GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用

时间:2022-05-17 01:51:10 其他范文 收藏本文 下载本文

GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用(精选10篇)由网友“单馨艺术家”投稿提供,小编在这里给大家带来GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用,希望大家喜欢!

GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用

篇1:GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用

GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用

近年来精确制导炸弹在战争中受到重视.作为机载武器,炸弹必须被飞机携带到指定的空域进行投放,炸弹惯导系统在投放之前必须进行初始对准.针对一些老式战斗机无法完成对某精确制导炸弹进行投放控制的.问题,引入GPS定位技术,设计出了一种便携式导航系统.仿真结果显示,该系统能够稳定可靠地运行.

作 者:庄喜盈 雷科 ZHUANG Xi-ying LEI ke  作者单位:中国空空导弹研究院,河南,洛阳,471009 刊 名:全球定位系统 英文刊名:GNSS WORLD OF CHINA 年,卷(期): 34(2) 分类号:P207 关键词:全球定位系统   精确制导炸弹   导航   火控系统  

篇2:GPS在物流中的应用

对于物流实体单位而言,GPS在国内是项成熟的技术,已得广泛应用。随着专业化分工的日益细化,越来越多的企业将物流业务外包给第三方物流服务商运作,企业对物流服务商物流运作的动态信息较难掌控,迫切需要应用GPS技术来有效地监控产品流向,防范在途货物风险,提高企业物流管理水平和客户服务水平。对于第三方物流管理模式的企业来说,GPS技术应用的关键在将各物流服务商的GPS信息集成到统一的平台。而GPS信息的集成在国内缺乏统一的标准,是一大难点。本文以中国石化化工销售有限公司(以下简称公司)为例,介绍采取第三方物流管理模式的企业如何有效应用GPS技术。

1项目背景及GPS集成方案

1.1项目背景

公司拥有100多家物流服务商,所有运输业务均委托第三方物流服务商承担,20xx年运量达1700万吨。公司组织开发了物流信息系统(以下简称LIS),能通过LIS及时掌握产品待装、在途、到货等不同阶段的信息,为掌握在途产品的实际流向和动态,公司从20xx年初开始推广GPS项目。

1.2GPS运营服务商选择

由于公司物流服务商分布在全国大部分区域,点多线长面广,物流服务商并不长期固定,有些物流服务商在业务运作时使用非自有车辆,这些车辆也时常变化,还有些物流服务商同时为多个业主提供服务,而其他客户并不愿意与公司分享相关运输信息等等原因,项目实施中存在着较大困难。如要求所有物流服务商全部新装公司GPS平台的车载终端,必将增加业务运作成本。因此,要选择一家实力较强,能提供全国范围内GPS监控平台服务的GPS运营商,同时为公司与物流服务商提供服务。最终,公司选择了中国移动-同方锐安作为了GPS合作伙伴,由对方以中国移动为平台,开发了“e物流”平台。

1.3“e物流”平台与LIS的集成

对企业的物流管理者来说,最关心的是车辆的定位信息、车速、运行轨迹,通过这几个数据可以确定车辆是否按照指定流向、既定线路并准时送达客户,物流管理者可以通过“e物流”平台提供的标准调用接口,在LIS中实现地图方式和文本方式定位信息的展现,大大提高了物流服务商、企业不同层面的物流监管需求。

“e物流”平台具有标准对外接口,用于支持与LIS系统的互联互通。接口以webservices的形式提供。LIS系统向“e物流”发出请求,“e物流”返回相应的结果。LIS中只保存到达检测结果,其余任何位置信息数据都不保存,需要时从e物流实时获取。

2GPS应用情况

2.1GPS报警点设置

为达到利用GPS数据对运输工具是否准时、按要求送达收货地点进行自动判断的.目的,公司开发启用了“GPS报警”功能,通过预设的四种文本报警信息如“未入网无数据”、“已入网无数据”、“未到达目的城市”、“已到达目的城市”来反映承运工具是否到达了指定的“目的城市”。所有“GPS报警”信息在LIS中以文本形式展现。

