另外，随着计算机技术的飞速发展，全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS）在各行各业中得到广泛的重视和应用，两者的集成化程度也越来越高。复杂的交通网，越来越多的自驾出行，要求有能够实现GPS导航信息在GIS上的可视化、一体化和集成化，能够在地图上实时动态地跟踪目标和显示地理位置的小型导航系统。

本文中讨论的GPS定位定向系统就是利用单片微型计算机和GPS接收技术相结合而成的GPS定位定向系统，本文将使用单片机编程实现一个定位定向系统，完成定位定向的功能。 

1.2.   本文的主要工作及安排

本文的主要工作是：详细介绍完成GPS系统设计的过程，并对相关的概念进行介绍。安排如下：

本文先对所涉及到的概念进行介绍；并对本设计所选方案进行分析，给出了制作定位定向仪的方法；然后对硬件平台以及软件环境作了简明扼要的介绍，包括单片机编程；接着给出整个定位定向仪的设计思路和架构；然后给出控制软件系统功能详细的实现步骤，最后进行调试运行并对运行效果进行了分析。

第2章  定位定向仪的基本原理

2.1  GPS系统的构成及定位的基本原理

2.1.1  GPS的定义

广义的GPS，包括美国的GPS、欧洲伽利略、俄罗斯GLONASS、中国北斗等全球卫星定位系统，也称GNSS。

狭义的GPS，即指美国的全球定位系统Global Positioning System，简称GPS.它是美国从20世纪70年代开始研制，在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而成的，具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。

公众常称的GPS，通常是指GPS系统的接收设备，如手持式GPS、汽车导航仪等。

GPS系统包括三大部分：地面控制部分—地面监控系统；空间部分—GPS卫星星座；用户设备部分—GPS信号接收机。

2.1.2  GPS发展历史

全球定位系统是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20多年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率达98%的24颗GPS卫星星座已布置完成。

28颗卫星(其中4颗备用)早已升空，分布在6条交点互隔60度的轨道面上，距离地面约20000千米。

2.1.3  GPS系统定位的基本原理

二维平面定位基本原理可用“三点定位法”来说明。三点定位法需要有三个坐标已知的参考点，并且知道被测点到参考点之间的距离，以参考点为圆心、以北侧点到各参考点的距离为半径画圆周，三个圆周的唯一交点即是被测点的确切位置，如图2.2所示。

图2.2  三点定位原理图

在GPS系统中，参考点就是悬在空中的卫星。卫星位置包含在导航信息中，只要测量出发射信号的时刻与到达用户时刻的时间间隔，即可求得卫星与用户之间的距离。从而被测点在地球上的位置可由地面接收装置总的计算机计算出来。对于陆上和海上二维位置(经度和纬度)来说，只要观测3颗卫星就可以：对于空间的三位位置来说，需要采集4颗卫星信号才能计算确定。

全球定位系统，简单地说，是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻，地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星，以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度，以便实现导航、定位、授时等功能。