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1 概 述 隨著我國北斗衛(wèi)星導航產(chǎn)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。 北斗/GPS綜合實驗平臺為配合學校GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）方面的教學而設計，該產(chǎn)品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，真正地了解衛(wèi)星導航原理和實現(xiàn)。通過一系列實驗，讓學生理解和掌握GPS/BDS原理、特性和應用，加深對GPS/BDS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理、工作過程的理解，掌握GPS/BDS接收機核心算法和導航解算過程。同時，通過慣性導航定位原理的了解，讓學生了解更多的定位方式方法，以及多種定位之間的互補，讓學生更好地了解和理解衛(wèi)星導航在未來各個應用領域的發(fā)展與應用。   適用于通信、電子、信息、 計算機、測量、自動控制、導航、遙控遙測、環(huán)境監(jiān)測、交通運輸、城市規(guī)劃、物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)本科生、研究生全球星基導航基礎教學和畢業(yè)設計及BDS/GPS應用系統(tǒng)的工程技術和維護人員培訓使用，是高等院校和科研院所全球星基導航和組合導航教學及培訓的理想實驗設備。 實驗平臺不僅適用于教學實驗，同時，也是一個二次開發(fā)平臺，可以作為衛(wèi)星導航解算方法及其它項目的數(shù)據(jù)采集驗證平臺。 實驗覆蓋全面，包括基礎實驗，也可以增加擴展實驗及增強實驗，有較高的性價比，可為學校量身定制相關實驗內(nèi)容，提供全面的相關教學和實驗配套服務，為廣大師生和開發(fā)技術人員服務。   2 實驗平臺配置 2.1 主要組件及作用 1）GNSS天線：接收北斗/GPS衛(wèi)星信號； 2）GNSS接收板：接收北斗和GPS衛(wèi)星信號，并進行實時基帶信號處理，并提供相應的原始數(shù)據(jù)及標準語句等； 3）433M無線電臺及天線：接收發(fā)送差分信號；       4）GPRS模塊及天線：提供 GSM 信息收發(fā)功能（板載內(nèi)置）； 5）藍牙模塊及天線：同安卓平板電腦或手機通訊（板載內(nèi)置）； 6）慣導組件：提供慣性原始數(shù)據(jù)及載體姿態(tài)信息； 7）控制器：通訊與協(xié)調(diào)等； 8）觸摸顯示屏：實驗功能切換、顯示實驗數(shù)據(jù)及結(jié)果等。   2.2 選配組件及作用 1）通用計算機系統(tǒng)：用于實驗平臺軟件運行，完成解算、顯示、仿真等操作等； 2）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 3）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，供各實驗平臺使用； 4）GNSS參考基準站：用于提供RTCM2.3或RTCM3.0差分信號； 5）GNSS衛(wèi)星信號模擬器：用于模擬衛(wèi)星信號。   3 實驗平臺特點及技術指標 3.1 特點 采用北斗、GPS及聯(lián)合定位，輸出標準語句和原始數(shù)據(jù)； 操作使用方便，便于搬動和攜帶，可到室外做實驗； 采用高精度多模板卡，除常規(guī)實驗外，還可以擴充高精度RTK實驗和學習； GNSS天線采用高精度全向天線，室內(nèi)無需角度調(diào)整就能良好接收轉(zhuǎn)發(fā)器信號； 系統(tǒng)集成慣性測量單元，可以測量姿態(tài)和提供加速度、速率、磁強等原始數(shù)據(jù)； 配置高性能通訊芯片可以連接移動通訊網(wǎng)絡，可做GSM實驗； 內(nèi)部配置電臺，可接收外部參考站發(fā)出的差分信號； 系統(tǒng)配有藍牙，可以和手持設備或安卓系統(tǒng)連接，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)； 采用USB接口連接外部電腦，支持各種教學實驗。   3.2 技術指標 3.2.1 衛(wèi)星信號接收 信號跟蹤：965通道   定位：北斗:BDS-2(B1 I，B2 I，B,3 I) BDS-3(B1 I,B3 I,B1 C,B2a，B2b*） GPS: L1 ,L1C,L2C,L2P,L5 GLONASS  G1,G2,G3* GALILEO: E1,E5a，E5b，E6C,AltBOC* QZSS:L1,L2C,L5* SBAS:L1* IRNSS:L5* 授時精度：20ns 單點定位精度：H≦5m V≦3m；   靜態(tài)差分精度：H:±(2.5+10-6*D)mm  D為基線長度（單位：km） V:±(5.0+10-6*D)mm  D為基線長度（單位：km） 測速精度：≦02m /s（PDOP≦4） 組合導航精度：GNSS天線信號失鎖3s，精度保持厘米級                GNSS天線信號失鎖10s，精度保持米級 信號獲?。豪鋯樱?lt;30s  ； 熱啟動：<15s ；信號重捕獲 ：<1s 數(shù)據(jù)格式：標準NMEA-0183，CMR 支持，RTCM2.X支持，X 支持,MSM3-MSM7支持 通訊接口：RS232（默認115200bps） 數(shù)據(jù)更新率：定位數(shù)據(jù)更新率：1Hz、5Hz、10Hz、20Hz 功耗：小于1.0W RTK:    RTK 初始化時間 <10s 初始化置信度 >9% RTK精度  H：±(8+10-6*D)mm  D為基線長度（單位：km）           V：±(15+10-6*D)mm  D為基線長度（單位：km） 工作溫度：-40-+85度，儲存溫度：-55-+95度      

