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1、 . . . 兰 州 商 学 院本科生毕业论文（设计）论文（设计）题目: GPS无线定位终端的实现 学 院、 系： 信息工程学院 计算机科学与技术系 专 业 (方 向)： 电子信息工程 年 级、 班：2007级学 生 姓 名： 侯金龙 指 导 教 师： 晓军 _2011_年 5 月 25 日 / 声明本人重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在导师的指导下取得的成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业论文（设计）成果归商学院所有。 特此声明毕业论文（设计）作者签名：年 月日GPS无线定位终端的实现摘
2、 要近几年来，随着城市中车辆的增多，由此产生的交通堵塞、环境污染等问题也日趋严重，使得车辆定位导航系统越来越成为人们关注的焦点。本文围绕这一焦点问题，在对GPS定位技术进行研究的基础上，实现了一个GPS车辆定位导航的终端系统，并对终端系统进行了分析与调试。本论文首先对车辆定位导航系统中的GPS定位技术进行了介绍，研究了GPS车辆定位的基本原理，对系统终端通信技术做了分析与描述，包括对信息的接收与发送等。在对用到的GR-87接收模块、ARM开发板mini2440等系统终端硬件的原理和技术指标进行研究的基础上，利用上述硬件模块和凯立德导航软件实现了GPS无线定位终端系统的功能，最后，对系统进行了整
3、体测试和实现。关键词 GPS GR-87接收模块 mini2440 车辆定位导航ABSTRACTIn recent years, along with the city of the increase in vehicles, the resulting traffic congestion, pollution problem has become more and more serious, make vehicles orientation navigation system increasingly become the focus of attention. This paper f
4、ocus on the focus on problems, GPS positioning technology based on the research of implements a GPS vehicle terminal orientation navigation system of terminal system is analyzed and debugging. This paper firstly on vehicle orientation navigation system of GPS technique, introduces the basic principl
5、e of GPS vehicle positioning of terminal system communication technology, analyzed and described, including information receiving and sending, etc. For use in GR - 87 receiving module, ARM development board mini2440 etc terminal system principle and technical indexes hardware based on the research o
6、f using the above hardware modules and KaiLiDe navigation software realize the GPS wireless locating terminal system function, finally, on the system overall test and the realization. Key words GPS,GR - 87Receiving module,mini2440,Vehicle orientation navigation目 录一、引言1(一)课题设计11、课题设计的原因12、课题设计的任务13、课
7、题设计的意义2(二)本论文的主要容2二、GPS系统概述3(一)GPS系统组成3(二)GPS系统工作原理4(三)本章小结6三、GPS系统终端硬件6(一)GPS接收机的功能介绍61、HOLUX GR-87卫星接收模块62、HOLUX GR-87的主要性能特点73、GR-87接收模块接口定义7(二)ARM mini2440介绍81、ARM微处理器的介绍82、ARM处理器的体系结构93、mini2440概述114、mini2440开发板硬件资源115、mini2440串口图136、ARM板与GPS模块接口电路13(三)本章小结14四、GPS通信协议和终端控制程序14(一)GPS通信协议141、NMEA