GPS后台对承运工具行驶轨迹进行自动检测,若承运工具静止状态超过30分钟,GPS后台判断该停留地点可能为卸货地点,该卸货地点必须在“卸货日期”当天定位在“目的城市”范围内。若物流委托单的“目的城市”为县级市、区或镇时,物流信息系统自动需将该县、区、镇归结到其所在的上级地级市范围,再与GPS电子地图进行比对。由于电子地图的精度问题,目前“GPS报警”监控的区域精度只能是“地级市”。

2.2“GPS报警”原因分析

20xx年4-8月份,公司GPS报警原因主要如下:

(1)“未入网无数据”报警占40%,主要原因是部分承运车船未安装GPS或未与我公司GPS运营服务商签订转发协议;另外少量报警是由于承运商录入车号不规范所致。

(2)“已入网无数据”报警占15%,此类报警很难区分GPS设备终端未能正常工作的原因是人为因素还是GPS设备自身故障,是监控工作中的难点。

(3)“未到达目的城市”报警占5%。主要原因有承运商录入“卸货日期”不符合实际日期(提前或推后)、误填了短驳车辆而非实际送货车辆等。另外,由于GPS电子地图区域边界无法做到清晰化,当送货区域位于两个相邻地级市之间时容易出现GPS误报警。

(4)“无法连接平台”或“空白”的报警占0.5%,是因为承担数据转发的电脑故障或网络原因造成系统无法与GPS数据库连接。一般经过手工处理后可获得报警信息。

2.3改进措施

通过对报警原因进行分析,发现大多数问题属于管理与操作的问题,需从管理上予以加强。

第一,建立GPS应用管理制度,规范GPS入网流程、明确GPS服务商、物流服务商及公司各单位职责。

第二,完善运输工具资源库,对不具备入网监控条件的车辆和船只要求限期整改,否则进行清退。

第三,加大GPS管理及应用的考核力度,将考核结果与承运商的承运量挂钩。

第四,GPS服务商从技术上进行升级,将GPS电子地图的判别精度提升至县级或城镇级。

通过一年时间的努力,20xx年底,公司GPS应用率达到了90%以上。

3GPS深化应用思路

目前,公司已通过GPS系统实现了产品流向和运输动态监控。笔者认为,可继续在以下三方面进一步深化GPS应用。

(1)通过GPS确定运输轨迹,对运距进行回归分析,为运输定价机制提供数据分析的依据。

(2)将e平台信息通过接口引用到客户平台,让客户可根据销售订单号查询我公司配送产品实时位置信息,从而更合理的安排自己的生产进度,降低原材料库存。扩大GPS平台覆盖范围,鼓励客户将自提运输工具的轨迹信息传递到GPS平台。

(3)通过车辆(船舶)实时GPS数据与装载状态信息的集成方案,建立统一的呼叫调度平台,发布装载需求信息、寻找回程车(船),调度回程车(船),降低空驶率,提高车辆使用率。

篇3:MRFIC1502在GPS接收器中的应用

MRFIC1502在GPS接收器中的应用

摘要:首先,介绍全球定位系统(GPS)接收器的结构和摩托罗拉公司生产的射频降频变换器MRFIC1502,给出用MRFIC1502设计GPS接收器的硬件连接图。然后,分析该接收器的射频输入,中频滤波、锁相回路和采样时钟等部分的工作原理,指出印制电路板设计中要注意的问题。

