基于51单片机的GPS接收模块设计+源程序(2)
太空卫星共有27颗，24颗运行，3颗备用。24颗可操作的工作卫星以55°的倾角分布在地球上空20～200KM的6个轨道面上。这些卫星轨道上的分布状态使地球上的任何位置在任意时候都可以同时收到至少6颗卫星的定位信息，这些卫星则不断地给全球用户发送位置和时间的广播数据。
地面控制系统主要作用有：根据监控系统对GPS的观测数据计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据注入到卫星中去；对卫星进行控制，对卫星进行发布指令；接收卫星信号，监测卫星状态等。用户设备用于接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。GPS系统的基本定位原理是：每颗GPS卫星时刻发布其位置和时间数据信号，用户接收机可以测量每颗卫星信号到接收机的时间延迟，根据信号传输的速度可以计算出接收机到不同卫星的距离。同时收集至少4颗卫星的数据时，就可以算出三文坐标、速度和时间。
由于GPS具有全球覆盖以及精度高、定位速度快、实时性好、抗干扰能力强等特点，近年来在国内外得到广泛的应用，在各个领域发挥了极大的作用，已成为新时代不可缺少的一部分。各种GPS民用产品的开发，已是经济和社会发展的必然要求，其前景将会非常广阔和光明，尤其是在我国，通过这些年来对它认识不断加深，我国的GPS开发应用也一定会以科技力量推动经济和社会发展的一颗巨星，对我国的经济和社会的发展产生重大的影响。
1.2 国内外研究现状与水平
1.3 总体设计
该GPS接收模块硬件主要由GPS模块（VK16U6 ublox）、控制芯片（STC89C52单片机）、显示部分（LCD 12864）以及时钟晶振组成。
2 GPS全球定位系统
2.1 概述
2.1.1 定义
利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，成为全球卫星定位系统，简称GPS.
2.1.2 简介
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座已布设完成。
GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。
2.1 GPS卫星工作星座图
2.1.3 发展
GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统，1958年研制，1964年正式投入使用。该系统用6到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此，美国海军研究实验室提出了用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道，该计划以伪随机码为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的二文定位，空军的计划能够提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，所以1973年美国国防部将二者合而为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局领导，还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多，包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。