1、基于串行通信技术的GPS数据采集与处理 GPS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，到 1994年，全球覆盖率高达 98%的 24颗 GPS卫星星座己布设完成。 GPS能为用户提供连续实时、高精度的三维位置、三维速度和时间基准，是一种全球性、全
2、天候、连续的卫星无线电导航系统。 在目前世界上所有的卫星定位系统中， GPS是技术最成熟，应用最为广泛的。GPS系统 GPS定位系统由以下三个部分组成： GPS卫星星座（空间部分） 地面监控系统（地面控制部分） GPS信号接收机（用户设备部分）GPS卫星星座 目前共有 24颗卫星 ，由 21颗工作卫星和 3颗在轨备用卫星组成 GPS卫星星座，记作（ 21+3） GPS星座。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到 4颗，最多可见到 11颗。在用 GPS信号导航定位时，为了结算测站的三维坐标，必须观测 4颗GPS卫星 ，称为定位星座。 GPS卫星的基本功能： 1 接收和存储
3、由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令。 2 利用卫星上的微处理机，对部分必要的数据进行处理。 3 通过星载的原子钟提供精密的时间标准。 4 向用户发送定位信息。 5 在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星姿态和启用备用卫星。l GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据得接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在 卫星星历 中查出。GPS地面监控部分 (The Control Segment ) GPS的地面监控部分由分布在全球的 9个地面站组成，其中包括卫星监测站（ 5个）、主控站（ 1个）
4、和注入站（ 3个）。 1、 监测站 ：是主控站直接控制下的 数据自动采集中心 。站内设有双频 GPS接收机、高精度原子钟、计算机 1台和若干台环境数据传感器。观测资料由计算机进行初步处理，存储并传输到主控站，以确定卫星精密轨道。 2、 主控站 ：除协调和管理地面监控系统外，主要任务： 1）根据本站和其它监测站的观测资料，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气修正参数，并将数据传送到注入站。 2）提供全球定位系统的时间基准。将钟差信息送入注入站。 3）调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。 4）启用备用卫星代替失效工作卫星。 3、注入站： 主要设备为 1台直径 3.6m的天线、 1台 c波段发射
5、机和 1台计算机。 主要任务是在主控站的控制下，将主控站的卫星星历、钟差、导航电文和其它控制指令等 注入到相应卫星的存储系统 ，并监测注入信息的正确性。 整个 GPS系统的地面监控部分， 除主控站外均无人值守 。各站间用现代化通讯网络联系，实现高度的自动化标准化。监控站监控站. 主控站主控站监控站监控站 注入站注入站用户设备部分 (The User segment ) GPS信号接收机及相关设备 GPS接收机的作用 接收 GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息和观测量，并经过数据处理而完成定位工作。NMEA-0183协议 NMEA是 “National Marine Electronics Association”（国际海洋电子协会）缩写，同时也是数据传输标准工业协会。 NMEA实际上已成为 GPS接收机最通用的 数据输出 格式，同时也被用于 GPS接收机接口的大多数软件包里。 NMEA-0183是一套定义接收机输出的标准信息 ，该协议定义的语句非常多，但是常用的或者说兼容性最广的语句只有$GPGGA、 $GPGSA、 $GPGSV、 $GPRMC、 $GPVTG、$GPGLL等。
