艦船定位系統(tǒng)研究與設(shè)計

1、第1頁共38頁艦船定位系統(tǒng)研究與設(shè)計摘要：GPS技術(shù)自從被用于民用之后就在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，用途不同的GPS設(shè)備層出不窮。隨著艦船的研制和發(fā)展，同時也相繼配置與之配套的導(dǎo)航定位設(shè)備，每當(dāng)艦船改型換代時，都要對導(dǎo)航定位系統(tǒng)(或設(shè)備)提出新的要求，促進導(dǎo)航定位系統(tǒng)迅速的發(fā)展。本課題選擇ARM9平臺為系統(tǒng)硬件基礎(chǔ)，嵌入式Linux為軟件設(shè)計平臺，研究艦船GPS定位系統(tǒng)的嵌入式實現(xiàn)方案。本文在參閱了大量國內(nèi)外相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，首先從GP

2、S定位系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，闡述了課題研究意義和主要研究內(nèi)容。然后介紹了GPS定位系統(tǒng)的組成和基本定位原理。接著，詳細(xì)介紹了GPS定位系統(tǒng)硬件開發(fā)平臺的搭建，包括開發(fā)板的系統(tǒng)資源和GPS模塊性能指標(biāo)。緊接著介紹了艦船GPS定位系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺的搭建方法，分析了Bootloader的啟動過程、嵌入式Linux的特點以及內(nèi)核的移植創(chuàng)建過程，在完成上述工作之后，完成了艦船GPS定位數(shù)據(jù)的提取，制作了可用于艦船GPS定位的地圖并編寫圖形軟件，最后，

3、將程序移植到開發(fā)板上運行及調(diào)試。在文章的最后，分析了系統(tǒng)的問題和不足，以及日后相應(yīng)的改進工作。關(guān)鍵詞:GPS，ARM9，嵌入式Linux第3頁共38頁1.1.1GPS技術(shù)全球定位系統(tǒng)(GPS)是美國國防部研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。它能為全球的用戶提供全天候、連續(xù)、實時的高精度位置、速度和時間信息。在信息需求日益增長的現(xiàn)代社會，GPS由于能夠全球覆蓋、全天候、連續(xù)、實時提供高精度三維位置、三維速度和時間信息的能力，在軍事、民用方面都

4、得到了越來越廣泛的應(yīng)用。GPS衛(wèi)星定位技術(shù)于上世紀(jì)80年代末引入中國，國內(nèi)一些高校、科研院所及公司都展開了這方面的研究。GPS技術(shù)具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力，己經(jīng)融入了我國國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。目前主要在大地測量(測繪、勘探)、海上漁業(yè)、艦船航行和車輛定位監(jiān)控等領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。各種專用艦船、商用船只只要裝上GPS接收設(shè)備，就可以在全球任何地點，進行定位和測速【

5、1】。艦船根據(jù)船用GPS系統(tǒng)測得的相對地球速度和用水壓計程儀測出相對水的速度，可以直接算出海洋洋流速度，以保證艦船在適宜的洋流區(qū)航行。利用GPS的定位和測速信息，船只可始終沿大圓航線精確航行，以節(jié)省燃料和時間。目前，先進的船用GPS接收設(shè)備，含有一個在標(biāo)準(zhǔn)海圖上投影顯示的顯示屏。這種使用方便的“微型海圖”除了顯示船位外，還能大大簡化導(dǎo)航信息的輸入和顯示。所有航途基準(zhǔn)點、危險點和其它重要標(biāo)志都能用海圖的游標(biāo)迅速而簡便地輸入。此外，利用GP

6、S接收設(shè)備，在狹窄航道和匯流區(qū)域，即使在霧天和黑夜能見度下降的情況下，實施海上交通管制，也能使碰撞減至最低限度。尤其是巨輪在港口航行或通過狹窄航道時，可通過差分GPS系統(tǒng)以滿足相對航道中心高達5米的導(dǎo)航精度。美國海岸警備隊在圣馬斯河進行了成功的實驗，證明了在冰塊將所有浮標(biāo)和其他目視標(biāo)志帶走后，差分GPS系統(tǒng)能成功地引導(dǎo)艦船在冬季通過狹窄的航道。1.1.2嵌入式技術(shù)嵌入式系統(tǒng)(EmbeddedSystem)定義為以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)