关键词:降频变换器 MRFIC1502 GPS 接收器

引言

全球定位系统(GPS)的空间部分使用由24颗高度约2.02万km的卫星组成的卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11h58min(11时58分),分布在6个轨道面上(每轨道面4颗),轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP),在时间上提供了连续的全球导般能力。每颗卫星不断地用两个L波段(390~1550MHz)广播导航信息。这两个L波段分别是频率为1574.42MHz的链接1(L1)和频率为1227.6MHz的链接2(L2)。C/A码(Coarse Acquistion Code)和P码(Precise Code)在L1上广播,加密码(encrypted code)只在L2上广播。摩托罗拉的射频降频变换器MRFIC1502是为了接收L1上的C/A码而设计的。本文主要论述在GPS接收器中,MRFIC1502作为降频变换器的用法。

1 GPS接收器的结构

L1上的C/A码必须以一定的功率增益广播,以保证在用户接收设备上最小功率为-160dBW(分贝瓦)的要求。1575.42MHz的载波通过调制,含有C/A码和P码。此外,导航数据流用双相移键控制方式通过载波传送,数据速率为50bps。C/A码的带宽为2.046MHz(±1.023MHz),P码的带宽为20.46MHz(±10.23MHz)。

GPS技术声明中规定,晴天时,接收器天线接收到的功率增益大于-130dBW。任何障碍物,如树林或建筑物,都会使信号减弱,因此,建议在考虑系统灵敏度时,至少给系统留5.0~7.0dB的余量。解调方案也会对整个接收器的灵敏度产生影响,在系统设计时也要充分考虑这点。

图1

典型的GPS接收器结构如图1所示。信号送给MRFIC1502前,经过放大和两次滤波。下文将讨论GPS接收器的各个功能部分。

低噪声放大器是GPS射频接收器中最重要的部分。这个放大器基本上可以决定整个接收器的噪声大小,因此,是接收器灵敏度的直接决定因素。低噪声放大器推荐用MRFIC1501实现。5V供电时,MRFIC1501工作电流为7.0mA,功率每增加17dB,噪声信号增加1.5dB。

图1所示的第二个滤波器是个普通滤波器,必须满足每增加15dB的信号增益,噪声增加不能大于3.0dB;两个陶瓷滤波器为KFF6338,也是摩托罗拉的产品。由于噪声系统每增加1.0dB,接收器的灵敏度就大约减少1.0dB,所以,在进行设计时,应该充分考虑滤波器和低噪声放大器的选型。

陶瓷滤波器的选择对GPS接收器的性能有直接影响,选择不好,干扰信号会很大。干扰信号对接收器的影响有两方面:第一,如果带外滤波不充分,干扰信号可能会引起低噪声放大器或降频变换器非线性工作,这会造成不真实输出或加大接收器的噪声系数;第二,如果解调器的干扰信号过大,则接收器处理的信号不真实,不能输出定位信息。

2 MRFIC1502介绍

MRFIC1502的模块结构与引脚布置如图2所示,芯片为四边扁平封装(TQFP),共48个引脚。MRFIC1502为标准的双降频变换,可以配置为固定频率的锁相环(phase-locked loop)来产生两个本地振荡器和缓冲器,为数字相关器和多路器提供采样时钟。片内也合成了L波段航行振荡所用的活性元件。该芯片使用了摩托罗拉第三代氧化物自排列集成电路的硅双极加工技术。芯片的典型应用电路由下文给出。

3 GPS接收器的实现

GPS接收器的MRFIC1502部分如图3所示。

图2

(1)射频输入

MRFIC1502片内有50Ω的电阻与射频输入信号匹配。输入放大器的噪声系统大约为4.5dB,增益为13dB。放大器的输出直接送给一级混频器。混频器提供7.0dB的转换增益,其输出送给片外的.滤波器。输入放大器和混频器的噪声系统累加到9.5dB。

放大器与混频器由独立的VCC供电(42引脚),以减小与其它电路之间的耦合。在外部电路设计和印制电路板时,必须注意这点。一般,用两个旁路电容与42引脚相连,一个用于过滤高频元件的干扰信号,另一个用于过滤低频元件的干扰信号。这两个电容应尽量靠近42引脚,以减小线路的感应系数;同理,这两个电容的另一端应尽量靠近地。设计中,如果注意到上述问题,放大器的工作会很稳定;反之,射频输入可能会很不稳定。

