用單片機實(shí)現便攜式衛星設備的快速通信

1 GPS定位信息的接收
天線(xiàn)準確對準衛星，是通過(guò)本地的經(jīng)緯度經(jīng)過(guò)計算公式來(lái)計算天線(xiàn)的俯仰和方位，因此首先要準確得出本地的經(jīng)緯度。GPS(Global Position System)定位信息接收系統能準確提供當地的經(jīng)緯度，且體積小、重量輕，被廣泛應用在通信、測繪等各個(gè)領(lǐng)域。該系統主要由GPS接收天線(xiàn)和GPS-OME板組成。GPS-OME板通過(guò)對接收到的衛星信號進(jìn)行變頻、放大、濾波等一系列處理，實(shí)現對GPS衛星信號的跟蹤、鎖定和測量，從而產(chǎn)生計算位置的信息數據。GPS-OME板輸出帶有各種功能的數據語(yǔ)句有多種，如$GPGGA、GPGSV、$GPRMC等。其中以$GPRMC定位數據最為常用，其數據一般格式為：

其中：1>為當地位置的uTc時(shí)間(hh：mm：ss)；2>為接收狀態(tài)，“A”為有效位置，“V”為非有效接收警告(即當前天線(xiàn)視野上方的衛星個(gè)數少于3顆)；3>為實(shí)際緯度；4>表示半球緯度N或者S；5>為實(shí)際經(jīng)度；6>表示半球經(jīng)度E或者W；7>為GPS屬性指示；10>表示當地的海拔高度。了解了GPS信號的格式后，就可以通過(guò)單片機來(lái)處理信號，從而提取出經(jīng)緯度。若是通過(guò)中斷方式進(jìn)行，則其子程序如下：

其中，Lat[]數組中存放的就是GPS采集到的緯度，Log[]數組中存放的就是GPS采集到的經(jīng)度。注意，此時(shí)數組中小數點(diǎn)后的是“分”。將其轉換為度，就可以得出準確的緯度和經(jīng)度：

知道了準確的經(jīng)緯度后，就可以代入所要對準衛星的方位、俯仰、極化的計算公式中計算相應的值。

2 COMPASS數據的采集與接收
通過(guò)GPS采集到數據后，就可以計算出所要對準衛星的標準方位、俯仰和極化。如何確定在實(shí)際中衛星天線(xiàn)是否對準衛星呢?這就需要給出實(shí)際天線(xiàn)的姿態(tài)的數據。HMR3000數字羅盤(pán)是一款具備RS232數據輸出格式的姿態(tài)測量設備。它能實(shí)時(shí)、準確地輸出被測量物體的標準方位、俯仰和極化，且體積小、功耗低、精度高(誤差在O．5)。將單片機和HMR3000組合，可以形成實(shí)用與便攜式衛星設備的系統單元，足便攜式衛星設備姿態(tài)測量的理想選擇。HMR3000工作后的輸出數據格式為：

其中：1>為方位；3>為俯仰；5>為極化；2>、4>、6>表示測量狀態(tài)，共有6種狀態(tài)，分別是L(低級報警)、M(低級警告)、N(正常)、O(高級警告)、P(高級報警)和C(調節模擬電路)?？梢?jiàn)，判斷出數據格式中的3個(gè)狀態(tài)是姿態(tài)數據采集的關(guān)鍵。通過(guò)了解COMPASS的輸出格式，就可以提取正確的方位、俯仰和極化。其子程序如下：

3 測試結果和結論
作者通過(guò)型號為25-LVS的GPS和HMR3000以及單片機組成了一個(gè)快速對星的設備，通過(guò)GPS采集到的數據計算出要對準衛星的方位、俯仰和極化的標準值，再通過(guò)HMR30OO給出天線(xiàn)的實(shí)際值。當標準值和實(shí)際值的差值在某個(gè)給定范圍內時(shí)，就可以準確地對準衛星。圖1是中衛一號衛星(87．5)在烏魯木齊測試結果的一個(gè)圖，在這種條件下精確地對準了衛星。

通過(guò)單片機柬控制和處理GPS和COMPASS的信號，從而給出對星的標準值和實(shí)際值，實(shí)現了便攜式設備的快速對星。從實(shí)驗中得出，與普通靠人工的方法相比，通過(guò)此設備對星效率要提高3～5倍，而且可以在各種便攜式衛星設備上使用。