AT89C51单片机GPS定位定向系统设计(3)
图1.2.2 地面监控系统方框图
1.2.3 用户设备部分
GPS的空间部分和地面监测部分，是用户应用该系统进行定位的基础，用户只有利用用户设备才可以实现GPS定位的目的。根据GPS用户的不同需求，所需要的接收设备各异，但其主要的任务都是接收卫星发射的信息。
用户设备主要由GPS接收机硬件和数据处理软件，以及微处理机和终端设备组成；而GPS接收机的硬件一般包括主机、天线和电源，主要功能是接收GPS卫星发射的信号，以获得必要的导航和定位信息及观测量，并经过简单的处理而实现实时导航定位；GPS软件部分是指各种后处理软件包，其主要作用是对观测数据进行精加工，以便获得精密定位结果。
1.3 课题研究背景及意义
我国在八十年代末，九十年代初也自行研制成了测地型的GPS接收机，但是由于受到大规模集成电路制作工艺的限制，制作的接收机体积大，集成度不高，难以在国内推广。九十年代中期国外推出GPS-OEM（Original Equipment Manufacturer）技术，将GPS接收机的主要部件做成大规模集成电路芯片，并集成在一块电路板上。这个电路板具有接收GPS信号、处理信号、输出观测信号和定位结果等功能。因此也有很多研究人员将其称作为GPS接收机的小型化OEM产品。用户利用OEM板进行二次硬件开发可研制成各种应用的GPS接收机。
随着常规兵器向信息化、体系化和远程精确打击方向发展，装备信息化、系统网络化、平台自行化、侦查远程化、弹药制导化、毁伤多样化等趋势和特点日益明显，对常规兵器试验鉴定提出了新的更高要求。而作为试验鉴定的重要组成部分，目标飞行弹道参数的测量越来越成为揭示被试武器装备内在品质和固有特性最直接有效的基本手段，面临着更加严峻的挑战。目前普遍采用的依靠光、电、雷、遥测等单一手段获取弹道参数的传统测试模式，已难以满足新型常规兵器多目标、多参数、全弹道、高精度、实时化的试验需求，已难以适应被测目标“暗、小、快、多、密、低、高、远”等具体特点。必须要有新的测试方法，使其适应靶场测试的需要。采用技术先进、使用方便、成本低的GPS外测系统是十分必要的。
GPS技术应用于常规的靶场测量，可以实时精确的得到每个时间点上目标的位置、速度等信息。由于GPS-OEM板可以对接收到的一系列信息直接在内部进行处理，输出我们所需要的位置、速度等信息。不需要再进行非常复杂的计算，使得常规的测量变得简单快捷。这对进一步提高炮弹的射击精度是非常重要的。
2 GPS定位定向原理
2.1 GPS信号
GPS卫星的测距码信号和导航电文信号都属于低频信号，其中C/A码和P码的数码率分别为1.023Mbit/s与10.023Mbit/s，而D码（数据码）的数据率仅为50bit/s。GPS卫星离地面约20000km，其电能又非常紧张，因此很难将上述数码率很低的信号传输到地面。解决这一问题的方法，就是另外发射一种高频信号，并将低频的测距码信号和导航电文信号加载到这一高频信号上，构成一个高频的调制波发射给地面。
GPS空间运载体（SV）发射两种载波频率，分别为L1的主频率和L2的次频率。这些载波频率由扩频码和导航数据电文所调制，每颗卫星有专门的伪随机噪声（Pseudo Random Noise，简称PRN）码序列。所有卫星均在这两个相同的载波频率上发射，但是由于PRN码调制不同，因此无明显的相互干扰。由于每颗卫星分配有专门的PRN码，而且所有PRN序列相互之间几乎是不相关的，各卫星的信号便可以用码多分址（CDMA）技术区分开并检测出来。GPS卫星信号构成如下图所示。
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