(2)一级中频滤波器

一级中频滤波器的主要作用是过滤混频器混频过程中掺入的无用信号。一级混频器的输出

阻抗为50Ω,而一级中频放大器的输入阻抗为1000Ω。本应用中的中频滤波器的输入阻抗为50Ω,输出阻抗为200Ω,并且其频宽为15MHz。MRFIC1502片内电平变换器输出的是TTL电平信号,设计中也应考虑到电平问题。

(3)锁相环设计

压控振荡器(VCO)的信号为1527.68MHz,其通过40分频后得到38.19MHz的二极本振频率。二级本振信号除了为二级混频器提供本振信号之外,其通过转换器输出38MHz的信号,作为数字相关器和多路器的采样时钟。38.19MHz经过2分频,得到19.096的频率信号,这个信号一般用于相位检测。相位检测器的参考输入(18引脚)一般最小为400mV,最大为2.5mV。MRFIC1502的相位检测器是基于MC12040设计的,但在低耗等方面做了一些改进。

(4)采样时钟输出

压控振荡器的信号经过40分频后,再经过时钟转换器,把正弦波变为TTL方波。TTL电平信号用作数字相关器和多路器的采样时钟,同时,也为片内的其它部分提供内部时钟。由于转换器的工作频率为高频率38MHz,输出为方波,所以波形比较尖。输出端用1000Ω的电阻和40pF电容并联时,其最大瞬间电流可能会达到50mA。因此,转换器由独立的VCC引脚(28引脚)供电,电阻和电容的接法如图3所示。

图3

(5)PCB布局规则

在PCB布局时,旁路电阻应尽量靠近芯片引脚。某些重要元件可以布置在MRFIC1502的背面,使得MRFIC1502到这些元件的路径尽量短。压控振荡器可能会与阻抗引起共振,在PCB布局时也必须考虑到这一点。L频段的输入和转换器之间如果靠近太近,也可能会产生电流耦合。在应用中,如果产生这种耦合,接收器会变得对干扰信号非常敏感。为了减小这种耦合,可采用带状线结构,而不采用微波传输带结构。

4 总结

本文描述了应用MRFIC1502进行GPS接收器设计的方法。文中给出的外围电路适合多路不同应用场合。关于MRFIC1502芯片的资料,读者可以登录摩托罗拉的网站获得随着GPS的发展,GPS接收器的应用将越来越广泛。由于各大公司提供的降频变换芯片的集成度越来越高,GPS接收器的设计也应该会变得越来越简单。

篇4:GPS模块在便携式导航系统中的应用

GPS模块在便携式导航系统中的应用

摘要:GPS是全球定位系统的简称,目的是在全球范围内对地面或空中目标进行准确定位和监测。文章讨论了GPS模块TU-30的工作原理,介绍了其在便携式导航系统中的应用,给出了这种GPS模块与单片机的接口电路。

关键词:GPS;TU-30;单片机;卫星定位;导航

1GPS系统简介

GPS是GlobalPositioningSystem的缩写,即全球定位系统。其目的是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。随着全球性空间定位信息应用的日益广泛,GPS提供的全时域、全天候、高精度定位服务将给空间技术、地球物理、大地测绘、遥感技术、交通调度、军事作战以及人们的日常生活带来巨大的变化和深远的影响。

目前的民用GPS设备包括测量型和导航型。其中测量型产品的精度可达到米级甚至毫米级,但至少需要两台(套)才能达到设计精度要求,而且其内部结构复杂,单机成本一般在几万到几十万,适合专业高精度测量环境使用;导航型产品,由于其使用者对精度要求不高,一般为几十米,因此机器内部硬件相对简单,只须一台就可以完成导航工作,加之其价格相对较低,因而更有普及和推广价值。

