《导航技术基础》实验报告

1、导航技术基础实验报告学号： 1010200219 姓名： 赵 玲 南京理工大学自动化学院目 录实验一 全球定位系统（GPS）实验.2实验二 陀螺仪原理实验.4实验三 电子罗盘H3300原理实验.7实验四 C100单轴罗盘实验. . . .9实验一 全球定位系统（GPS）实验 一. 实验目的 1、熟悉GPS的结构和工作原理；2、熟悉GPS信号串口传输技术；3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板实验系统。二. 设备清单 (1) GPS25LP OEM板 1套(2) 开关电源 1个(3) 五金工具 1套(4) 万用表 1只(5) GRMIN公司GPS25LP OEM板技术资料 1本*上课期间

2、，实验设备由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备；(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件；(3) 不同小组的器件不要混用；(4) 课后整理桌面；(5) 不在课堂做任何与学习无关的事；(6) 课后认真填写实验报告。四、注意事项(1) 轻拿轻放加GPS实验系统，防止摔落地面；(2) 避免直接接触GPS实验系统电路板；(3) 禁止带电插拔；(4) 常见问题的处理，参见技术手册。五、实验内容与步骤1、GPS实验系统电路连接(1) 将GPS天线接入电路板；(2) 检查电路连接是否正确；(3) 将GPS天线放至窗外；(4) 接通外接开关电源

3、；(5) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。六、实验报告内容1、 记录从GPS接收到数据2、 数据分析当前时间：03时20分02秒实验室经度：东经118度51.2497分实验室纬度：北半球32度01.6601分卫星编号：06 22 31卫星数量：3其他信息：定位质量指标有效 水平精确度2.8 天线高程41.8米 大地椭球面相对海平面的高度2.3米 总和校验数46 总的GSV语句电文数3 可视卫星总数10七、思考题 根据GPS的工作原理和特性，分析如何利用两个或多个GPS系统协同工作提高测量精度。答：在GPS测量过程中，带有多种误差，如传播延迟误差和接收机固有误差，为消除各种误差通过使用查分GP

4、S来测量地面点的坐标，通过使用两个或更多的GPS接收机来协同工作。将一台GPS接收机安置在已知点上，作为基准站，另一台接收机用于空间目标的测量。由于在已知位置的基点可以确定卫星信号中包含的人为误差和其他某些误差，便可大大降低GPS的定位误差，从而提高测量精度。实验二 陀螺仪实验 一. 实验目的 1、熟悉陀螺的结构和工作原理；2、熟悉陀螺信号处理技术；3、掌握Horizon陀螺实验系统。二. 设备清单 (1) Horizon陀螺 1个(2) 开关电源 1个(3) 五金工具 1套(4) 万用表 1只(5) Horizon陀螺技术手册 1本*上课期间，实验设备由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按

5、原价赔偿。三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备；(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件；(3) 不同小组的器件不要混用；(4) 课后整理桌面；(5) 不在课堂做任何与学习无关的事；(6) 课后认真填写实验报告。四、注意事项(1) 轻拿轻放陀螺，防止摔落地面；(2) 避免直接接触陀螺输入、输出接口；(3) 禁止带电插拔；(4) 常见问题的处理，参见技术手册。五、实验内容与步骤1、陀螺外围电路(1) 将陀螺接入电路板；(2) 检查电路连接是否正确；(3) 接通外接开关电源；(4) 利用万用表测量并记录陀螺输入电压、静止状态下的输出值。2、沿转轴运动特性测量(1) 检查电路连接；(

6、2) 沿陀螺转动轴顺时针由慢至快转动陀螺；(3) 沿陀螺转动轴逆时针由慢至快转动陀螺；(4) 分别利用测量软件测量并记录陀螺的输出值。3、倾斜运动特性测量(1) 检查电路连接；(2) 分别沿与陀螺转动轴约30O、45O、90O倾角顺时针由慢至快转动陀螺；(3) 分别沿与陀螺转动轴约30O、45O、90O倾角逆时针由慢至快转动陀螺；(4) 利用测量软件测量并记录陀螺的输出值；(5) 分析数值的正确性。六、实验报告内容1、 根据实验数据绘制陀螺特性曲线与陀螺转动轴约30O倾角顺时针由慢至快转动陀螺：沿与陀螺转动轴约45O倾角顺时针由慢至快转动陀螺：沿与陀螺转动轴约90O倾角顺时针由慢至快转动陀螺：

7、沿与陀螺转动轴约30O倾角逆时针由慢至快转动陀螺：沿与陀螺转动轴约45O倾角逆时针由慢至快转动陀螺：沿与陀螺转动轴约90O倾角逆时针由慢至快转动陀螺：2、 分析、比较陀螺动态特性； 当陀螺处于静止状态时，输出曲线为水平曲线，只有当陀螺有一定加速度时采集的数据为有倾斜直线。通过比较30O、45O、90O的曲线可知，倾角越大时输出值越大；通过比较顺时针和逆时针的曲线可知，陀螺转动方向不同曲线的变化方向不同。七、思考题 根据陀螺的工作原理和特性，考虑陀螺可应用于哪些系统，简述其工作原理。 答：陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作

