導航技術基礎實驗報告

1、導航技術基礎實驗報告學號： 姓名： 南京理工大學自動化學院目 錄實驗一 全球定位系統(tǒng)（GPS）實驗.2實驗二 陀螺儀原理實驗.4實驗三 HMR3300傳感器實驗. .7實驗四 C100航向傳感器實驗. . . .9實驗一 全球定位系統(tǒng)（GPS）實驗 一. 實驗目的 1、熟悉GPS的結構和工作原理；2、熟悉GPS信號串口傳輸技術；3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板實驗系統(tǒng)。二. 設備清單 (1) GPS25LP OEM板 1套(2) 開關電源 1個(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) GRMIN公司GPS25LP OEM板技術資料 1本*上課期間，實驗設備由組長保管，上課

2、期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學習無關的事；(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 輕拿輕放加GPS實驗系統(tǒng)，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸GPS實驗系統(tǒng)電路板；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術手冊。五、實驗內容與步驟1、GPS實驗系統(tǒng)電路連接(1) 將GPS天線接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 將GPS天線放至窗外；(4) 接通外接開關電源；(5) 記錄所在位置的經(jīng)

3、緯度、高度、星數(shù)。六、實驗報告內容1、 記錄從GPS接收到數(shù)據(jù)2、 數(shù)據(jù)分析當前時間：3時23分40秒實驗室經(jīng)度：11851.4462E實驗室緯度：3201.6107N衛(wèi)星編號：12 21 31衛(wèi)星數(shù)量：3其他信息：GPS狀態(tài)：正在估算；水平精確度：4.2；海拔高度：87.3米；大地水準面高度：2.3；GPGGA校驗和是43；定位模式：手動自動2D/3D；定位類型：2D定位；HDOP水平精度因子：4.2；VDOP垂直精度因子：4.2；總的GSV語句電文數(shù)：3；可視衛(wèi)星總數(shù)：9；仰角：45度；方位角：96度；七、思考題 根據(jù)GPS的工作原理和特性，分析如何利用兩個或多個GPS系統(tǒng)協(xié)同工作提高測量

4、精度。差分GPS：在一個測站對兩個目標的觀測量、兩個測站對一個目標的觀測量或一個測站對一個目標的兩次觀測量之間進行求差。其目的在于消除公共項，包括公共誤差和公共參數(shù)。以位置差分為例，這是一種最簡單的差分方法，任何一種GPS接收機均可改裝和組成這種差分系統(tǒng)。安裝在基準站上的GPS接收機觀測4顆衛(wèi)星后便可進行三維定位，解算出基準站的坐標。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應以及其他誤差，解算出的坐標與基準站的已知坐標是不一樣的， 存在誤差?；鶞收纠脭?shù)據(jù)鏈將此改正數(shù)發(fā)送出去，由用戶站接收，并且對其解算的用戶站坐標進行改正。最后得到的改正后的用戶坐標已消去了基準站和用戶站的共同

5、誤差，例如衛(wèi)星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等，提高了定位精度。以上先決條件是基準站和用戶站觀測同一組衛(wèi)星的情況。 位置差分法適用于用戶與基準站間距離在100km以內的情況。另外差分GPS還有偽距差分和載波相位差分。實驗二 陀螺儀實驗 一. 實驗目的 1、熟悉陀螺的結構和工作原理；2、熟悉陀螺信號處理技術；3、掌握Horizon陀螺實驗系統(tǒng)。二. 設備清單 (1) Horizon陀螺 1個(2) 開關電源 1個(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) Horizon陀螺技術手冊 1本*上課期間，實驗設備由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。三、課堂要求(1) 課前認真預習，

6、精心準備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學習無關的事；(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 輕拿輕放陀螺，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸陀螺輸入、輸出接口；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術手冊。五、實驗內容與步驟1、陀螺外圍電路(1) 將陀螺接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 接通外接開關電源；(4) 利用萬用表測量并記錄陀螺輸入電壓、靜止狀態(tài)下的輸出值。2、沿轉軸運動特性測量(1) 檢查電路連接；(2) 沿陀螺轉動軸順時針由慢至快轉動陀螺；(

7、3) 沿陀螺轉動軸逆時針由慢至快轉動陀螺；(4) 分別利用測量軟件測量并記錄陀螺的輸出值。3、傾斜運動特性測量(1) 檢查電路連接；(2) 分別沿與陀螺轉動軸約30O、45O、90O傾角順時針由慢至快轉動陀螺；(3) 分別沿與陀螺轉動軸約30O、45O、90O傾角逆時針由慢至快轉動陀螺；(4) 利用測量軟件測量并記錄陀螺的輸出值；(5) 分析數(shù)值的正確性。六、實驗報告內容1、 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪制陀螺特性曲線2、 分析、比較陀螺動態(tài)特性；當陀螺處于靜止狀態(tài)時，輸出曲線為水平曲線，只有當陀螺有一定加速度時采集的數(shù)據(jù)為有傾斜直線。通過比較30O、45O、90O的曲線可知，傾角越大時輸出值越大；通過比較