GPS系统一般由地面控制站、导航卫星和用户接收机三大部分组成。导航卫星至少24颗,均匀分布在6个极地轨道上,轨道的夹角为60度,距地平均高度为20?200公里,每12恒星时绕地球一周。

GPS信号接收机的任务主要是捕获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,同时对所接收到的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,最终实时计算出现测站的三维位置、位置、甚至三维速度和时间。

静态定位时,GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变,接收机通过高精度测量GPS信号的传播时间,并利用GPS卫星在轨的已知位置解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所在的运动物体叫做载体(如航行中的船舰,空中的`飞机,行走的车辆等)。由于载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中将相对地球而运动,这样,接收机用GPS信号就可实时地测量运动载体的状态参数(瞬间三维位置和三维速度)。

接收机硬件、机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成了完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说,两个单元一般分成两个独立的部件,观测时将天线单元安置在测站上,接收单元则置于测站附近的适当地方,并用电缆线将两者连接成一个整机。实际上,也可以将天线单元和接收单元制作成一个整体,而在观测时将其安置在测站点上。

GPS接收机一般用蓄电池做电源,同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中,机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防丢失数据。

2TU-30GPS模块简介

TU-30模块是美国罗克韦尔公司的GPS产品,其特点是体积小、接口简单、可靠性好。模块的组织结构是一个用于接收GPS信号的单片机小系统。GPS信号接收部分由Rockwell自行设计开发的芯片及其外围电路组成。其控制内核是一个DSP处理器,该处理器具有很强的数据运算处理能力,并有两个串口和时钟输出;外围电路有实时时钟,并带有E2PROM(保存重要参数)、SRAM、ROM等存储器,可对相关重要信息数据进行存储、交换;此外,还留有DGPS接口。该模块的卫星采集启动方式分为4种模式:热启动方式、初始启动方式、冷启动方式、冻结启动方式;而导航模式则有3维模式、2维模式和DG-PS模式3种。图1所示是该模块的硬件结构。

TU-30GPS模块留有天线接口,可以用同轴电缆与天线进行连接,天线可延长30米。此外,它还留有20Pin应用接口,可方便地与单片机、PC机等设备进行接口。

表1TU-30GPS的模块中的20针接口定义

接口功能Pin1前置放大电源输入Pin25V电源输入Pin3电池电源输入Pin5主复位输入Pin7NMEA协议选择Pin8ROM默认选择Pin11串口1数据输出Pin12串口1数据输入Pin14串口2数据输出Pin15串口2数据输入Pin191PPS时间标志输出PinkHz时钟输出Pin4,6,9,17无连接NCPin10,13,16,18接地

3GPS模块的串行数据接口规范

GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定,也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式,其中数据类型主要有二进制信息和NMEA?全国海洋电子学会?数据信息。这两类信息可以通过串口与GPS接收机进行通信。这里重点介绍TU-30的二进制信息字格式与字结构。TU-30的传输速率为9600bps,无奇偶校验,有8位数据位,1位停止位。其二进制信息字格式包括信息头、头校验、数据、数据校验等。

TU-30中的每个信息都有头,但不一定有数据,信息的应答和请求以头的形式完成。二进制信息头通常由如下五个字组成:

Word1:1000000111111111;

Word2:信息ID;

Word3:数据子计数;

Word4:应答/无应答;

Word5:头校验。

头校验计算公式为:

一般情况下,二进制信息数据由如下4个字组成:

Word6:触发;

Word7:间隔;

Word8:偏移量;

Word9:数据校验。

头校验计算公式为:

TU-30中的每个字均为16位,有无符号整型和有符号整形之分。按字长又可分为单精度(16bit)、双精度(32bit)和三精度(48bit)。保留位输入时为0,独立定义位域标志位时可为0或1。

TU-30中的输出信息如下:

信息位置状态输出(经度、纬度、时间、高度等);

信息ID为1000,信息长度为55个字;

ECEF状态输出:信息ID为1001,信息长度为54个字;

通道摘要?信息ID为1002,信息长度为51个字;

通道测量?信息ID为1007,信息长度为154个字;

用户设置输出:信息ID为1012,信息长度为22个字;

内建测试结果:信息ID为1100,信息长度为20个字;

测量时间标记:信息ID为1102,信息长度为253个字;

串口通信参数:信息ID为1130,信息长度为21个字;

EEPROM状态:信息ID为1136,信息长度为18个字。

下面是TU-30的输入信息描述:

测量位置和速度初始化:信息ID为1200,信息长度为27个字。现以此为例来介绍各信息字的具体含义:

字1~4:信息头;

5:头校验;

6:序列号;

7:初始化控制;

8~16:GPS时间、日期;

17~18:纬度;

19~20:经度;

21~22:高度;

23~24:对地速度;

25:卫星轨道仰角;

26:爬升率;

27:数据校验。

下面是TU-30的其它信息,其具体内容可参见相关文档。

用户数据定义:信息ID为1210,信息长度为20个字;

地图选择信息数据:信息ID为1211,信息长度为8个字;

卫星仰角屏蔽控制(0~±л/2):信息ID为1212,信息长度为8个字;

卫星选择:信息ID为1213,信息长度为10个字;

差动GPS控制:信息ID为1214,信息长度为9个字;

冷起动控制:信息ID为1216,信息长度为9个字;

定位方法校验标准:信息ID为1217,信息长度为13个字;

无线类型选择(主动/被动):信息ID为1218,信息长度为8个字;

用户登录高度输入:信息ID为1219,信息长度为12个字;

应用平台控制(默认、静态、海洋、陆路、空中):信息ID为1220,信息长度为8个字;

串口通信参数信息:信息ID为1221,信息长度为15个字;

导航配置信息:

信息协议控制:…

以上相关信息通常都保存到模块的EEPROM中。

4与单片机构建的便携式导航系统

4.1硬件结构

设计时,通常将TU-30模块的串口1与单片机的串口相连接,模块与天线的连接可以加一级前置放大器。天线可选用东芝天线,也可以专门定制。可选用LCD屏显示经纬度、时间、高度等数据。电源采用4节碱性电池,易于更换。

MCU可选用德州仪器的MSP430flash(F13X)系列。MSP430系列为16位单片机,处理速度快,功耗低,体积小,适合在便携式仪器上使用。同时,MSP430单片机支持C语言,易于编程。

屏幕菜单采用字符型西文显示,可缩短开发时间、降低成本,很适合于民用;也可以选用大屏幕彩色点阵液晶,它界面友好、美观,但软件工作量大,硬件成本高。键盘可选择3个触摸键,菜单功能全部可用软件实现。因为MSP430单片机的电源为3.3V?而TU-30的电源为5V,所以?需要用DC-DC电源转换模块进行处理。如果采用充电电池?则还需要充电电路。GPS模块与单片机的接口原理如图2所示。

4.2软件设计

图3所示是TU-30GPS模块的软件流程图。该软件的编写主要是设置GPS模块与MCU之间的串口通信、参数显示及人机接口。主要包括初始化、串口通信、数据处理、故障提示、显示、键盘处理、电源管理等部分。其中初始化包括MSP430中各种寄存器的配置、串口相关参数配置(波特率,模式)及外围电路(LCD、电源等设备检测)的初始化等;

串口通信包括数据发送、接收、校验,通信故障提示等;数据处理主要是对接收数据的解码、存储和数据刷新等;故障提示包括设备故障、通信故障、电源故障等。电源管理主要是电源欠压提示和当前电源状态显示。

另外,设计时还应注意GPS模块的天线要求,具体有以下两点:

