AD和DA的前端和后端都有放大和滤波电路，一般情况下，音频AD和DA集成到一个芯片上，本系统使用TI公司的TLV320AIC10，设置采样频率为8KHz，键盘用于输入和控制，液晶显示器显示各种信息，Flash保存DSP所需要的程序，供DSP上电调用；JTAG是DSP的仿真接口，DSP还提供HPI口，该接口可以和计算机连接，可以下载计算机中的文件并通过DA播放，也可以将数字语音信号传输到计算机保存和处理。

系统中的DSP采用OMAP5910，该DSP是TI公司推出的嵌入式DSP，具有双处理器结构，片内集成ARM和DSP处理器。ARM用于控制外围设备，DSP用于数据处理。OMAP5910中的DSP是基于TMS320C55X核的处理器，提供2个乘累加（MAC）单元，1个40位的算术逻辑单元和1个16位的算术逻辑单元，由于DSP采用了双ALU结构，大部分指令可以并行运行，其工作频率达150MHz，并且功耗更低。

OMAP5910中的ARM是基于ARM9核的TI925T处理器，包括1个协处理器，指令长度可以是16位或者32位。DSP和ARM可以协同工作，通过MMU控制，可以共享内存和外围设备，OMAP5910可以用在多种领域，例如移动通信、视频和图像处理，音频处理、图形和图像加速器、数据处理。本系统使用OMAP5910，用于个人移动通信。

BRF6100和OMAP5910的硬件设计

BRF6100和OMAP5910的连接是本系统硬件连接的重点，其具体连接如图3所示，使用OMAP5910的MCSI接口连接BRF61001语音接口。MCSI接口是OMAP5910特有的多通道串行接口（MultiChannelSerialInterface），具有位同步信号和帧同步信号。系统采用主模式，即OMAP5910提供2个时钟到蓝牙模块BRF6100的语音接口的位和帧同步时钟信号，MCSI接口的最高传输频率可以达到6MHz，系统由于传输语音信号，设置帧同步信号为8KHz，与OMAP5910外接的音频AD的采样频率一致，

每帧传输的位根据需要可以设置成8或者16位，相应的位同步时钟为64KHz或者128KHz，这些设置都可以通过设置OMAP5910的内部寄存器来改变，使用十分方便灵活。

OMAP5910和BRF6100的通信使用异步串口实现。如图3中的RX1和TX1信号，为了保证双方通信的可靠和实时，使用RTS1和CTS1引脚作为双方通信的握手信号，异步串口的通信频率可设为、、或者等四种。速率可以通过设置OMAP5910的内部寄存器来改变，BRF6100的异步串口速率通过OMAP5910进行设置。

由于OMAP5910和BRF6100都具有一个ARM核，双方的实时时钟信号可以使用共同的时钟信号，从而保证双方实时时钟的一致，图3中，由OMAP5910输出的时钟信号到BRF6100的SLOW_CLK引脚。信号由外接晶体提供，晶体的稳定性必须满足双方的要求，一般稳定性要求在50×10－6数量级。

图3中，OMAP5910使用一个GPIO引脚控制BRF6100复位，必要时OMAP5910可以软件复位蓝牙模块。OMAP5910使用另外一个GPIO引脚控制BRF6100的WP信号，WP为BRF6100的EEPROM写保护信号，在正常工作状态下将该引脚置高，确保不会改写EEPROM中的数据。

BRF6100的射频天线可以采用TaiyoYuden公司的AH104F2450S1型号的蓝牙天线。该天线性能良好，已经应用在很多蓝牙设备上，为了验证天线是否有效，可以在产品设计阶段增加一段天线测试电路，如图4所示，使用控制信号控制切换开关，控制信号可以来自BR6100或者OMAP5910。测试时，切换开关连通J2和J3，天线信号连接到同轴电缆，可以进一步连接到测试设备，可以方便地检测天线的各种指标，实际使用中，切换开关连通J2和J1，或者将该段电路去除，天线信号直接连接到BRF6100的RF信号引脚。