8、-0183协议简介142、波特率的设置16(二)系统终端控制程序简介161、系统主控制程序162、初始化模块173、定位数据的接收184、定位数据的解析195、导航软件22(三)Windows CE嵌入式操作系统概述22(四)本章小结24五、系统的实现和测试24(一)系统的实现和测试过程24(二)遇到的问题与问题的解决25六、结束语26致27参考文献27附 录28一、 引 言(一) 课题设计1、 课题设计的原因GPS是一个全球性、全天候、高精度的导航定位和时间传递系统，主要是用于军用，现在己经渐渐转变为军民两用系统。随着GPS向民用开放，它所蕴藏的巨大商机也被掘出来。GPS不仅用于导弹、飞船的
9、导航定位，更是广泛用于飞机、汽车、船舶的导航定位。公安、银行、医疗、消防等用它建立监控、报警、救援系统，企业用它建立现代物流管理系统。林业、环保、资源调查、物理勘探、电信等都离不开导航定位，特别是随着卫星导航接收机的集成微型化，出现的各种融通信、计算机、GPS于一体的个人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众应用，成为继通信、互联网之后的IT第二个新的增长点。随着嵌入式系统的高度发展和GPS应用的逐渐广泛，尤其是我国北斗导航系统的使用，现在车载导航系统和手持导航设备的开发已经成为嵌入式系统发展的一个热门方面。GPS主要功能有定位、测量和授时等，而动态(即瞬间)定位是GPS民用的主要功能，G
10、PS车载导航是民用最广泛的项目之一。2、 课题设计的任务本课题主要讨论了一种基于ARM9微处理器的GPS定位系统的研究与实现。课题设计的主要任务是：建立GPS接收机的硬件平台，以Windows CE为嵌入式操作系统，使其通过GPS接收机接收来自GPS定位卫星的定位信息，并将位置信息实时的以电子地图形式显示在mini2440的LCD显示屏上，以实现车辆定位导航的目的。3、 课题设计的意义中国是个GPS应用大国，车载导航系统的研制具有广泛的实用价值和市场前景，但是从系统的技术水平、产品的质量和成熟程度来说，我们还处在发展时期。目前，城市建设发展速度越来越快，道路变得也越来越复杂，在这种情况下，随着
11、汽车的日益普与，找到一种方式，使人们能够从容的面对错综复杂的交通网，己经迫在眉睫，而利用GPS进行车辆定位导航是个不错的选择。传统的基于PC构架的定位系统显然已无法适应市场的需求，因此研究和开发基于嵌入式系统的车载GPS定位系统具有现实意义。(二) 本论文的主要容综上所述，本论文主要容为GPS无线定位终端的实现。具体章节容安排如下：第一章主要介绍了此课题的设计原因、任务。第二章主要介绍了GPS系统的组成和工作原理。第三章主要介绍了系统硬件的实现平台，即GPS接收模块GR-87与ARM开发板mini2440。 第四章主要介绍了GPS无线定位终端的程序控制。第五章主要是GPS无线定位终端系统的实现
12、与测试。结束语给出本文所做工作的总结。二、 GPS系统概述GPS全称是全球定位系统(Navigation Satellite Timing and Ranging Global Positioning System),也称为导航卫星授时和测距全球定位系统，是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。它通过卫星进行授时、定位和测速，是随着现代科学技术发展而建立起来的新一代精密卫星导航与定位系统，能够全天不间断地在全球围为空中、陆地和海洋的用户提供高精度的位置、速度、时间等信息，并且有良好的抗干扰和性能。GPS在民用领域主要应用于车辆管理、汽车定位、列车监控、野外作业等
13、。(一) GPS系统组成GPS系统主要由三大部分组成，即空间部分GPS卫星星座；地面控制部分地面监控系统；用户设备部分GPS信号接收机。地面监控部分包括1个主控站、3个注入站和5个监测站。GPS系统组成如图1所示:图1 GPS系统组成空间卫星部分GPS星座包括24颗卫星，它们分布在互成60度角的6个轨道面上（每个轨道面4颗），每两个轨道之间倾角为55度，此外还有3颗有源备份卫星在轨运行，卫星的分布保障了地球上任何的地点、任何的时间都能至少观测到4颗GPS卫星，因此GPS是一种全球的、全天候的、连续的、实时的定位系统。但是GPS卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。地面监控
14、部分地面监控部分主要是用来测量和计算每颗卫星的星历，并编辑成电文发送给卫星，即卫星所提供的广播星历。控制部分包括1个主控站、3个注入站和5个监测站。地面控制站还负责接收由卫星传回的讯息，并计算卫星相对距离，大气校正等数据。用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机，是用户直接使用的部分。GPS信号接收机的主要任务是：捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算已测站的位置，甚至速度和时间，在进行数据计算后将该接收机的空间位置等信息
15、提供给用户使用。(二) GPS系统工作原理GPS定位系统的基本工作原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出，而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到。由于大气电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）。当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础