(1)天线增益应为30dB,阻抗应为50Ω。

(2)无线频率信号环境方面要求,即RF输入L1的载波频率应为10MHz,带宽中心点应为0dBW。5结束语

GPS导航设备的应用着重于多卫星系统、远距离监控以及多功能显示等方面。使用多卫星系统(如GNSS综合导航定位系统)进行导航定位时,卫星较多可保证实时定位的精度与可靠性。

此外,GPS定位还受GPS网的限制,应用GPS卫星定位技术建立的控制网叫GPS网。归纳起来大致可分为两大类:一类是全球或全国性的高精度GPS网,这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里,其主要任务是作为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架,以为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务。另一类是区域性的GPS网,包括城市或矿区GPS网,GPS工程网等,这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里,其主要任务是直接为国民经济建设服务。

篇5:MRFIC1502在GPS接收器中的应用

MRFIC1502在GPS接收器中的应用

摘要:首先,介绍全球定位系统(GPS)接收器的结构和摩托罗拉公司生产的射频降频变换器MRFIC1502,给出用MRFIC1502设计GPS接收器的硬件连接图。然后,分析该接收器的射频输入,中频滤波、锁相回路和采样时钟等部分的工作原理,指出印制电路板设计中要注意的问题。

关键词:降频变换器 MRFIC1502 GPS 接收器

引言

全球定位系统(GPS)的空间部分使用由24颗高度约2.02万km的卫星组成的卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11h58min(11时58分),分布在6个轨道面上(每轨道面4颗),轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的`卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP),在时间上提供了连续的全球导般能力。每颗卫星不断地用两个L波段(390~1550MHz)广播导航信息。这两个L波段分别是频率为1574.42MHz的链接1(L1)和频率为1227.6MHz的链接2(L2)。C/A码(Coarse Acquistion Code)和P码(Precise Code)在L1上广播,加密码(encrypted code)只在L2上广播。摩托罗拉的射频降频变换器MRFIC1502是为了接收L1上的C/A码而设计的。本文主要论述在GPS接收器中,MRFIC1502作为降频变换器的用法。

1 GPS接收器的结构

L1上的C/A码必须以一定的功率增益广播,以保证在用户接收设备上最小功率为-160dBW(分贝瓦)的要求。1575.42MHz的载波通过调制,含有C/A码和P码。此外,导航数据流用双相移键控制方式通过载波传送,数据速率为50bps。C/A码的带宽为2.046MHz(±1.023MHz),P码的带宽为20.46MHz(±10.23MHz)。

GPS技术声明中规定,晴天时,接收器天线接收到的功率增益大于-130dBW。任何障碍物,如树林或建筑物,都会使信号减弱,因此,建议在考虑系统灵敏度时,至少给系统留5.0~7.0dB的余量。解调方案也会对整个接收器的灵敏度产生影响,在系统设计时也要充分考虑这点。

图1

典型的GPS接收器结构如图1所示。信号送给MRFIC1502前,经过放大和两次滤波。下文将讨论GPS接收器的各个功能部分。

低噪声放大器是GPS射频接收器中最重要的部分。这个放大器基本上可以决定整个接收器的噪声大小,因此,是接收器灵敏度的直接决定因素。低噪声放大器推荐用MRFIC1501实现。5V供电时,MRFIC1501工作电流为7.0mA,功率每增加17dB,噪声信号增加1.5dB。

图1所示的第二个滤波器是个普通滤波器,必须满足每增加15dB的信号增益,噪声增加不能大于3.0dB;两个陶瓷滤波器为KFF6338,也是摩托罗拉的产品。由于噪声系统每增加1.0dB,接收器的灵敏度就大约减少1.0dB,所以,在进行设计时,应该充分考虑滤波器和低噪声放大器的选型。

