现代通信技术实验

《现代通信技术》实验报告学院计算机与通信工程学院班级

通信1303

姓

名

李成钢

学

号

41356071

指导老师

王丽娜

2016年10月25日实验一：GPS/北斗数据采集与解析实验内容：通过上位机与实验平台通信，观测卫星星空图和信号柱状图；对采集到的数据进行解析，了解NMEA0183数据格式，分析每条语句提供的信息。实验要求：记录采集到的GPS卫星和北斗卫星的相关信息，并根据采集的信息对GPS系统和北斗系统的性能进行比较、分析（例如，从卫星捕获时间、卫星数量、信号强度等方面进行比较）。实验分析：北斗定位系统与GPS定位系统的区别一、系统配置不同，北斗计划35颗卫星，27颗中轨卫星，3颗地球静止卫星，5颗同步轨道卫星；GPS计划24颗卫星，目前扩展至31颗卫星，未来可能是36颗卫星，而且全部是中轨道卫星。

二、信号频率不同，GPS信号是L1、L2、L5，而北斗信号是B1、B2、B3。频段不同，GPS信号频段优于北斗信号。

三、定位模式，GPS定位是被动定位，用户能受到系统信号，但不能发给系统信号；北斗支持双向通信，用户也能发给北斗系统信号。实验二接收机高精度定位和测速实验内容：学习GPS的伪距定位原理，利用牛顿迭代法和最小二乘法求解方程组，从而实现GPS定位。实验要求：学习并理解GPS/北斗卫星导航系统的导航原理以及利用牛顿迭代法和最小二乘法进行解算的过程，画出解算流程图。实验数据及分析：北斗卫星定位系统

是全球卫星定位系统的一种，他工作的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置（1）最小二乘法解算流程图（2）牛顿的迭代法一元非线性方程组(3)牛顿迭代法多元方程解算流程图实验三定位精度因子DOP值实验内容：了解几何精度因子（GDOP）在整个接收机导航解算过程中所起的作用。实验要求：观察可视卫星个数发生变化时DOP值的变化，总结DOP值与卫星星座几何分布关系，并画图。实验数据：Table1卫星号经纬度高程HDOPVDOPPDOPGPS:131522DB:138116620.9653E3959.4444N0m2.4001.3552.756Table2卫星号经纬度高程HDOPVDOPPDOPGPS:1315292DB:1398116620.9652E3959.4469N58.671m1.3991.7070.978Table3卫星号经纬度高程HDOPVDOPPDOPGPS:131529230DB:138116620.9649E3959.4474N52.131m2.0281.2252.369GDOP(Geometrical)：包括经度，纬度,高程和时间等因子，称为几何精度因子。PDOP(Positional)：包括经度,纬度和高程等因子，称为三维（空间）位置精度因子HDOP(Horizontal)：包括经度和纬度等因子，称为水平（平面）位置精度因子VDOP(Vertical)：仅包括高程因子，称为高程精度因子它们之间的简单关系为：HDOP2+VDOP2=PDOP2数据分析：由对比分析可以看出仅当卫星的数量变化时，DOP值的变化很微弱甚至无变化；但如果卫星的编号改变，数量再有变化，DOP值也会有一定的改变。思考题：(1)DOP值受哪些因素的影响？由以上表中数据分析及查阅资料知：几何精度因子GDOP值与可视卫星数量具有一定的关系，GDOP值与用户可视卫星数目之间有一定的函数关系。当有多颗卫星(多于4颗)存在时，怎样实现选星？具体的算法步骤如下:计算所有可见星的仰角和方位角,并将它们按仰角从小到大排列;根据所选卫星数N确定所选大仰角卫星的数目P,选取前P颗大仰角卫星,同时选出最小仰角的卫星,命名为第P+1颗卫星;按照方位角将其他卫星分为N-P-1组;从每一个组中选出一颗星,然后把它跟所选卫星结合一起,构成一个子集。计算所有子集的GDOP,最小GDOP子集中的卫星就是选取的卫星。实验四惯性导航系统载体姿态测量实验内容：学习并理解INS的工作原理，摇转实验平台中的惯导部件模拟飞行器姿态的变化。实验要求：摇转实验平台中的惯导部件，观察飞行器姿态发生变化时，偏航角、俯仰角、横滚角数值是如何变化的俯仰角机体坐标系X轴与水平面的夹角。当X轴的正半轴位于过坐标原点的水平面之上（抬头）时，俯仰角为正，否则为负。偏航角机体坐标系xb轴在水平面上投影与地面坐标系xg轴（在水平面上，指向目标为正）之间的夹角，由xg轴逆时针转至机体xb的投影线时，偏航角为正，即机头右偏航为正，反之为负。横滚角机体坐标系zb轴与通过机体xb轴的铅垂面间的夹角，机体向右滚为正，反之为负。实验五通信实验实验内容：利用编程语言实现可视化的信息发送、接收功能。实验要求：能正常发送数据，且能正确接收发送窗口发送的数据。实验程序：importjava.awt.Button;importjava.awt.FlowLayout;importjava.awt.Frame;importjava.awt.event.ActionEvent;importjava.awt.event.ActionListener;importjava.awt.event.WindowAdapter;importjava.awt.event.WindowEvent;importjava.awt.TextArea;classFrameDemo{publicstaticvoidmain(String[]argv){Framef1=newFrame("325");Framef2=newFrame("326");f1.setBounds(200,200,400,400);f2.setBounds(600,200,400,400);f1.setLayout(newFlowLayout());f2.setLayout(newFlowLayout());finalTextAreats1=newTextArea(5,20);finalTextAreatr1=newTextArea(5,20);finalTextAreats2=newTextArea(5,20);finalTextAreatr2=newTextArea(5,20);Buttonb1=newButton("发送");Buttonb2=newButton("发送");b1.setSize(10,10);b2.setSize(10,10);f1.add(ts1);f1.add(tr1);f2.add(ts2);f2.add(tr2);f1.add(b1);f2.add(b2);f1.setVisible(true);f2.setVisible(true);b1.addActionListener(newActionListener(){publicvoidactionPerformed(ActionEvente){Stringstr1=ts1.getText().trim();ts1.setText("");tr2.append(str1+"\r\n");}});b2.addActionListener(newActionListener(){publicvoidactionPerformed(ActionEvente){Stringstr2=ts2.getText().trim();ts2.setText("");tr1.append(str2+"\r\n");}});f1.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowC