基于AT89S52的GPS定位系统设计与研究

基于AT89S52的GPS定位系统设计与研究 GPS绝对定位原理

第三章 GPS绝对定位原理

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。本设计采用GPS绝对定位原理，参照坐标系为WGS-84坐标系，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定如图2所示的四个方程式（测伪距观测方程）：

XZY卫星2 卫星1 (X2,Y2,Z2)(X1,Y1,Z1)(X3,Y3,Z3)(X4,Y4,Z4)卫星3 卫星4 (X,Y,Z)[(x1?x)2?(y1?y)2?(z1?z)2]1/2?C(Vt1?Vt0)?d1[(x2?x)2?(y2?y)2?(z2?z)2]1/2?C(Vt2?Vt0)?d2[(x3?x)2?(y3?y)2?(z3?z)2]1/2?C(Vt3?Vt0)?d3[(x4?x)2?(y4?y)2?(z4?z)2]1/2?C(Vt4?Vt0)?d4

图2 方程式

6

基于AT89S52的GPS定位系统设计与研究 GPS接收模块S3310B的结构

上述四个方程式中待测点坐标X、Y、Z和Vt0为未知参数，其中di=C△ti（i=1、2、3、4）。di（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。△ti（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。C为GPS信号的传播速度（即光速）。 四个方程式中各个参数意义如下： X、Y、Z为待测点坐标的空间直角坐标。

Xi、Yi、Zi（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。

Vti（i=1、2、3、4）分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vt0为接收机的钟差。

由以上四个方程即可解算出待测点的坐标X、Y、Z和接收机的钟差Vt0。

7

基于AT89S52的GPS定位系统设计与研究 GPS接收模块S3310B的结构

第四章 GPS接收模块S3310B的结构

4.1 S3310B接收模块的介绍

V-SUN S3310B低功耗和小型因素板是V-SUM GPS接受模块的最新一代产品。该GPS接收模块是通过SiRF Star III低功耗技术以及提供更多稳定导航数据的V-SUN的导航算法来达到低功耗。这个微型化和小规模的设计是嵌入到一个便携式设备中最好的选择，像PDA(个人数字助理)，个人位置和航海的个人定位器，测速照相机探测器以及车辆定位器。 4.1.1 S3310B的特性：

1) 20个并行通道

2) 在微弱信号下有非常快速的首次定位时间 3) 3.3V/45mA连续模式可操作 4) 0.1秒的再获取时间 5) NMEA-0183通信协议 6) 实时时钟自动恢复 7) 可兼容ARM7CPU核 8) 4/8M比特Flash存储器 4.1.2 S3310B的主要应用：

1) 汽车导航 2) 私人定位和导航 3) 航海导航 4) 定时应用

其系统框图如图3所示。

8

基于AT89S52的GPS定位系统设计与研究 GPS接收模块S3310B的结构

RTCTCXOconnectorPIODataDataPPSPOWERSiRF star III/LP GPS 3FRF Filter ACTIVEANTENNA4/8Mbit Flash

图3 S3310B系统框图

S3310B主要引脚功能：

Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

9

Name P13 BOOT_SEL NEMA_TX NEMA-RX NC RESET V_BAT GND VDD PPS Type O NU O I I I I PWR PWR O Description Led Boot NMEA NMEA Low Active, keep float if not use *2 Backup Ground +3.3~3.6V One