陶瓷滤波器的选择对GPS接收器的性能有直接影响,选择不好,干扰信号会很大。干扰信号对接收器的影响有两方面:第一,如果带外滤波不充分,干扰信号可能会引起低噪声放大器或降频变换器非线性工作,这会造成不真实输出或加大接收器的噪声系数;第二,如果解调器的干扰信号过大,

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篇6:GPS技术在环境影响评价中的应用

GPS技术在环境影响评价中的应用

摘要:采用GPS接收机对矿山进行现场调查,将调查所得数据用于环境敏感目标分布图等各种图件的绘制,为环境影响分析和环保措施提供依据.将GPS技术引入矿山环境影响评价,可以做到精确定位分析,为环境影响评价提供精确的数据支撑,具有较强的现实意义.作 者:胡立嵩    陆云平   刘希雯    王雁    陈立钦  作者单位:武汉工程大学,湖北,武汉,430074 期 刊:科技创业月刊   Journal:PIONEERING WITH SCIENCE & TECHNOLOGY MONTHLY 年,卷(期):, 23(2) 分类号:X828 关键词:GPS    坐标转换    环境影响评价   

篇7:GPS在控制测量中的应用

GPS在控制测量中的应用

GPS测量因为具有定位精度高、观测速度快、小巧灵活和价格低廉等优点,深受广大测量工作者的青睐.本文以蓝山县30平方公里地形测量为例论述GPS控制网的`建立过程以及工程点测量,希望能为相关部门提供参考.

作 者:潘尚中  作者单位:永州勘测设计院 刊 名:城市建设与商业网点 英文刊名:CHENGSHI JIANSHE YU SHANGYE WANGDIAN 年,卷(期): “”(22) 分类号: 关键词:GS   控制测量   应用  

篇8:浅谈GPS在公路测量中的应用

浅谈GPS在公路测量中的应用

本文介绍了GPS系统的组成,分析了GPS系统的工作原理,总结了GPS测量的技术特点,探讨了GPS系统在公路测量工作中的'应用,对GPS在公路测量上的发展前景进行了展望.

作 者:张云志 汪洋  作者单位:张云志(安徽省淮南矿业集团潘一煤矿,安徽淮南,252174)

汪洋(河南省郑州工业贸易学校地质矿产勘查系,河南,郑州,450052)

刊 名:中国西部科技 英文刊名:SCIENCE AND TECHNOLOGY OF WEST CHINA 年,卷(期):2009 8(2) 分类号:U4 关键词:GPS定位系统   公路   测量   放样  

篇9:GPS在道路勘测中的应用探讨

GPS在道路勘测中的应用探讨

GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一.依赖其优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用.目前,GPS技术已经被广泛的应用于公路测量的`各个方面,给这一领域传统的野外测量作业带来了巨大的冲击,针对实际工作状况,学习和使用这一先进技术将会带来很好的经济、社会效益,也将显著提高野外测量技术水平.

作 者:师繁伟  作者单位:绥芬河市政府工程管理中心,黑龙江,绥芬河,157300 刊 名:中国新技术新产品 英文刊名:CHINA NEW TECHNOLOGIES AND PRODUCTS 年,卷(期): “”(7) 分类号:U4 关键词:GPS   静态测量模式   动态测量模式   道路测量领域  

篇10:GPS在公路工程测量中的应用

GPS在公路工程测量中的应用

在公路测量中应用全球定位系统,即GPS,具有精度高、速度快的特点.介绍了GPS的'原理及其三大子系统,特别是GPS系统在公路测量中的应用,具有明显的经济和社会效益.

作 者:孙晓明 齐志峰  作者单位:孙晓明(哈尔滨市平房区市政道路工程维修处,黑龙江,哈尔滨,150000)

齐志峰(黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司,黑龙江,哈尔滨,150000)

刊 名:黑龙江科技信息 英文刊名:HEILONGJIANG SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期):2009 “”(26) 分类号: 关键词:GPS   探收机   公路测量   道路工程  

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GPS在精确制导炸弹火控系统中的应用
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