北斗/GPS衛(wèi)星導航綜合實驗平臺

通過實驗揭示北斗/GPS接收機內部核心技術

大中專院校衛(wèi)星導航類實驗室首選工具

一、概述

     隨著我國北斗衛(wèi)星導航產業(yè)的發(fā)展，許多院校已經(jīng)認識到掌握衛(wèi)星導航相關知識的重要性，相繼開設了衛(wèi)星導航相關專業(yè)課程。但由于涉及到的相關知識比較多，包括無線通信、射頻、電子電路、計算機原理、基帶算法、地理信息等課程，課程中的知識相對都比較抽象，學習和理解起來會相對枯燥而吃力。BGE2200A北斗/GPS綜合實驗系統(tǒng)為學生提供開放式的實驗平臺，使學生在真實設備、真實衛(wèi)星信號環(huán)境下，親自動手進行實驗和編程，真正的了解衛(wèi)星導航原理和實現(xiàn)，為今后工作奠定理論基礎、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)星導航定位、授時等基本功能外，還設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、導航、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、城市規(guī)劃、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)的相關教學實驗和實訓使用。

BGE220A綜合實驗平臺，為學生提供開放式的實驗環(huán)境，使學生在真實設備、真實衛(wèi)星信號環(huán)境下，親自動手進行實驗和編程，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用特性，掌握GPS衛(wèi)星位置及Doppler頻移的預測方法等接收機核心技術，理解慣導器件組成，以及工作原理和特性，同時與衛(wèi)星導航定位進行組合定位的意義，掌握GPRS的工作原理，理解無線通訊在未來物聯(lián)網(wǎng)等領域應用的實際意義。

    通過實驗，使學生加深對GNSS、慣導、GPRS系統(tǒng)結構、工作原理、工作過程的理解，掌握GNSS接收機核心算法和導航解算過程。提供開源代碼程序，讓學生更深入的理解和掌握衛(wèi)星導航算法中的精髓，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)星信號進行實時基帶信號處理，并提供相應的原始數(shù)據(jù)，為各種教學實驗做準備；

 ◆ GPRS模塊及天線： 用于提供 GSM 信息收發(fā)功能；

 ◆ 藍牙模塊： 用于和安卓平板電腦或手機通訊；

 ◆ 慣導組件： 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)調等；

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

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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果，比如 GPS 定位，北斗定位結果，載體姿態(tài)測量結果等；

 ◆ 通用計算機系統(tǒng)： 用于實驗平臺軟件運行，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)星信號轉發(fā)器： 用于轉發(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參考基準站： 用于提供RTCM2.3和RTCM3.0差分信號。  

實驗箱內部結構

3.軟件界面：C語言編寫的北斗GPS軟件應用界面，

                                                                                                                                   軟件界面內容之一

四、北斗GPS衛(wèi)星導航教學實驗箱實驗內容：

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)星坐標計算

  實驗四 接收機高精度定位和測速

  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/大氣層產生的延時誤差

  實驗四 計算導航定位幾何精度因子

  實驗五 預測可視衛(wèi)星在軌道上的位置和多普勒頻移

  實驗六 計算接收機ECEF坐標系內的位置、時間

  實驗七 ECEF坐標系與WGS84坐標系坐標變換編程實驗

  實驗八 UTC時間與本地時間變換編程實驗

 3. 增強實驗  

  實驗一 計算機平臺應用程序開發(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組合導航基礎實驗

  實驗七 定位結果分析與比較實驗  

五、衛(wèi)星導航教學實驗設備的安裝配置

設備安裝示意圖

配置建議：  

    可根據(jù)經(jīng)費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，逐步配置齊全。

配置清單：