北斗/GPS衛(wèi)星導(dǎo)航綜合實驗平臺

通過實驗揭示北斗/GPS接收機(jī)內(nèi)部核心技術(shù)

大中專院校衛(wèi)星導(dǎo)航類實驗室首選工具

一、概述

     隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，許多院校已經(jīng)認(rèn)識到掌握衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)知識的重要性，相繼開設(shè)了衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)專業(yè)課程。但由于涉及到的相關(guān)知識比較多，包括無線通信、射頻、電子電路、計算機(jī)原理、基帶算法、地理信息等課程，課程中的知識相對都比較抽象，學(xué)習(xí)和理解起來會相對枯燥而吃力。BGE2200A北斗/GPS綜合實驗系統(tǒng)為學(xué)生提供開放式的實驗平臺，使學(xué)生在真實設(shè)備、真實衛(wèi)星信號環(huán)境下，親自動手進(jìn)行實驗和編程，真正的了解衛(wèi)星導(dǎo)航原理和實現(xiàn)，為今后工作奠定理論基礎(chǔ)、積累實踐經(jīng)驗。

二、系統(tǒng)功能  

    BGE2200A北斗/GPS綜合實驗箱除衛(wèi)星導(dǎo)航定位、授時等基本功能外，還設(shè)計了慣性測量組合及通訊等模塊，適用于通信、電子、信息、測量測繪、自動控制、導(dǎo)航、環(huán)境監(jiān)測、交通運(yùn)輸、城市規(guī)劃、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的相關(guān)教學(xué)實驗和實訓(xùn)使用。

BGE220A綜合實驗平臺，為學(xué)生提供開放式的實驗環(huán)境，使學(xué)生在真實設(shè)備、真實衛(wèi)星信號環(huán)境下，親自動手進(jìn)行實驗和編程，理解單向測距原理，掌握GPS測量誤差和信號傳輸誤差特性，掌握實時GPS衛(wèi)星軌道計算方法，理解DOP的物理意義、掌握其計算方法及應(yīng)用特性，掌握GPS衛(wèi)星位置及Doppler頻移的預(yù)測方法等接收機(jī)核心技術(shù)，理解慣導(dǎo)器件組成，以及工作原理和特性，同時與衛(wèi)星導(dǎo)航定位進(jìn)行組合定位的意義，掌握GPRS的工作原理，理解無線通訊在未來物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用的實際意義。

    通過實驗，使學(xué)生加深對GNSS、慣導(dǎo)、GPRS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程的理解，掌握GNSS接收機(jī)核心算法和導(dǎo)航解算過程。提供開源代碼程序，讓學(xué)生更深入的理解和掌握衛(wèi)星導(dǎo)航算法中的精髓，同時也是為一些二次開發(fā)提供了算法支持。

 三、 系統(tǒng)配置  

1. 實驗箱內(nèi)置主要組件

 ◆ GNSS天線： 用于接收北斗/GPS衛(wèi)星信號；

 ◆ GNSS接收板： 用于對GPS和北斗衛(wèi)星信號進(jìn)行實時基帶信號處理，并提供相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)，為各種教學(xué)實驗做準(zhǔn)備；

 ◆ GPRS模塊及天線： 用于提供 GSM 信息收發(fā)功能；

 ◆ 藍(lán)牙模塊： 用于和安卓平板電腦或手機(jī)通訊；

 ◆ 慣導(dǎo)組件： 用于提供慣性原始數(shù)據(jù)及載體姿態(tài)信息；

 ◆ 控制器： 用于通訊與協(xié)調(diào)等；

 ◆ 觸摸顯示屏： 用于實驗功能切換、顯示實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果等功能。

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2.外部配置組件

 ◆ 安卓平板電腦： 用于顯示平臺提供的解算結(jié)果，比如 GPS 定位，北斗定位結(jié)果，載體姿態(tài)測量結(jié)果等；

 ◆ 通用計算機(jī)系統(tǒng)： 用于實驗平臺軟件運(yùn)行，完成解算、顯示、仿真等操作（選購）；

 ◆ 433M無線電臺： 用于接收發(fā)送差分信號和通訊；

 ◆ GNSS衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)器： 用于轉(zhuǎn)發(fā)放大外部GNSS接收天線的衛(wèi)星信號；

 ◆ GNSS衛(wèi)星信號模擬器： 用于模擬衛(wèi)星信號（選購）；

 ◆ GNSS參考基準(zhǔn)站： 用于提供RTCM2.3和RTCM3.0差分信號。  

實驗箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.軟件界面：C語言編寫的北斗GPS軟件應(yīng)用界面，

                                                                                                                                   軟件界面內(nèi)容之一

四、北斗GPS衛(wèi)星導(dǎo)航教學(xué)實驗箱實驗內(nèi)容：

1. 基本實驗  

  實驗一 空間衛(wèi)星觀測

  實驗二 北斗/GPS數(shù)據(jù)采集與解析

  實驗三 實時衛(wèi)星坐標(biāo)計算

  實驗四 接收機(jī)高精度定位和測速

  實驗五 定位精度因子 DOP 值

  實驗六 電離層、對流層、時鐘誤差計算

  實驗七 載體慣性姿態(tài)測量

  實驗八 GSM 實驗  

 2. 擴(kuò)展實驗  

  實驗一 計算北斗/GPS衛(wèi)星三維位置

  實驗二 計算衛(wèi)星信號多普勒頻率

  實驗三 計算衛(wèi)星信號經(jīng)過電離層/大氣層產(chǎn)生的延時誤差

  實驗四 計算導(dǎo)航定位幾何精度因子

  實驗五 預(yù)測可視衛(wèi)星在軌道上的位置和多普勒頻移

  實驗六 計算接收機(jī)ECEF坐標(biāo)系內(nèi)的位置、時間

  實驗七 ECEF坐標(biāo)系與WGS84坐標(biāo)系坐標(biāo)變換編程實驗

  實驗八 UTC時間與本地時間變換編程實驗

 3. 增強(qiáng)實驗  

  實驗一 計算機(jī)平臺應(yīng)用程序開發(fā)實驗

  實驗二 安卓平臺APP開發(fā)實驗

  實驗三 通信模塊應(yīng)用實驗（無線電臺/GPRS）

  實驗四 差分站通信及差分信息獲取實驗

  實驗五 高精度RTK定位實驗

  實驗六 GNSS-INS組合導(dǎo)航基礎(chǔ)實驗

  實驗七 定位結(jié)果分析與比較實驗  

五、衛(wèi)星導(dǎo)航教學(xué)實驗設(shè)備的安裝配置

設(shè)備安裝示意圖

配置建議：  

    可根據(jù)經(jīng)費(fèi)和實驗室的大小來配置實驗系統(tǒng)套數(shù)，實驗室也可以分期建設(shè)，逐步配置齊全。

配置清單：