基于DSP的GPS定位解算算法研究与实现

摘要：采用TI公司的TMS320C6713DSP芯片实现了GPS接收机定位解算功能。利用该芯片实现GPS接收机各模块的调度，完成对时间观测量和导航电文的提取，进行卫星位置解算和用户位置解算以及对外接口。试验结果表明，根据该方案设计的GPS接收机工程样机可以准确地实现定位解算功能。
关键词：GPS接收机；TMS320C6713；中断；EMIF；定位解算

0 引言
全球定位系统(GlobaI Positioning System，GPS)是一种全天候、全球覆盖、高精度的卫星导航定位系统。该系统向有适当接收设备的全球范围用户提供精确、连续的三维位置和时间信息。DSP芯片具有适合于数字信号处理的硬件和软件资源，运算速度快，精度高，接口丰富，稳定性好，可用于实现复杂的数字信号处理算法。随着DSP技术的发展，GPS卫星信号的实时处理越来越趋向于用DSP来实现。TMS320C67 13是TI公司生产的一种32位高性能浮点型数字信号处理器，功能强大，片内资源丰富，外扩存储器方便，运算速度快，无论从速度上还是精度上，TMS320C6713芯片都完全可以满足GPS接收机系统的设计要求。

1 GPS定位解算原理
1．1 用户位置的计算
GPS卫星定位系统定位的基本原理是延时测距，通过测量空间己知位置上信号传播的时间延迟，确定该己知位置至用户的距离，根据测量距离解算出用户的三维位置和用户与已知位置的时间偏移量。为了确定用户的三维位置(xu，yu，zu)和时间偏移量，需要同时对4颗卫星进行跟踪并获取其伪距：

由于这个方程组是非线性的，很难直接求解，解非线性方程组一个常用的方法就是线性化。由于用户的三维位置和时间偏移量是未知量，于是可以认为未知的接收机位置和时间偏移量由近似分量和修正分量△xu，△yu，△zu，△tu两部分组成，即：


式中：ρj是第j颗卫星的伪距观测量；xj，yj，zj是根据第j颗卫星的星历计算出该颗卫星的位置，均为已知量；用户的三维位置和时间偏移量的修正分量△xu，△yu，△zu，△tu是未知量，近似分量可以认为是已知量。因为可以给这些近似分量赋初值，由初值可以解出一组修正分量△xu，△yu，△zu，△tu，近似分量经过修正之后又可以认为是已知量，重复这个计算过程，直到修正分量小到预定的范围之内。最后的近似分量就是要解的用户的三维位置和时间偏移量。这种方法即基于线性化的迭代法。