衛(wèi)星時鐘使用在工業(yè)生產(chǎn)需要準確時間標準驅(qū)動的功能場合、公共生活領域需要計時的功能和時標的數(shù)據(jù)。這些場合的某些設備、系統(tǒng)、網(wǎng)絡的時間同步，可以使用本產(chǎn)品穩(wěn)定、高效、便捷地獲得時間標準的持久支持。

由于衛(wèi)星信號采用擴頻通信的機制，信號功率到達地球表面時的功率極低（一般認為SNR=-30dB）,因此非常容易受到有意或者無意的干擾，傳統(tǒng)北斗接收機如果不采取特別措施，在干擾環(huán)境中會大大降低導航定位的精度，甚至完全喪失定位能力。 抗干擾數(shù)字板基于陣列信號數(shù)字波束形成的基本原理，自適應地在強干擾方向形成波束零陷，提高輸出信號的信干噪比，使得導航定位接收機在強干擾環(huán)境下也能夠有足夠的導航定位能力和定位精度，提升了整個導航定位系統(tǒng)的穩(wěn)健性。 本系統(tǒng)指標在國內(nèi)領先，性能穩(wěn)健。抑制單個寬帶干擾最大干信比：95 dB；抑制兩個寬帶干擾最大干信比：88dB；抑制三個寬帶干擾最大干噪比：78 dB。 信號處理板通過4個射頻通道與射頻天線端相連，并通過16位AD采集模擬信號送至FPGA進行抗干擾處理，把干擾抑制之后通過DA把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號送至射頻天線前端進行模擬上變頻以送至標準解碼器，最后標準解碼器進行導航信息解碼并送至PC機顯示，如圖1。 針對實際空載應用，設計的面積更小的數(shù)字處理板尺寸為60mm×90mm，滿足空載空間有限的應用。輸入為4路AD信號和時鐘信號，輸出為模擬中頻信號，經(jīng)過上變頻后采用標準接收機進行解碼，如圖2. 圖1 圓形干擾抑制數(shù)字板 圖2 小型長方形干擾抑制數(shù)字板及天線

項目的來源于國家項目，并已經(jīng)申請專利。 GPS是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的簡稱。本系統(tǒng)采用GPS技術、GIS技術，集通訊、報警、定位、防盜等功能于一體，專門用于各種車輛（移動目標）和固定目標（儲蓄網(wǎng)點等）的定位跟蹤、報警監(jiān)控。 本系統(tǒng)由監(jiān)控調(diào)度指揮系統(tǒng)、車載設備和室內(nèi)報警系統(tǒng)三部分組成。監(jiān)控調(diào)度指揮系統(tǒng)由調(diào)度、報警、電子地圖及大型數(shù)據(jù)庫組成，基本設備是計算機系統(tǒng)和通訊電臺以及大屏幕投影儀等，安裝在公安局110報警指揮中心（或保衛(wèi)部門）。車載設備由GPS衛(wèi)星接收機、計算機和電臺組成，安裝在車上。室內(nèi)報警系統(tǒng)由報警探頭和無線發(fā)射機或電話報警裝置組成，安裝在金庫、儲蓄所等重要場所。該系統(tǒng)對移動目標的管理功能有： 1、調(diào)度：監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)可以和任何一臺車輛單獨通話，也可以和所有車輛同時進行通話；還可以隨時監(jiān)測每臺車的狀況（無須打擾司機），這樣便于車輛的集群調(diào)度。 2、定位跟蹤：將車輛的位置、速度信息顯示在電子地圖上，以便于監(jiān)控、調(diào)度。系統(tǒng)具有測量車輛行駛距離、保存并調(diào)閱車輛的歷史行車信息等多種功能。還有車輛越區(qū)報警功能，這一點對于銀行系統(tǒng)車輛尤為適用。 3、跟蹤報警：當車輛遇到打劫時，司機只要觸動暗藏開關，即可發(fā)出報警信號，報告公安機關進行處理。 系統(tǒng)還可對固定目標（儲蓄網(wǎng)點）實施管理，當儲蓄所、金庫等場合發(fā)生被盜、被搶、火災等情況時，現(xiàn)場的無線發(fā)射機或電話報警系統(tǒng)立即向監(jiān)控調(diào)度指揮中心發(fā)出相應的報警信號。 針對市場需要，已開發(fā)了三種GPS車輛跟蹤監(jiān)控定位報警系統(tǒng)： 1、監(jiān)控十臺運鈔車, 適用于地市縣級銀行。 2、監(jiān)控300個用戶(包括50個移動點和250個固定點)。 3、監(jiān)控2000個用戶(包括500個移動點和1500個固定點)。