OMAP5910的软件设计

整个系统的软件设计方法有三种，根据不同的应用场合和系统的负责程序采用不同的设计方法，一般情况下，简单的系统可以采用常规的软件设计方法；较为复杂的系统可以采用DSP仿真软件CCS提供的DSP/BIOS设计方法（DSP/BIOS是TI公司专门为DSP设计的嵌入式软件设计方法）；最为复杂的系统需要采用嵌入式操作系统进行设计。目前，OMAP5912支持的操作系统包括WinCE、Linux、Nucleus以及VxWorks等，可以根据需要选择不同的操作系统，本系统采用常规的软件设计方法，其实现最为简单方便。

系统的软件结构如图5所示，软件的结构中包括初始化模块，键盘和液晶显示、数据和语音通信、Flash读写以及蓝牙信号收发等模块，在初始化过程中设置键盘扫描时间、语音采样频率、显示状态等各种参数，整个系统初始化之后，程序进入监控模块、监控模块随时判断各个模块的状态，并进入相应的处理程序，数据通信模块控制OMAP5910和蓝牙模块的数据接口，语音通信模块控制OMAP5910和音频AD/DA的接口，蓝牙接口收发控制OMAP5910和蓝牙模块的信号收发，Flash读写模块控制OMAP5910对其片外Flash的读写，必要时可以将某些重要数据传输到Flash中，此外，OMAP5910的上电引导程序也存储在Flash中，键盘和显示模块控制系统的人机接口，PC通信模块控制系统和PC机的连接。

由于OMAP5910具有C55系列DSP核，一些数字信号处理算法可以很容易实现，对于语音信号，可以进行滤波以提高语音质量，如果传输音乐信号，可以加入音乐处理算法、例如混响、镶边、削峰等多种处理，可以将语音压缩后传输到PC机，或者解压后播放各式各样的语音信号，使得系统的应用范围更加广泛和实用。

总结

在OMAP5910的蓝牙接口设计中，使用OMAP5910的多通道串口连接蓝牙模块BRF61001音频接口，OMAP5910的异步串口连接蓝牙模块的通信口。蓝牙模块可以避免射频信号到中频信号的变换，使系统结构简单、实现简单。由于采用具有DSP核的处理器，系统还可以方便地应用到各种语音信号处理中。

测绘工程技术中GPS技术研究论文【第三篇】

测绘工程技术中GPS技术研究论文

摘要：测绘工程发挥作用的领域越来越宽广，尤其是在工程建筑方面的作用，尤为突出。因此测绘工程不断发展，也涌现出了多种相关技术，GPS就是其中的一项重要技术。本文就GPS的来由、工作原理进行了详细介绍，并且就GPS技术在测绘工程中的实际作用进行了研究说明。

关键词：定位；建模；工程监理；技术应用

1GPS技术简介

此项技术是全球定位系统的英文单词的缩写。最早是由美国进行研发的，研发的主要目的是应用于军事方面。利用卫星来传送相关信号，准确定位。后来被发现在生活工作当中也有着巨大的意义，例如在车辆的导航系统当中，在海运当中，在工程测量方面都有着实际工作意义。这是因为GPS可以实现对观察目标的准确定位，以三维的目标建立工作模型。现在应用较为广泛的领域就是车载导航和测绘工程当中的测量工程方面。

2GPS主要工作过程和特点

此项定位技术，是通过在观察位置或者观察对象处安装接收装置，而这个接收装置将跟踪并且接收卫星不断发送的位置信号。通过微信发送的位置和间隙的信号，可以计算出接收端的具体位置。再将这些位置信息传送给分析端进行处理。从而实现位置信息的建模工作。

3GPS技术能够在测绘工程方面得到应用的原因

GPS技术能够在测绘工程方面得到广泛应用，与自身的技术特点有关，也与测绘工程的用途有关。测绘工程中很大一部分作用是实现工程测量、野地勘测等工作，这就需要精确的地理位置信息。而全球定位系统技术恰好能提供相应的服务。从定位系统技术的几个特点我们就能看出些许端倪。首先，全球定位系统是通过卫星来判断位置，计算机来进行具体的计算，测量的精度高。在测绘当中当然是数据越精确越能提供更大的帮助。所以这点无疑适用于测绘工程。其次，可以24小时全天观测，既然利用的是卫星系统，那么在卫星运转周期内，是可以随时使用的。，这种便捷的测量定位服务，无疑是受到实际应用欢迎的。第三，收到自然因素影响小。测绘工程中，在对野外进行测量的时候，由于建筑物稀少，测量范围广泛，所以常常伴有山丘等地矿，远距离测量十分不便，同时天气对测量的精度也有较大影响。而工期又常常不允许长时间的等待。此时，GPS技术就发挥了巨大作用。它接收卫星信号进行位置模型建立的工作原理，使得天气和自然状况因素很难影响到观测的结果。这推动了测绘工程的快速发展。

