导航技术基础实验报告

1、导航技术基础实验报告学号： 姓名： 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 HMR3300传感器实验. .7实验四 C100航向传感器实验. . . .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，实验设备由组长保管，上课

2、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；(5) 记录所在位置的经

3、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：3时23分40秒实验室经度：11851.4462E实验室纬度：3201.6107N卫星编号：12 21 31卫星数量：3其他信息：GPS状态：正在估算；水平精确度：4.2；海拔高度：87.3米；大地水准面高度：2.3；GPGGA校验和是43；定位模式：手动自动2D/3D；定位类型：2D定位；HDOP水平精度因子：4.2；VDOP垂直精度因子：4.2；总的GSV语句电文数：3；可视卫星总数：9；仰角：45度；方位角：96度；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

4、精度。差分GPS：在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的观测量或一个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差。其目的在于消除公共项，包括公共误差和公共参数。以位置差分为例，这是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的， 存在误差。基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同

5、误差，例如卫星轨道误差、 SA影响、大气影响等，提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。 位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。另外差分GPS还有伪距差分和载波相位差分。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原价赔偿。三、课堂要求(1) 课前认真预习，

6、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；(2) 沿陀螺转动轴顺时针由慢至快转动陀螺；(

7、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

8、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。陀螺仪器最早是用于航海导航，但随着科学技术的发展，它在航空和航天事业中也得到广泛的应用。陀螺仪器不仅可以作为指示仪表，而更重要的是它可以作为自动控制系统中的一个敏感元件，即可作为信号传感器。根据需要，陀螺仪器能提供准确的方位、水平、位置、速度和加速度等信号，以便驾驶员或用自动导航仪来控制飞机、舰船或航天飞机等航行体按一定的航线飞行，而在导弹、卫星运载器或空间探测火箭等航行体的制导中，则直接利用这些信号完成航行体的姿态控制和轨道控制。作为稳定器，陀螺仪器能

9、使列车在单轨上行驶，能减小船舶在风浪中的摇摆，能使安装在飞机或卫星上的照相机相对地面稳定等等。作为精密测试仪器，陀螺仪器能够为地面设施、矿山隧道、地下铁路、石油钻探以及导弹发射井等提供准确的方位基准。由此可见，陀螺仪器的应用范围是相当广泛的，它在现代化的国防建设和国民经济建设中均占重要的地位。利用陀螺仪的动力学特性制成的各种仪表或装置，主要有以下几种：1、 单轴滚珠陀螺仪；2、 三浮陀螺仪（液浮、气浮、磁悬浮） 内框架和转子形成密封的球形或圆柱形浮子；转子在浮子组件内高速旋转，在浮子组件与壳体间充以浮液，用以产生所需要的浮力和阻尼；3、 静电陀螺仪是一种自由转子陀螺仪，靠由强电场所产生的静电吸

10、力使球形转子悬浮起来；4、 挠性陀螺仪：采用弹性支承；以消除有害摩擦；5、 微机械陀螺仪 也称振动陀螺仪，利用振动质量在被基座带动旋转时产生的哥氏效应来感测角速度的；6、 激光陀螺仪 利用光程差来测量旋转角速度（Sagnac效应）。在闭合光路中，由同一光源发出的沿顺时针方向和逆时针方向传输的两束光干涉，利用检测相位差或干涉条纹的变化，就可以测出闭合光路旋转角速度。 实验三 HMR3300传感器实验一. 实验目的 1、熟悉HMR3300传感器的结构和工作原理；2、熟悉HMR3300传感器信号处理技术；3、掌握HMR3300传感器使用方法。二. 设备清单每组学生拥有一套H3300实验套件。上课期间

11、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) 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

12、HMR3300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、实验报告内容1、 记录HMR3300输出数据；改变航向：组别1234航向354.6281.1200.090.0俯仰3.53.63.83.2横滚-9.3-9.3-10-8.81234航向7.0166.2358.0200.0俯仰-61.67.956.13.8横滚-8.7-9.6-9.9-10改变俯仰：改变横滚12航向333.3354.6俯仰4.03.5横滚54.7-9.3七、思考题 根据HMR3300的工作原理和特性，简述其应用领域。飞机、轮船的导

13、航系统。飞行员可以了解角度，更好的控制飞机的飞行，避免过大的浮动，也可以更好的减缓高中气流对飞机的影响，通过对角度的变化的测量，得知当前处于的大体情况，以便于后面的操作和转向。实验四 C100航向传感器实验一. 实验目的 1、熟悉C100航向传感器结构和工作原理；2、熟悉C100航向传感器信号处理技术；3、掌握C100航向传感器实验系统。二. 设备清单每组学生拥有一套C100航向传感器实验系统。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) 轻拿轻放加实验系统，防止摔落地面；(2) 避免直接接触实验系统电路板、输入输出接口；(3) 禁止带电插拔；(4) 常见问题的处理，参见相关技术手册。五、实验内容与步骤1、实验系统连接(1) 连接