由于衛(wèi)星信號采用擴頻通信的機制，信號功率到達地球表面時的功率極低（一般認為SNR=-30dB）,因此非常容易受到有意或者無意的干擾，傳統(tǒng)北斗接收機如果不采取特別措施，在干擾環(huán)境中會大大降低導航定位的精度，甚至完全喪失定位能力?？垢蓴_數(shù)字板基于陣列信號數(shù)字波束形成的基本原理，自適應地在強干擾方向形成波束零陷，提高輸出信號的信干噪比，使得導航定位接收機在強干擾環(huán)境下也能夠有足夠的導航定位能力和定位精度，提升了整個導航定位系統(tǒng)的穩(wěn)健性。信號處理板通過4個射頻通道與射頻天線端相連，并通過16位AD采集模擬信號送至FPGA進行抗干擾處理，把干擾抑制之后通過DA把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號送至射頻天線前端進行模擬上變頻以送至標準解碼器，最后標準解碼器進行導航信息解碼并送至PC機顯示，如圖1。針對實際空載應用，設計的面積更小的數(shù)字處理板尺寸為60mm×90mm，滿足空載空間有限的應用。輸入為4路AD信號和時鐘信號，輸出為模擬中頻信號，經(jīng)過上變頻后采用標準接收機進行解碼，如圖2.

工業(yè)生產(chǎn)過程中，獲取工作人員實時位置非常重要。對室內(nèi)作業(yè)人 員進行定位后，可非常便利的進行工業(yè)生產(chǎn)的人員生產(chǎn)過程中安全管 理、事故中的應急救援、工作中的任務監(jiān)管和指派等功能。 超寬帶(Ultra Wide Band, UWB)全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System, GPS)組合室內(nèi)室外定位系統(tǒng)，可分為室內(nèi)定位系統(tǒng)和室外定 位系統(tǒng)兩大組成部分，主要完

該巡檢儀屬專利技術，屬于線路維護與巡檢系統(tǒng)，主要適用鐵路、電力、通信線路巡檢裝備。 該巡檢儀主要解決的問題是：在戶外點多線長、環(huán)境惡劣、設備分散、獨立作業(yè)等情況下，輔助巡檢人員進行鐵路、電力、通信等設施的線路巡檢工作。本實用新型可以用于各種線路巡檢，實現(xiàn)巡檢過程記錄、巡檢監(jiān)督管理、巡檢智能引導、巡檢設備診斷等功能，為重要的、安全相關的設施提供可靠的維護保障。 該巡檢系統(tǒng)主要包括：硬件部分采用微型GPS模塊、RFID模塊、大容量的Secure Digital存儲卡，由32位ARM處理器為嵌入式控制器來控制整個系統(tǒng)，實現(xiàn)巡檢數(shù)據(jù)的處理、儲存、傳輸以及路徑引導、遠程診斷等。嵌入式控制器還與LCD模塊、鍵盤相連，共同協(xié)調(diào)完成狀態(tài)顯示以及命令輸入等工作。 技術特點： ●采用了13．56MHz非接觸射頻識別(RFID)讀寫模塊讀取電子標簽上的巡檢數(shù)據(jù)，操作方便?；赗FID的電子標簽比起現(xiàn)有接觸式系統(tǒng)具有防水、防電、不易無損等優(yōu)點。 ●采用嵌入式GPS模塊生成巡檢路徑數(shù)據(jù)和巡檢時間數(shù)據(jù)，考察了巡檢的路徑和巡檢時間間隔，相比以往方案，結(jié)果更加具體。LEA-4H是芯片級的GPS模塊，體積小，功耗低。 ●采用Secure Digital(SD)卡，采用FAT16／32文件系統(tǒng)。Secure Digital卡支持即插即用功能，保證了數(shù)據(jù)的安全完整性，讀寫速率高，最大容量可以達到2G Byte。Secure Digital(SD)卡小而且符合工業(yè)現(xiàn)場的要求，更適合用于便攜式巡檢設備。 ●讀取巡檢數(shù)據(jù)方便。既可以從即插即用的USB通信端口讀取，也可以從Secure Digital卡直接讀取。 ●采用基于LCD顯示和鍵盤的人機交互界面，把當前的GPS信息、路徑引導信息和記錄儀的工作狀態(tài)實時顯示在液晶上。巡檢員可以根據(jù)路徑引導信息尋找巡檢點并且修正巡檢路線，可以利用鍵盤和菜單對巡檢儀進行靈活的操作。 ●采用GSM／GPRS模塊發(fā)送設備診斷數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程診斷，有利于快速解決現(xiàn)場故障。

