卫星导航教学实验箱

北斗/GPS综合实验平台 1 概 述 北斗/GPS综合实验平台为配合学校GNSS（全球导航卫星系统）方面的教学而设计，该产品为学生提供开放式的实验环境，使学生在真实设备、真实卫星信号环境下，亲自动手进行实验和编程，真正地了解卫星导航原理和实现。通过一系列实验，让学生理解和掌握GPS/BDS原理、特性和应用，加深对GPS/BDS系统结构、工作原理、工作过程的理解，掌握GPS/BDS接收机核心算法和导航解算过程。同时，通过惯性导航定位原理的了解，让学生了解更多的定位方式方法，以及多种定位之间的互补，让学生更好地了解和理解卫星导航在未来各个应用领域的发展与应用。 适用于通信、电子、信息、 计算机、测量、自动控制、导航、遥控遥测、环境监测、交通运输、城市规划、物联网、无人机等专业本科生、研究生，是高等院校和科研院所全球星基导航和组合导航教学及培训的理想实验设备。 实验平台不仅适用于教学实验，同时，也是一个二次开发平台，可以作为卫星导航解算方法及其它项目的数据采集验证平台。 2 实验平台配置 2.1 主要组件及作用 1）GNSS天线：接收北斗/GPS卫星信号； 2）GNSS接收板：接收北斗和GPS卫星信号，并进行实时基带信号处理，并提供相应的原始数据及标准语句等； 3）433M无线电台及天线：接收发送差分信号； 4）GPRS模块及天线：提供 GSM 信息收发功能（板载内置）； 5）蓝牙模块及天线：同安卓平板电脑或手机通讯（板载内置）； 6）惯导组件：提供惯性原始数据及载体姿态信息； 7）控制器：通讯与协调等； 8）触摸显示屏：实验功能切换、显示实验数据及结果等。 2.2 选配组件及作用 1）通用计算机系统：用于实验平台软件运行，完成解算、显示、仿真等操作等； 2）安卓平板电脑：用于显示平台提供的解算结果，比如 GPS 定位，北斗定位结果，载体姿态测量结果等 3）GNSS卫星信号转发器：用于转发放大外部GNSS接收天线的卫星信号，供各实验平台使用； 4）GNSS参考基准站：用于提供RTCM2.3或RTCM3.0差分信号； 5）GNSS卫星信号模拟器：用于模拟卫星信号。 3 实验平台特点及技术指标 3.1 特点 ?采用北斗、GPS及联合定位，输出标准语句和原始数据； ?操作使用方便，便于搬动和携带，可到室外做实验； ?采用高精度多模板卡，除常规实验外，还可以扩充高精度RTK实验和学习； ?GNSS天线采用高精度全向天线，室内无需角度调整就能良好接收转发器信号； ?系统集成惯性测量单元，可以测量姿态和提供加速度、速率、磁强等原始数据； ?配置高性能通讯芯片可以连接移动通讯网络，可做GSM实验； ?内部配置电台，可接收外部参考站发出的差分信号； ?系统配有蓝牙，可以和手持设备或安卓系统连接，实现嵌入式系统开发； ?采用USB接口连接外部电脑，支持各种教学实验。 3.2 技术指标 3.2.1 卫星信号接收 ?信号跟踪：80通道 北斗 B1 I支路C码；GPS L1 C/A码、L1；GLONASS L1；SBAS: WAAS,EGNOS,MSAS； ?精度指标（GNSS）：单点定位精度：1.5m （RMS）；DGPS差分精度：0.6m （RMS）；差分定位精度：0.025 m （RMS） ?授时精度：20ns ?信号获取：冷启动：<50s ； 温启动：<30s ； 热启动：<15s ；信号重捕获 ：<2s ?数据格式：标准NMEA-0183，CMR/CMR+ 支持，RTCM2.3 支持，RTCM3.0 支持 ?通讯接口：RS232（默认115200bps） ?数据更新率：定位数据更新率：1Hz、5Hz、10Hz ?功耗：小于5.0W 3.2.2 惯性测量单元 ?输出数据格式：原始数据、姿态角、四元数； ?内部更新率：100Hz； ?启动时间：< 1 sec； ?俯仰、滚动误差：±0.5 degree； ?航向误差：±2.0 degree； ?航向角分辨率：< 0.1 degree； ?加速度计测量范围：±2g； ?速率陀螺测量范围 ±2000°/sec； ?磁力计测量范围：±1.3 Gauss； 4.北斗GPS卫星导航教学实验箱实验内容： 4.1. 基本实验 实验一 空间卫星观测 ； 实验二 北斗/GPS数据采集与解析； 实验三 实时卫星坐标计算； 实验四 接收机高精度定位和测速； 实验五 定位精度因子 DOP 值； 实验六 电离层、对流层、时钟误差计算； 实验七 载体惯性姿态测量； 实验八 GSM 实验 ； 4.2. 扩展实验 实验一 计算北斗/GPS卫星三维位置； 实验二 计算卫星信号多普勒频率； 实验三 计算卫星信号经过电离层/大气层产生的延时误差； 实验四 计算导航定位几何精度因子； 实验五 预测可视卫星在轨道上的位置和多普勒频移； 实验六 计算接收机ECEF坐标系内的位置、时间； 实验七 ECEF坐标系与WGS84坐标系坐标变换编程实验； 实验八 UTC时间与本地时间变换编程实验； 4.3. 增强实验 实验一 计算机平台应用程序开发实验； 实验二 安卓平台APP开发实验； 实验三 通信模块应用实验（无线电台/GPRS）； 实验四 差分站通信及差分信息获取实验； 实验五 高精度RTK定位实验； 实验六 GNSS-INS组合导航基础实验； 实验七 定位结果分析与比较实验 ； 配置清单： ?序号 实验室配置设备 型号 数量 备注 1 北斗/GPS综合实验平台实验箱 BGE2200A 6台 基础实验室