4此项技术在测绘工程中的具体应用与使用建议

具体应用说明

首先，从当前的发展形势来看，对GPS技术在工程测绘中的应用已经成了工程测绘中必用的技术手段，这一技术在多用途以及多领域等方面都有着比较显著的体现。通过GPS定位系统的原理能够将测量物体多角度加以定位，并且能够对地理环境相对比较复杂的地区进行无障碍的测量，并在三维图像的显示下得到需求的数据信息。其次，此项技术可以结合虚拟技术共同发挥作用：虚拟现实技术的应用方面，对这一测绘技术的实际应用分为几个重要的环节，这和常规的测量点选择相比有着一定的差异。主要是能够分为测量点的选择以及测量标志的建立，实施外业观测和对数据的处理。在这些程序进行实施的过程中要能对测量设备的便捷性和视野的开阔性得到保证，并要在信号方面也要能够得到保证，不能收到电磁波的影响。对测量点选择完毕之后，要能够对测量标志进行建立，对GPS技术的应用最为重要的是外业测绘，也就是通过空间卫星导航系统进行对测绘的信号进行收集，进而来达到精确测量的目标。最后，在监理工程变形当中的运用价值体现，在这一方面主要是通过GPS测量技术的三维定位进行实际的实施。工程建设中会遇到各种的工程变形问题，所以这就需要进行高精度的测量进行纠正，对工程建筑的沉陷以及大坝的变形等进行实际的测绘。例如对大坝工程的测绘，由于会受到水负荷等方面的影响，造成了大坝变形，这就要能进行实施监测，通过GPS技术能对相关的变形数据加以收集，将其准确度进行最大化的精确，这样就能进行精确化的进行纠正，保障大坝的质量。

在测绘工程中使用的工作建议

首先，培养专业人才，GPS不能脱离人工实现测量与定位。首先需要人来进行观察位置的接收设备安装。没有卫星接收设备，此项技术就无法工作。所以要有熟悉相关技术的工作人员。同时接收到卫星信号后，要根据时间与距离等信号，通过计算机来进行合理的分析计算，才能得出精确的定位信息。老一代的测量人员虽然经验丰富，但对新技术常常掌握不熟练，例如定位技术、信息处理技术等等。所以要培养掌握相关技术的专业人才。其次，根据工作原理我们可以发现接收装置需要接收卫星信号，所以在一些电磁波强烈辐射强烈的情况下，容易出现无法接收信号，或者接收信号出现问题的状态。此时难以使用全球定位技术。常见的因素是例如接收端附近要高压电线等设备。要灵活使用，避免出现错漏。

参考文献

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[2]李宏宾。GPS在市政工程测绘中的应用[J].科技信息，(19).

[3]黄小梅。刍议GPS技术在工程测绘中的应用与改进[J].江西建材，2015(2).

[4]彭彬。分析GPS技术在工程测绘中的具体应用[J].江西建材，(24).

[5]郭森。GPS技术在工程测绘中的应用分析[J].江西建材，2016(18).

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[7]金磊。工程测绘中GPS测量技术应用研究[J].河南建材，2016(3).

浅析gps导航原理论文【第四篇】

最新浅析gps导航原理论文

摘 要本文重点分析了各种不同的地球坐标系以及互相转换，阐述了GPS定位的基本原理，分析了其主要误差来源以及消除方法，并给出了相应的叠代算法，最后，对该方法的实现过程提出了自己的观点。

关键词GPS；导航；星历；误差

全球定位系统(GPS)是英文Global Positioning System的字头缩写词的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。它是由美国国防部主导开发的一套具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航定位系统。

GPS用户部分的核心是GPS接收机。其主要由基带信号处理和导航解算两部分组成。其中基带信号处理部分主要包括对GPS卫星信号的二维搜索、捕获、跟踪、伪距计算、导航数据解码等工作。导航解算部分主要包括根据导航数据中的星历参数实时进行各可视卫星位置计算；根据导航数据中各误差参数进行星钟误差、相对论效应误差、地球自转影响、信号传输误差(主要包括电离层实时传输误差及对流层实时传输误差)等各种实时误差的计算，并将其从伪距中消除；根据上述结果进行接收机PVT（位置、速度、时间）的解算；对各精度因子(DOP)进行实时计算和监测以确定定位解的精度。

本文中重点讨论GPS接收机的导航解算部分，基带信号处理部分可参看有关资料。本文讨论的假设前提是GPS接收机已经对GPS卫星信号进行了有效捕获和跟踪，对伪距进行了计算，并对导航数据进行了解码工作。

1 地球坐标系简述

图1背景图片

要描述一个物体的位置必须要有相关联的坐标系，地球表面的GPS接收机的位置是相对于地球而言的。因此，要描述GPS接收机的位置，需要采用固联于地球上随同地球转动的坐标系、即地球坐标系作为参照系。

地球坐标系有两种几何表达形式，即地球直角坐标系和地球大地坐标系。地球直角坐标系的定义是：原点O与地球质心重合，Z轴指向地球北极，X轴指向地球赤道面与格林威治子午圈的交点(即0经度方向)，Y轴在赤道平面里与XOZ构成右手坐标系(即指向东经90度方向)。

地球大地坐标系的定义是：地球椭球的中心与地球质心重合，椭球的短轴与地球自转轴重合。地球表面任意一点的大地纬度为过该点之椭球法线与椭球赤道面的夹角 φ，经度为该点所在之椭球子午面与格林威治大地子午面之间的夹角λ ，该点的高度h为该点沿椭球法线至椭球面的距离。设地球表面任意一点P在地球直角坐标系内表达为P( x，y，z )，在地球大地坐标系内表达为P ( φ，λ ，h)。则两者互换关系为：大地坐标系变为直角坐标系：

（1）

式中：n为椭球的卯酉圈曲率半径，e为椭球的第一偏心率。

若椭球的长半径为a，短半径为b，则有

（2）

直角坐标系变为大地坐标系，可由下述方法求得

φ由叠代法获得

φc为地心纬度， ep为椭圆率

可设初始值φ=φc 进行叠代，直到|φi=1-φi| 小于某一门限为止。

这两种坐标系在定位系统中经常交叉使用，必须熟悉两种坐标系之间的转换关系。

2 GPS定位中主要误差及消除算法

GPS定位中的主要误差有：星钟误差，相对论误差，地球自转误差，电离层和对流层误差。

1）星钟误差

星钟误差是由于星上时钟和GPS标准时之间的误差形成的，GPS测量以精密测时为依据，星钟误差时间上可达1ms，造成的距离偏差可达到300Km，必须加以消除。一般用二项式表示星钟误差。

（3）

GPS星历中通过发送二项式的系数来达到修正的目的。经此修正以后，星钟和GPS标准时之间的误差可以控制在20ns之内。

2）相对论误差

由相对论理论，在地面上具有频率 的。时钟安装在以速度 运行的卫星上以后，时钟频率将会发生变化，改变量为：

即卫星上时钟比地面上要慢，要修正此误差，可采用系数改进的方法。GPS星历中广播了此系数用以消除相对论误差，可以将相对论误差控制在70ns以内。

3）地球自转误差

GPS定位采用的是与地球固连的协议地球坐标系，随地球一起绕z轴自转。卫星相对于协议地球系的位置(坐标值)，是相对历元而言的。若发射信号的某一瞬间，卫星处于协议坐标系中的某个位置，当地面接收机接收到卫星信号时，由于地球的自转，卫星已不在发射瞬时的位置〔坐标值)处了。也就是说，为求解接收机接收卫星信号时刻在协议坐标系中的位置，必须以该时刻的坐标系作为求解的参考坐标系。而求解卫星位置时所使用的时刻为卫星发射信号的时刻。这样，必须把该时刻求解的卫星位置转化到参考坐标系中的位置。

设地球自转角速度为 we，发射信号瞬时到接收信号瞬时的信号传播延时为△t ，则在此时间过程中升交点经度调整为

则三维坐标调整为

（4）

地球自转引起的定位误差在米级，精密定位时必须考虑加以消除。

4）电离层和对流层误差

电离层是指地球上空距地面高度在50-1000km 之间的大气层。电离层中的气体分子由于受到太阳等天体各种射线辐射，产生强烈的电离，形成大量的自由电子和正离子。

电离层误差主要有电离层折射误差和电离层延迟误差组成。其引起的误差垂直方向可以达到50米左右，水平方向可以达到150米左右。目前，还无法用一个严格的数学模型来描述电子密度的大小和变化规律，因此，消除电离层

