臺灣博碩士論文加值系統

本文的主題在於討論全球衛星定位系統硬體迴路之模擬與實作。我們知道自從1992年全球衛星定位系統開始進行全能運轉，並於2000年關閉SA效應誤差後，該系統已成為目前最先進的衛星導航定位系統，具有全球性、全天候、高精度、即時定位等優點。因此GPS接收機也逐漸應用於太空環境中，如成為低軌道衛星位置判定之主要設備，或是作為衛星任務的主要酬載。而為了確定GPS接收機能在太空環境下正常運作，必須在地面進行硬體迴路測試，以確定其功能運作之正常。
由於GPS硬體迴路模擬之內容包含了GPS系統、GPS模擬器、GPS接收機、模擬參數、座標系與座標轉換等部分，因此本文首先介紹GPS系統與GPS接收機資料格式，接著介紹GPS模擬器與模擬參數設定，以及座標系與座標轉換，最後我們利用前述的觀念和理論提出四種軟體模擬架構進行硬體迴路測試之軟體模擬。
接著我們利用GPS模擬器與GPS接收機建立實際硬體迴路測試之架構，進行靜態測試。最後，分析GPS模擬器硬體、軟體架構差異，並提出未來GPS硬體迴路測試GPS模擬器建議規格與進行方式。

The object of this thesis is to investigate the hardware in the loop simulation for GPS. The GPS is the most advanced satellite navigation system in these years since it was in the full operation in 1992 and turned off the SA effect in 2000. It is an all-weather, worldwide, and continuous coverage system with high precision and has gradually become the payload or main equipment in orbit determination for low-orbit satellites. The hardware in the loop test on the ground is necessary to check if GPS receiver could function well in the space environment.
The contents of hardware in the loop simulation include GPS simulator, GPS receiver, parameters of simulation, coordinate systems…, etc. At the beginning, we have described the concepts of GPS, data format of GPS receiver, coordinate systems, GPS simulator and its parameters for space vehicle. After that we utilize the concepts introduced previously to figure out four software simulations to simulate hardware in the loop.
We also set up the hardware in the loop system by GPS simulator and GPS receiver etc. The static test for GPS receiver using hardware in the loop is implemented. Finally, we analyze the difference configurations of GPS simulator and suggest the specifications for purchase in the future.

摘要
Abstract
目錄
圖表目錄
第一章 序論
1-1 研究動機與目的
1-2 文獻回顧
1-3 研究方法
1-4 全文架構
第二章、全球衛星定位系統
2-1 全球衛星定位系統簡介
2-2 全球衛星定位系統之強化與擴增計畫
2-3 GPS接收機之資料格式
2-3.1 衛星定位資訊－$GPGGA
2-3.2 經度及緯度地理位置資訊－$GPGLL
2-3.3 衛星幾何精度因子(GNSS DOP)及衛星狀態－$GPGSA
2-3.4 GNSS天空範圍內的衛星－$GPGSV
2-3.5 基本導航資訊－$GPRMC
2-3.6 對地位移方向及對地位移速度－$GPVTG
2-4 全球衛星定位系統模擬器簡介
第三章、衛星參數分析
3-1 中華衛星三號簡介
3-2 中華衛星三號特性
3-3 中華衛星三號模擬參數設定
3-3.1 載具特性參數(Vehicle Characteristics)
3-3.2 載具動態模型與初始狀況參數
3-3.3 載具軌道參數(Spacecraft Orbital Reference)
3-3.4 電離層特性參數
3-3.5 衛星本體遮蔽參數
第四章、座標系與座標轉換
4-1 座標系之定
4-1.1 向量與座標系表示方法
4-1.2 正交轉換
4-1.3 各種常用座標系
4-2 姿態的描述與座標轉換
4-2.1 姿態的意義
4-2.2 姿態的描述
4-2.3 不同座標系的座標轉換
第五章、硬體迴路實驗設計與結果
5-1 硬體迴路實驗架構
5-2 硬體迴路軟體模擬測試
5-2.1 硬體迴路軟體模擬架構設計
5-2.2 GPS運算模擬之實現
5-2.3 實驗模式設計與實驗結果
5.3 硬體迴路即時GPS模擬器測試
5-3.1 GPS模擬器即時模式軟硬體架構差異說明
5-3.2 太空級或航空級GPS接收機說明
5-3.3 硬體迴路即時GPS模擬器實驗之實現
第六章、結論與未來方向
6-1 結論
6-2 未來方向
參考文獻

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