导航技术基础实验报告

1、导航技术基础实验报告 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 1 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 2 实验一全球定位系统(gps 实验 一 . 实验目的 1 熟悉 gps 勺结构和工作原理； 2 、 熟悉 gp 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

2、 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， 上课期间遗失或损坏勺器件须按原价赔偿 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勺情况下自由使用器件； (3) 不同小组勺器件不要混用； (4) 课后整理桌面； (5) 不在课堂做任何与学习无关勺事； (6) 课后认真填写实验报告。 四、注意事项 (1) 轻拿轻放加 gp 实验系统，防止摔落地面； (2) 避免直接接触 gp 实验系统电路板； (3) 禁止带电插拔； (4) 常见问题勺处理，参见技术手册。 五、实验内容与步骤 1 、 gps 实

3、验系统电路连接 (1) 将 gps 天线接入电路板； 3 (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) 记录所在位置的经纬度、高度、星数。 六、实验报告内容 1 、记录从 gp 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： gp 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 验和是 43 ; 定位模式：手动自动 2d/3d

4、 ；定位类型： 2d 定位； hdo 水平精度因子： 4.2 ； vdo 垂直精度因子： 4.2 ； 4 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 勺工作原理和特性，分析如何利用两个或多个 gp 系统协同工作提高 测量精度。 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

5、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 100k m 以内的情况。 另外差分 gpss 有伪距差分和载波相位差分。 5 实验二 陀螺仪实验 一

6、. 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，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

7、告。 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 6 (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； (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；

8、(2) 分别沿与陀螺转动轴约 30 、 45 、 9o 0 倾角顺时针由慢至快转动陀螺; (3) 分别沿与陀螺转动轴约 30 、 45 、 9o 0 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 厂炭更嘛皓实甌豪悝伸 t. 早戟龜卜甘 inni 勺 u 旳 f ) ) n 亦百 hhlw 仙 ! 4h. r .i+ lli 访 呷 1 : - ； | : : i i . ： . . . - . i j 1 1 ; : 1 1 n r - - - - - . . - - x - - -

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13、 8 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 勺曲线可知，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。 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

14、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

15、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力使球 形转子悬浮起来； 9 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( sag nac 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

16、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 hmr330 传感器的结构和工作原理; 2 、 熟悉 hmr330 传感器信号处理技术； 3 、 掌握 hmr330 传感器使用方法。 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) h33001 个 (2) 开关电源 1 个 (3) 五金工具 1 套 (4) 万用表 1 只 (5) h330c 产品技术资料 1 本 . 设备清单 10 三、课堂要求 (1) 课前认真预习，精心准备

17、； (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 h330q 防止摔落地面； (2) 避免直接接触 h3300 俞入、输出接口; 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 h mr33c 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

18、 hmr33c 输出数据; 改变航向： 组别 1 2 3 4 航向 354.6 281.1 200.0 90.0 俯仰 3.5 3.6 3.8 3.2 横滚 -9.3 -9.3 -10 -8.8 11 改变俯仰: 1 2 3 4 航向 7.0 166.2 358.0 200.0 俯仰 -61.6 7.9 56.1 3.8 横滚 -8.7 -9.6 -9.9 -10 改变横滚 1 2 航向 333.3 354.6 俯仰 4.0 3.5 横滚 54.7 -9.3 12 七、思考题 根据 hmr33c 的工作原理和特性，简述其应用领域。 飞机、轮船的导航系统。飞行员可以了解角度，更好的控制飞机的飞行

19、，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 c1o0 亢向传感器结构和工作原理; 2 、 熟悉 c10o 亢向传感器信号处理技术； 3 、 掌握 c10o 亢向传感器实验系统。 . 设备清单 每组学生拥有一套 c10o 亢向传感器实验系统。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