基于DSP的GPS定位解算算法研究與實(shí)現

摘要：采用TI公司的TMS320C6713DSP芯片實(shí)現了GPS接收機定位解算功能。利用該芯片實(shí)現GPS接收機各模塊的調度，完成對時(shí)間觀(guān)測量和導航電文的提取，進(jìn)行衛星位置解算和用戶(hù)位置解算以及對外接口。試驗結果表明，根據該方案設計的GPS接收機工程樣機可以準確地實(shí)現定位解算功能。
關(guān)鍵詞：GPS接收機；TMS320C6713；中斷；EMIF；定位解算

0 引言
全球定位系統(GlobaI Positioning System，GPS)是一種全天候、全球覆蓋、高精度的衛星導航定位系統。該系統向有適當接收設備的全球范圍用戶(hù)提供精確、連續的三維位置和時(shí)間信息。DSP芯片具有適合于數字信號處理的硬件和軟件資源，運算速度快，精度高，接口豐富，穩定性好，可用于實(shí)現復雜的數字信號處理算法。隨著(zhù)DSP技術(shù)的發(fā)展，GPS衛星信號的實(shí)時(shí)處理越來(lái)越趨向于用DSP來(lái)實(shí)現。TMS320C67 13是TI公司生產(chǎn)的一種32位高性能浮點(diǎn)型數字信號處理器，功能強大，片內資源豐富，外擴存儲器方便，運算速度快，無(wú)論從速度上還是精度上，TMS320C6713芯片都完全可以滿(mǎn)足GPS接收機系統的設計要求。

1 GPS定位解算原理
1．1 用戶(hù)位置的計算
GPS衛星定位系統定位的基本原理是延時(shí)測距，通過(guò)測量空間己知位置上信號傳播的時(shí)間延遲，確定該己知位置至用戶(hù)的距離，根據測量距離解算出用戶(hù)的三維位置和用戶(hù)與已知位置的時(shí)間偏移量。為了確定用戶(hù)的三維位置(xu，yu，zu)和時(shí)間偏移量，需要同時(shí)對4顆衛星進(jìn)行跟蹤并獲取其偽距：

由于這個(gè)方程組是非線(xiàn)性的，很難直接求解，解非線(xiàn)性方程組一個(gè)常用的方法就是線(xiàn)性化。由于用戶(hù)的三維位置和時(shí)間偏移量是未知量，于是可以認為未知的接收機位置和時(shí)間偏移量由近似分量和修正分量△xu，△yu，△zu，△tu兩部分組成，即：


式中：ρj是第j顆衛星的偽距觀(guān)測量；xj，yj，zj是根據第j顆衛星的星歷計算出該顆衛星的位置，均為已知量；用戶(hù)的三維位置和時(shí)間偏移量的修正分量△xu，△yu，△zu，△tu是未知量，近似分量可以認為是已知量。因為可以給這些近似分量賦初值，由初值可以解出一組修正分量△xu，△yu，△zu，△tu，近似分量經(jīng)過(guò)修正之后又可以認為是已知量，重復這個(gè)計算過(guò)程，直到修正分量小到預定的范圍之內。最后的近似分量就是要解的用戶(hù)的三維位置和時(shí)間偏移量。這種方法即基于線(xiàn)性化的迭代法。