8、“自转”，一面围绕垂直轴作“进动”。陀螺围绕自身轴线作“自转”的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。科学家根据陀螺的力学特性研发了一种科学仪器-陀螺仪，广泛运用于科研、军事技术等领域中。陀螺仪的主要功能有陀螺方向仪、陀螺罗盘、陀螺垂直仪、陀螺稳定器、速率陀螺仪、陀螺稳定平台等利用陀螺仪的动力学特性制成的各种仪表或装置，介绍如下：一陀螺方向仪。它是三自由度均衡陀螺仪，其底座固连在飞机上，转子轴提供惯性空间的给定方向。若开始时转子轴水平放置并指向仪表的零方位，则当飞机绕铅直轴转弯时，仪表就相对转子轴转动，从而能给出转弯的角度和航

9、向的指示。二陀螺罗盘。其外环轴铅直，转子轴水平置于子午面内，正端指北；其重心沿铅垂轴向下或向上偏离支承中心。三陀螺垂直仪。利用摆式敏感元件对三自由度陀螺仪施加修正力矩以指示地垂线的仪表。陀螺仪的壳体利用随动系统跟踪转子轴位置，当转子轴偏离地垂线时，固定在壳体上的摆式敏感元件输出信号使力矩器产生修正力矩，转子轴在力矩作用下旋进回到地垂线位置。的旋进和由此旋进产生的对船体的稳定作用。四速率陀螺仪。用以直接测定运载器角速率的二自由度陀螺装置。把均衡陀螺仪的外环固定在运载器上并令内环轴垂直于要测量角速率的轴。当运载器连同外环以角速度绕测量轴旋进时，陀螺力矩将迫使内环连同转子一起相对运载器旋进。陀螺仪中

10、有弹簧限制这个相对旋进，而内环的旋进角正比于弹簧的变形量。由平衡时的内环旋进角即可求得陀螺力矩和运载器的角速率。积分陀螺仪与速率陀螺仪的不同处只在于用线性阻尼器代替弹簧约束。当运载器作任意变速转动时，积分陀螺仪的输出量是绕测量轴的转角（即角速度的积分）。以上两种陀螺仪在远距离测量系统或自动控制、惯性导航平台中使用较多。六陀螺稳定平台。以陀螺仪为核心元件，使被稳定对象相对惯性空间的给定姿态保持稳定的装置。稳定平台通常利用由外环和内环构成制平台框架轴上的力矩器以产生力矩与干扰力矩平衡使陀螺仪停止旋进的稳定平台称为动力陀螺稳定器。陀螺稳定平台根据对象能保持稳定的转轴数目分为单轴、双轴和三轴陀螺稳定平

11、台。陀螺稳定平台可用来稳定那些需要精确定向的仪表和设备，如测量仪器、天线等，并已广泛用于航空和航海的导航系统及火控、雷达的万向支架支承。根据不同原理方案使用各种类型陀螺仪为元件。其中利用陀螺旋进产生的陀螺力矩抵抗干扰力矩，然后输出信号控、 照相 系统 实验三 电子罗盘H3300实验一. 实验目的 1、熟悉电子罗盘的结构和工作原理；2、熟悉电子罗盘信号处理技术；3、掌握电子罗盘H3300实验系统。二. 设备清单每组学生拥有一套H3300实验套件。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。(1) H3300 1个(2) 开关电源 1个(3) 五金工具 1套(4) 万用表 1只(5)

12、 H3300产品技术资料 1本三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备；(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件；(3) 不同小组的器件不要混用；(4) 课后整理桌面；(5) 不在课堂做任何与学习无关的事；(6) 课后认真填写实验报告。四、注意事项(1) 轻拿轻放H3300，防止摔落地面；(2) 避免直接接触H3300输入、输出接口；(3) 禁止带电插拔；(4) 常见问题的处理，参见技术手册。五、实验内容与步骤1、电子罗盘外围电路(1) 将电子罗盘接入电路板；(2) 检查电路连接是否正确；(3) 接通外接开关电源；(4) 利用万用表测量并记录加速度计输入电压、静止状态下的输出值。六

13、、实验报告内容1、 记录电子罗盘H3300输出数据；航向为0.1：航向359.7：俯仰最小：俯仰最大：翻滚最小：翻滚最大：2、 数据分析；七、思考题 根据电子罗盘H3300的工作原理和特性，简述其应用领域。实验四 C100单轴罗盘实验一. 实验目的 1、熟悉C100单轴罗盘结构和工作原理；2、熟悉C100单轴罗盘信号处理技术；3、掌握C100单轴罗盘实验系统。二. 设备清单每组学生拥有一套C100单轴罗盘实验系统。上课期间由组长保管，上课期间遗失或损坏的器件须按原价赔偿。 (1) 开关电源 1个(2) 五金工具 1套(3) 万用表 1只(4) C100电子罗盘1只(9) C100电子罗盘技术资料 1本三、课堂要求(1) 课前认真预习，精心准备。(2) 在不损坏器件或愿意赔偿的情况下自由使用器件。(3) 不同小组的器件不要混用。(4) 课后整理桌面。(5) 不在课堂做任何与学习无关的事。(6) 课后认真填写实验报告。四、注意事项(1) 轻拿轻放加实