基于GNSS载体的姿态测量系统设计(2)
时间:2018-07-11 10:59 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
5.1 GPS芯片串口调试 21 5.2 通信阶段实验 22 5.3 整体系统实验 23 5.4 本章小结 24 结 论 25 致 谢 26 参考文献27 1 绪论 GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS、欧洲的EGNOS和日本的MSAS等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统 。本课题主要是基于GPS的姿态测量系统的设计。 1.1 课题研究的目的和前景 姿态测量技术广泛应用于航天、航空、航海以及陆地导航领域。传统的姿态测量系统主要有：红外线光学姿态测量系统、惯性元件、航天上常用的各类星敏感器、太阳敏感器、地球敏感器等。其中光学和红外姿态测量产生最早，在监测低动态和静态平台时精度较高，但在天气、地形或者其它客观因素的影响下，系统检测比较不稳定，不能实时地给出姿态或方位值。因此，这两种手段在动态测量领域应用得极少 。惯性导航系统和平台罗经等复杂的测量系统是两种受外界干扰较小的自主导航系统，其良好的隐蔽性和高频动态测量的能力使得其在动态测量方面表现不俗。但是随着时间的积累，其惯性器件的误差漂移特性会降低它们的测量精度，这一缺陷也大大地影响了它们的使用效率。 基于GPS的姿态测量系统的出现，为车辆、船舰、飞机的导航增添了一种新的测量手段。利用GPS技术对载体的姿态进行测量是从上世纪90年代提出的，GPS姿态测量系统的优点主要有体积小、重量轻、低成本以及其精度不随时间变化等，这是其它的一些姿态测量系统所比不上的。而且由于GPS本身就具备了导航定位的能力，GPS姿态测量系统在航路导航、精密着陆、自动驾驶等其它方面也有着广泛的应用。这也就是说，一套GPS姿态测量系统其实就可以完成当今仪表仓内使用的半数以上设备的功能 。而且GPS姿态测量不受扫描范围限制，没有视场和黑夜的限制，也没有陀螺漂移的问题，这是红外姿态测量所无法比拟的。因此，基于GPS的姿态测量系统具有巨大的应用潜力，是一个新的姿态测量发展方向 。 本文采用基于STM32处理器的硬件平台和Keil MDK编译环境的软件平台，在软硬件方面都能较好的满足系统的要求，具有良好的应用前景。 1.2 国内外发展现状 1.3 论文内容总体安排 本系统通过双天线之间连线为基线，测出两个GPS模块的经纬度，通过换算得出两个模块于空间坐标系平面的夹角即方位角和纵摇角。同时把两个角度数据通过处理器传输到PC机显示。因此，本文研究内容主要包括：GPS模块数据的接收和解析；经纬度信息和角度的换算；STM32处理器在MDK编译环境下的开发和使用。 本文可以分为优尔个章节： 第一章是绪论部分，简略地介绍了GNSS姿态测量系统的研究背景、国内外发展现状以及本文的主要工作和研究内容。 第二章是系统总体设计部分，是全文的理论基础。主要分为两部分，第一部分主要介绍GPS姿态测量的原理，以及经纬度和角度之间的算法。第二部分主要介绍了本课题所选用的芯片以及其性能分析。 第三章是系统硬件设计部分，针对第二章中的总体方案，完善了系统硬件平台的设计。主要介绍了板子各个模块的电路原理和所实现的功能。 第四章是系统软件设计部分，主要介绍整个系统软件平台的搭建。包括编译环境的选择、系统整体流程与初始化、单片机模块程序设计以及GPS模块数据的读取。 (责任编辑：qin) |