1。2  国内外现状

1。3  论文主要工作

本课题是基于现场可编程门阵列（FPGA）的GPS数据采集研究。首先利用Quartus II 13。1编写Verilog HDL程序，编译成功后下载至FPGA。然后由GPS模块发送GPS数据包，通过串口送往FPGA。再由FPGA对GPS数据包进行处理，解码得到所需位置、时间等信息，最后通过计算机显示出来。

本文的主要内容可分为5章进行介绍：

第1章是引言，主要对本课题的研究背景、意义以及GPS系统的国内外发展现状进行了简单的叙述。

第2章主要说明GPS数据采集的原理，包括GPS全球定位系统的组成和定位数据的格式，特别对GPS数据的解析作出了较为详细地阐述。

第3章是硬件平台的介绍，包含GPS模块和FPGA开发板的硬件结构。其中，GPS模块选用和芯星通科技有限公司自主研发的UM220-III北斗/GPS双系统导航/授时模块，作为整个系统的GPS数据接收与发送端；以Altera公司设计生产的Cyclone IV系列芯片对FPGA进行最小系统设计。

第4章则阐述整个系统的设计，包括硬件和软件设计。通过Quartus II 13。1编写的Verilog HDL程序，解析由串口发送至FPGA开发板上的GPS数据，得到所需信息。

第5章为总结，主要是总结本次设计所完成的主要工作以及对存在的一些问题提出修改建议。

2  GPS数据采集原理

    本章主要是关于GPS方面的介绍，包含其定位原理及定位数据格式。

2。1  GPS组成结构

GPS是全球定位系统（Global Positioning System）的英文缩写，主要有空间部分、地面控制系统及用户设备三个组成部分[2]，如图2。1所示。

图2。1 GPS系统组成

GPS的空间部分由24颗卫星组成，包括21颗工作卫星和3颗备用卫星，并且均匀分布在六个轨道面上，这样使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星[4]。这些卫星能够预存导航信息，并即时发送到地面。地面测控系统则主要负责收集空间卫星传输回来的讯息，并计算卫星星历、相对距离、大气校正等数据[4]。用户设备部分即GPS接收机用来接收这些卫星信号，并解析出所包含的数据，之后由微处理计算机按定位解算方法计算出目标的位置。时间等信息。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

2。2  GPS定位与数据采集原理

    GPS导航系统的基本原理是测量出三颗以上已知位置的卫星与接收机之间的距离，然后通过空间圆交汇的方法确定该接收机此时所在的空间点坐标，也就是在地球上的经纬度。而实现这个目的的最大功臣就是空间卫星不断向地面发送的导航电文。导航电文是一种描述导航卫星运行状态参数的电文，一般包含卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息[6]，其格式如图2。2所示。当用户接收到导航电文时，GPS接收机中的微处理计算机将其解调出来，提取出卫星时间，然后与自带的时钟做对比，就可以计算出卫星到用户的距离，再通过卫星导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发送电文时所在坐标，随后便可得到其他位置、时间等信息[4]。