8、順時針和逆時針的曲線可知，陀螺轉動方向不同曲線的變化方向不同。七、思考題 根據(jù)陀螺的工作原理和特性，考慮陀螺可應用于哪些系統(tǒng)，簡述其工作原理。陀螺儀器最早是用于航海導航，但隨著科學技術的發(fā)展，它在航空和航天事業(yè)中也得到廣泛的應用。陀螺儀器不僅可以作為指示儀表，而更重要的是它可以作為自動控制系統(tǒng)中的一個敏感元件，即可作為信號傳感器。根據(jù)需要，陀螺儀器能提供準確的方位、水平、位置、速度和加速度等信號，以便駕駛員或用自動導航儀來控制飛機、艦船或航天飛機等航行體按一定的航線飛行，而在導彈、衛(wèi)星運載器或空間探測火箭等航行體的制導中，則直接利用這些信號完成航行體的姿態(tài)控制和軌道控制。作為穩(wěn)定器，陀螺儀器能

9、使列車在單軌上行駛，能減小船舶在風浪中的搖擺，能使安裝在飛機或衛(wèi)星上的照相機相對地面穩(wěn)定等等。作為精密測試儀器，陀螺儀器能夠為地面設施、礦山隧道、地下鐵路、石油鉆探以及導彈發(fā)射井等提供準確的方位基準。由此可見，陀螺儀器的應用范圍是相當廣泛的，它在現(xiàn)代化的國防建設和國民經(jīng)濟建設中均占重要的地位。利用陀螺儀的動力學特性制成的各種儀表或裝置，主要有以下幾種：1、 單軸滾珠陀螺儀；2、 三浮陀螺儀（液浮、氣浮、磁懸浮） 內框架和轉子形成密封的球形或圓柱形浮子；轉子在浮子組件內高速旋轉，在浮子組件與殼體間充以浮液，用以產(chǎn)生所需要的浮力和阻尼；3、 靜電陀螺儀是一種自由轉子陀螺儀，靠由強電場所產(chǎn)生的靜電吸

10、力使球形轉子懸浮起來；4、 撓性陀螺儀：采用彈性支承；以消除有害摩擦；5、 微機械陀螺儀 也稱振動陀螺儀，利用振動質量在被基座帶動旋轉時產(chǎn)生的哥氏效應來感測角速度的；6、 激光陀螺儀 利用光程差來測量旋轉角速度（Sagnac效應）。在閉合光路中，由同一光源發(fā)出的沿順時針方向和逆時針方向傳輸?shù)膬墒飧缮?，利用檢測相位差或干涉條紋的變化，就可以測出閉合光路旋轉角速度。 實驗三 HMR3300傳感器實驗一. 實驗目的 1、熟悉HMR3300傳感器的結構和工作原理；2、熟悉HMR3300傳感器信號處理技術；3、掌握HMR3300傳感器使用方法。二. 設備清單每組學生擁有一套H3300實驗套件。上課期間

11、由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。(1) H3300 1個(2) 開關電源 1個(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) H3300產(chǎn)品技術資料 1本三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學習無關的事；(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 輕拿輕放H3300，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸H3300輸入、輸出接口；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術手冊。五、實驗內容與步驟1、電子羅盤外圍電路(1) 將

12、HMR3300接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 接通外接開關電源；(4) 利用萬用表測量并記錄加速度計輸入電壓、靜止狀態(tài)下的輸出值。六、實驗報告內容1、 記錄HMR3300輸出數(shù)據(jù)；改變航向：組別1234航向354.6281.1200.090.0俯仰3.53.63.83.2橫滾-9.3-9.3-10-8.81234航向7.0166.2358.0200.0俯仰-61.67.956.13.8橫滾-8.7-9.6-9.9-10改變俯仰：改變橫滾12航向333.3354.6俯仰4.03.5橫滾54.7-9.3七、思考題 根據(jù)HMR3300的工作原理和特性，簡述其應用領域。飛機、輪船的導

13、航系統(tǒng)。飛行員可以了解角度，更好的控制飛機的飛行，避免過大的浮動，也可以更好的減緩高中氣流對飛機的影響，通過對角度的變化的測量，得知當前處于的大體情況，以便于后面的操作和轉向。實驗四 C100航向傳感器實驗一. 實驗目的 1、熟悉C100航向傳感器結構和工作原理；2、熟悉C100航向傳感器信號處理技術；3、掌握C100航向傳感器實驗系統(tǒng)。二. 設備清單每組學生擁有一套C100航向傳感器實驗系統(tǒng)。上課期間由組長保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價賠償。 (1) 開關電源 1個(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) C100電子羅盤1只(9) C100電子羅盤技術資料 1本三、課堂要求(1) 課前認真預習，精心準備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學習無關的事。(6) 課后認真填寫實驗報告。四、注意事項(1) 輕拿輕放加實驗系統(tǒng)，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸實驗系統(tǒng)電路板、輸入輸出接口；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見相關技術手冊。五、實驗內容與步驟1、實驗系統(tǒng)連接(1) 連接