北斗GPS教學(xué)實驗系統(tǒng)
1 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。
北斗/GPS綜合實驗平臺為配合學(xué)校GNSS(全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))方面的教學(xué)而設(shè)計,該產(chǎn)品為學(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,親自動手進行實驗和編程,真正地了解衛(wèi)星導(dǎo)航原理和實現(xiàn)。通過一系列實驗,讓學(xué)生理解和掌握GPS/BDS原理、特性和應(yīng)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(dǎo)航解算過程。同時,通過慣性導(dǎo)航定位原理的了解,讓學(xué)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(xué)生更好地了解和理解衛(wèi)星導(dǎo)航在未來各個應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。
適用于通信、電子、信息、 計算機、測量、自動控制、導(dǎo)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(dǎo)航基礎(chǔ)教學(xué)和畢業(yè)設(shè)計及BDS/GPS應(yīng)用系統(tǒng)的工程技術(shù)和維護人員培訓(xùn)使用,是高等院校和科研院所全球星基導(dǎo)航和組合導(dǎo)航教學(xué)及培訓(xùn)的理想實驗設(shè)備。
實驗平臺不僅適用于教學(xué)實驗,同時,也是一個二次開發(fā)平臺,可以作為衛(wèi)星導(dǎo)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(chǔ)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(xué)校量身定制相關(guān)實驗內(nèi)容,提供全面的相關(guān)教學(xué)和實驗配套服務(wù),為廣大師生和開發(fā)技術(shù)人員服務(wù)。
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(yīng)的原始數(shù)據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)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(zhǔn)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(shù)指標(biāo)
3.1 特點
采用北斗、GPS及聯(lián)合定位,輸出標(biāo)準(zhǔn)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(xué)習(xí);
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(luò),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(shè)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(xué)實驗。
3.2 技術(shù)指標(biāo)
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(dǎo)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
信號獲取:冷啟動:<30s ; 熱啟動:<15s ;信號重捕獲 :<1s
數(shù)據(jù)格式:標(biāo)準(zhǔn)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
上海紫航電子科技有限公司
2022-06-20