全球定位系统gps(global positioning system)是一种无线电导航系统．它不仅具有全球性、全天候和连续的精密三维定位能力，而且还能实时对运载体的速度、姿态进行测定以及精密授时。目前，几乎所有需要导航、定位的用户，都被gps的高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活和优质价廉所吸引。 目前，gps系统提供的定位精度小于10米，为了得到更高的定位精度，通常采用差分gps(即dgps)技术。dgps相对于gps能为用户的导航定位精度带来数量级的提高，在飞机精密进场着陆、无人机、弹道轨迹测量、车辆定位导航等航空、航天、航海及车载领域得到应用。 dsp是一种用于处理数字信号的微处理器，随着半导体制造工艺的发展和计算机体系结构等方面的改进，dsp芯片的功能也越来越强大。由于dsp在运算速度上的优势及其可编程和易于实现自适应处理的特点，使其在嵌入式系统开发中占有一席之地。本文介绍利用dsp高速处理、可编程性能及其在软硬件上的设计实现的一种有别于一般dgps导航系统的系统。

1 dgps工作原理及其系统分析1．1 dgps工作原理 dgps选择一个位置精确的已知点作为gps接收机基准站，其余gps接收机(移动站)分别设置在需要测定其位置的载体上。根据基准点的已知精确坐标，可以求出定位结果的坐标改正数或距离观测值的改正数。通过基准站和移动站之间的数据链，将这些改正数实时传送给移动站，使移动站的gps接收机的定位结果或伪距观测量得到改正。其目的是消除公共误差项。有效地减弱相关误差的影响，以获得精确的定位结果，从而提高定位精度。1．2 系统分析 一般的dgps导航系统，其基站由gps接收机、实时控制计算机和无线发射机组成；移动站由gps接收机、实时控制计算机(一般为pc机或工控机)和无线接收机组成。这种dgps系统由于受单工通信的限制，移动站不能将其精确定位数据回传给基站，导致基站不能实时观测移动站的运行状态。 要实现移动站数据的回传，则必须在基站和移动站之间建立两条通信数据链路，即差分修正信息的通信链路和差分gps定位信息的通信链路。若基站和移动站分别采用无线发射机和无线接收机同时工作，由于两个频率的收发设备同时工作，则会产生无线数据链路的干扰。采用双工电台则能避免这种干扰的产生。 若实时控制计算机采用pc机或工控机，则计算机必须具备3个串口才能完成与gps接收机2个串口(用于差分信息及定位信息的通信)和双工电台1个串口之间的数据通信，以实现dgps定位和数据的回传。但是一般的pc机和工控机很难具备3个串口。 基于以上分析，本dgps导航定位系统采用自主研制的dsp系统作为实时控制计算机，以双工电台作为无线数据收发设备来组建和实现。

2 系统组成及其功能2．1 系统组成 系统由基站设备和移动站设备两部分构成。基站和移动站各自都由gps接收机、dsp系统和半双工电台组成。 基站gps接收机采用了nct2000-d。nct2000-d是美国navcom公司采用最先进的独有专利技术研制的，接收机能持续地建立差分gps实时修正的标准并能兼容waas/egnos的双频gps。移动站gps接收机采用novatel公司的superstarii，它特别为低成本、高可靠定位的应用而设计。superstarⅱ可在苛刻的条件(如树叶遮挡、城市高楼林立)下提供高可靠性和优异性能。它易于集成，并可通过软件升级为waas。 在基站和移动站中，以tms320c6713为核心的dsp系统和半双工数据传输电台wds4710分别用于实现实时通信控制和无线收发功能，从而完成gps差分修正信息(符合rtcm sc-104标准)和gps定位数据(符合nmea-0183标准)的实时、准确传输。 系统组成及其数据链路如图1所示。