误差采用电离层改正模型或双频观测加以修正。

对流层是指从地面向上约40km范围内的大气底层，占整个大气质量的99%。其大气密度比电离层更大，大气状态也更复杂。对流层与地面接触，从地面得到辐射热能，温度随高度的上升而降低。对流层折射包括两部分：一是由于电磁波的传播速度或光速在大气中变慢造成路径延迟，这占主要部分；二是由于GPS卫星信号通过对流层时，也使传播的路径发生弯曲，从而使测量距离产生偏差。在垂直方向可达到米，水平方向可达到20米。对流层误差同样通过经验模型来进行修正。

GPS星历中通过给定电离层对流层模型以及模型参数来消除电离层和对流层误差。实验资料表明，利用模型对电离层误差改进有效性达到75%，对流层误差改进有效性为95%。

3 GPS星历结构及解算过程

要得到接收机的位置，在接收机时钟和GPS标准时严格同步的情况下，则待求解位置是3个未知变量，需要3个独立方程来求解。但是实际情况中，很难做到接收机时钟和GPS标准时严格同步，这样，我们把接收机时间和GPS标准时间偏差也作为一个未知变量，这样，求解就需要4个独立方程，也就是需要有4颗观测卫星。

图1 GPS定位示意图（未考虑时间偏差）

假设接收机位置为（xu，yu，zu） ，接收机时间偏差为 tu，则由于时间偏差引起的距离偏差为为得到的伪距观测值。

我们可以得到联立方程

（5）

将上式线性化，即在真实位置（xu，yu，zu）进行泰勒级数展开，忽略高次项，得到

（6）

其中，

式（6）即为实际计算的叠代公式，叠代终止条件是真实位置 （xu，yu，zu）的变化量小于某一个阈值，最终得到 可以作为调整接收机时间偏差的依据，计算一般采用矩阵方式求解。要求解该方程，我们还需要预先知道4颗卫星的位置 （xj，yj，zj），而卫星位置可以从该卫星的星历中获得。

GPS卫星星历给出了本星的星历，根据星历可以算出卫星的实时位置，并且星历中给出了消除卫星星钟误差、相对论误差、地球自转误差、电离层和对流层误差的参数，根据这些参数计算出的卫星位置，可以基本上消除上述误差。

求解卫星位置的基本步骤为：

计算卫星运行平均角速度

①计算归化时间；

②计算观测时刻的平近点角；

③计算偏近点角；

④计算卫星矢径；

⑤计算卫星真近点角；

⑥计算升交点角距；

⑦计算摄动改正项；

⑧计算经过摄动改正的升交距角、卫星矢径、轨道倾角；

⑨计算观测时刻的升交点经度；

⑩计算卫星在地心坐标系中的位置。

特别值得指出的是，在计算卫星真近点角Vk时，应采用公式

（7）

其中，e为偏心率， Ek为卫星偏近点角。有部分参考书籍计算卫星真近点角的公式有误，会导致卫星真近点角 的象限模糊问题，从而无法得到卫星正确位置。

进行上述计算后，再根据星历中广播的各误差参数进一步消除各项误差。这样，我们就得到一个完整的利用GPS星历进行导航定位解算的过程。

4 结论

我们详细地叙述了GPS卫星的导航定位原理以及定位解算的算法，分析了其中主要误差来源和消除方法。当然，对于卫星数多于4颗星时的算法以及差分GPS算法都可以在此算法基础上进行深入研究。

参考文献

[1]Kai Chang，Fundamentals of GPS Receivers——A software Approach，John Wiley & Sons Inc，New Jersey，

[2]Parkinson，，，Global Positioning System：Theory and Applications， and 2，American Institute of Aeronautics and Astronautics，370L’Enfant ，Washington DC，

[3]Kaplan，，Understanding GPS Principles and Applications，Artech House，Norwood，MA，1996

[4]罗家洪，方卫东。矩阵分析引论。 华南理工大学出版社，