該系統(tǒng)是一個GPS車載智能終端平臺，能實現(xiàn)對不同層次用戶對車輛定位、調(diào)度、追蹤、安全運輸?shù)裙芾淼男枨?。為客戶提供一套便于功能升級、模塊可互換、適應不同車輛環(huán)境下的高性價比的模塊式GPS車載智能終端的解決方案，滿足不同客戶的個性化需求。該系統(tǒng)具有車輛定位跟蹤功能，車輛監(jiān)視功能，報警功能，拍照功能，調(diào)度功能，車輛控制功能，對講監(jiān)聽功能，碰撞檢測功能，黑匣子記錄功能，業(yè)務及增值業(yè)務功能。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，一旦各城市的公交車和出租車項目啟動，特別是長途運輸車輛的應用實施，車載導航市場將出現(xiàn)爆發(fā)性增長的勢頭其應用市場需求迫切，潛力巨大。本系統(tǒng)先后在北京市、浙江省、江蘇省、廣東省等全國各地區(qū)30余家用戶的推廣使用，已經(jīng)銷售了4204臺，營業(yè)額達到了1217萬元，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟社會效益。本產(chǎn)品的主要客戶有：江西長運股份有限公司、廣東省江門市汽運集團，蘇州雙牛電子有限公司，揚州中興通訊設備有限公司，金華青年汽車制造有限公司，東美實業(yè)有限公司撫州公司，東風汽車公司撫州銷售技術服務站，贛州新世紀汽運有限公司，贛州車圣導航科技有限公司等。2007年該項目榮獲江西省科技進步貳等獎。

一、 項目簡介隨著公路交通運輸業(yè)的發(fā)展，人們對公路路面質(zhì)量及其養(yǎng)護提出了更高的要求。本系統(tǒng)的實現(xiàn)既可以提供有效的路面信息，還能實現(xiàn)自動化的圖像識別和信息定位，為其制定合理的養(yǎng)護決策提供科學依據(jù)，從而提高公路的養(yǎng)護水平。二、 項目技術成熟程度該項目技術成熟，在實際路面中進行了實際檢驗，運行穩(wěn)定。三、 技術指標項目發(fā)表高水平學術論文7篇，被三大檢索收錄6篇。四、 市場前景系統(tǒng)可以為省內(nèi)和國內(nèi)的公路養(yǎng)護部門節(jié)約大量的人力、物力和財力，減少人工進行公路檢測的風險，為他們提供有效的路面信息，為其制定合理的養(yǎng)護決策提供科學依據(jù)，從而提高公路的養(yǎng)護水平。五、 規(guī)模與投資需求本系統(tǒng)售價5萬（包括培訓），加上服務器及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件，總投資預計10萬元。六、 生產(chǎn)設備該系統(tǒng)只需配備一臺服務器，及相應的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件即可，服務器投資預計3萬元（采用聯(lián)想服務器），數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)軟件（sql server 2萬）。七、 效益分析使用該系統(tǒng)為養(yǎng)護部門制定合理的養(yǎng)護決策提供科學依據(jù)，從而提高公路的養(yǎng)護水平。具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。八、 合作方式技術服務、協(xié)作開發(fā)、提供咨詢，具體事宜面議。九、 項目具體聯(lián)系人及聯(lián)系方式侯向丹，e-mail: xdhou@hebut.edu.cn十、高清成果圖片