基于PC104导航计算机系统设计+文献综述(4)
注入站的任务是把主控站送来的导航信息在卫星过顶时注入给卫星并监测注入卫星的导航信息是否正确。每颗卫星的导航数据每隔8h注入一次。
（3）用户部分
GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备，如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。
2.2.2 GPS定位原理
GPS用户设备接收卫星发布的信号，根据星历表信息，可求得每颗卫星发射信号时的位置。用户设备还测量卫星信号的传播时间，并求出卫星到观测点的距离。如果用户设备装备有与GPS系统时间同步的精密钟，那么仅用三颗卫星就能实现三文定位。分别以三颗卫星为中心，以求得的三颗卫星分别到测点的距离为半径，作三个球面，球面的交点就是观测点。
设装备与GPS系统时间同步的精密钟的用户设备（一般接收机都属于这类），所测的距离有误差，称为伪距（pseudo range），这时需要四颗卫星才能实现三文定位。[6]参看图2.2。
图2.2 GPS定位原理图
2.2.3 GPS数据格式
GPS数据格式符合NMEA-0183标准。NMEA 0183是美国国家海洋电子协会（National Marine Electronics Association ）为海用电子设备制定的标准格式。目前已成为了GPS导航设备统一的RTCM（Radio Technical Commission for Maritime services）标准协议。 常用格式为以下几种：$GPZDA、$GPGGA、$GPGLL、$GPVTG、$GPGSA、$GPGSV、$GPRMC。
（1）$GPGGA提供全球定位系统的修正数据，包含UTC时间、经度信息、纬度信息、位置修正指数、海拔高度信息、跟踪卫星数、水平精度衰减因子等；
（2）$GPGLL提供经纬度地理位置，只包含有UTC时间，经度信息，纬度信息；
（3）$GPVTG提供对地航向及地面速度；
（4）$GPGSA提供目前可以跟踪到的所有卫星以及位置精度衰减因子、水平精度衰减因子和垂直精度衰减因子等信息；
（5）$GPGSV提供被跟踪的卫星的一些参数，包括卫星的总数目、卫星编号、卫星仰角、卫星旋角、以及信躁比等信息；
（6）$GPRMC是推荐的GNSS数据的最小规范，包括定位的UTC时间、状态、经度、经度方向、纬度、纬度方向、速率、当前UTC时间和太阳方向。
2.3 电子罗盘介绍
罗盘古代称为罗经，是利用地磁场来定北极的一种方法。地球的磁场强度大约为0.5至0.6高斯，并且具有一个平行于地球表面的成份，它始终指向磁北极，这是所有磁罗盘的制作基础。电子罗盘（Electronic Compass,简称EC），也叫数字罗盘，现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字化提供了有力的帮助。
2.3.1 电子罗盘组成
电子罗盘通常由三文磁阻传感器、倾角传感器和MCU构成。三文磁阻传感器测量地球磁场；倾角传感器测量罗盘的姿态角；MCU处理磁阻传感器和倾角传感器的信号、数据输出和软硬件补偿。电子罗盘由于其成本低、体积小、精度高、环境适应性能好、具有数字化接口等特点,已经被广泛应用于工业和导航系统中。
2.3.2 电子罗盘工作原理
设电子罗盘有两个相互垂直的轴，分别称为OX轴和OY轴。如图2.3所示。
图2.3 磁方向角的定义
分别沿这两个轴安装两个测量磁场分量的磁传感器Sx和Sy。磁北方向为ON，电子罗盘测得的磁航向角定义为从ON到OX顺时针转过的角度，用ψ表示。设地磁场的水平分量为H0，则磁传感器Sx和Sy测出的磁场分量为
Hx=H0cosψ (2.1)