2.2 系统功能 系统利用dsp系统的三个串口与电台及gps接收机进行数据通信，实现移动站dgps的差分定位和移动站的精确定位数据的实时回传。 当将dsp系统用在基站时，串口2接收gps接收机的rtcm差分信息，通过串口1向电台发送；串口1接收电台接收到移动站差分定位后的nmea信息。再通过串口3发送到基站设备，以供基站对移动站的实时遥测或保存数据进行事后处理。 当将dsp系统用在移动站时，串口1接收电台接收到基站发送的rtcm修正数据，再通过串口3发送给gps接收机；gps接收机在差分修正后，将nmea信息发送给串口2，串口l将串口2接收到的数据发送给电台，电台将这些数据发送。

3 dsp应用系统设计3．1 硬件设计 本系统的dsp芯片采用ti公司的浮点处理器tms320c6713，其主频可达200mhz。晶振电路(50mhz)为c6713提供外部时钟源，电源电路分别提供c6713的cpu核心和外围接口所需的1.2v及3.3v直流电源。复位电路用于对系统的复位。系统的外围设备(uart、flash、sdram)扩展在c6713的emif空间，通过cpld译码选通。 根据本导航系统对多串口的需求，采用tll6c550和tll6c552芯片为dsp系统扩展了三个串口，用于实现dsp与gps接收机、电台及pc机的通信；flash用于系统的自启动设计；sdram扩展了dsp系统的外部存储器空间；电平转换电路将uart的ttl电平转换为标准的rs232电平。dsp应用系统结构如图2所示。

3．2 软件设计 dsp软件采用ti公司的软件集成开发环境ccs进行开发和调试。系统软件源程序有c语言和汇编语言。 c语言程序完成dsp系统初始化及其三个串口的数据收发。通过初始化程序,系统主频设置为100mhz，串口通信协议数据传输速率设置为9600bps，1位开始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。串口收发采用查询方式，c语言源程序流程如图3所示。

汇编语言程序完成dsp系统的自启动功能，即将烧写在flash中的程序搬移到片内ram。

4 实验结果分析与说明 gps数据格式采用nmea-0183通信标准格式。nmea-0183通信标准的输出数据采用ascii码，包含了经度、纬度、高度、速度、日期、时间、航向及卫星状况等信息。gga信息是gps接收机输出信息的一种，它包含了导航用户所关心的时间、经纬度和高度信息。同时用户也可以从gga信息中了解gps接收机的定位情况(即未定位、单点定位和差分定位)。 gga的数据格式为： $gpgga，<1>，<2>，<3>．<4>，<5>，<6>，<7>，<8>，<9>，m，<10>，m，<1l>，<12>，hh 当gga数据格式中<6>的内容为“0”时表示未定位，“l”表示单点定位，“2”表示dgps定位。通过观察移动站gps接收机发送的gga数据的信息<6>，可以了解移动站接收机是否进行了dgps定位。 当基站和移动站的gps接收机及电台传输速率设置为9600bps、电台频率设置为460.1mhz后，将其按照图l所示的数据链路进行系统连接，在匹配的gps天线、电台天线及直流稳压电源的支持下，系统可以实现所设计的功能。 以下是实验过程中基站接收到的移动站回传的gga数据。 差分定位前： $gpgga，033838，3958.8302，n，11620.6189，e，l，04,3.1，97.3，m，-8.3，m，17,000064 差分定位后： $gpgga，033907，3958.8324，n，11620.6044，e，2，04，2.5，97.3，m，-8.3，m，7,000058 通过实验验证，本系统通信链路通畅，在实现dgps导航定位的同时能将dgps定位结果回传给基站，使基站能够实时监测移动站的运行轨迹，并能保存其定位数据以进行事后处理。系统能够完成预期的功能，现已通过gps教学实验系统验收。此外，将dgps系统应用于工程领域时，由于无线通信和gps导航定位系统易受外界因素的影响，所以必须考虑无线数据链路通信的工作距离、抗干扰性、电台传输功率、电台天线增益和电台接收信号灵敏度及移动站gps接收机受外界因素影响等多方面问题，以确保系统数据链路的畅通，提高系统的稳定性和可靠性。