NewStar150GPS原理实验平台在《GPS原理与应用》教学中的应用.pdf

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1、第6期矿山测量No．62010年12月MINESURVEYINGDec．20lOdoi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．06．029NewStarl50GPS原理实验平台在((GPS原理与应用》教学中的应用木袁德宝，崔希民，彭小沾，裴婧晶(中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院，北京市100083)摘要：NewStarl50GPS原理实验平台为学生提供开放式的实验环境，使学生在真实设备、真实卫星信号环境下，亲自动手进行实验和编程，理解单向测距原理。同时掌握GPS测量误差和信号传输误差特性，以及实

2、时GPS卫星位置及Doppler频移的预测方法等接收机核心技术。通过实验，学生能够加深对GPS系统结构、工作原理和工作过程的理解，掌握GPS接收机核心算法导航解算过程，New—Starl50GPS原理实验平台在GPS原理与应用教学中起到了良好的效果。关键词：NewStarl50GPS；GPS；教学效果中图分类号：G642．0文献标识码：B文章编号：1001—358X(2010)06—0086—04GPS是全球定位系统(GlobalPositioningSys—配合学生理解接收机内部的工作流程，这就使得对tern)的英文缩写，它

3、的含义是利用卫星的测时和测于这门课而言，老师的讲授和学生的学习都只停留距进行导航，以构成全球定位系统。在地理信息系在理论层面上，与实际工作的要求相差较远。统、遥感技术和计算机软硬件高速发展的今天，GPS为了配合《GPS原理与应用》的教学，我校从东以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得方联星公司购买了NewStar150GPS原理实验平台。了各行各业工作者的信赖¨。NewStarl50为学生提供开放式的实验环境，使学生卫星导航在航空、航海、地面交通、武器系统、精在真实设备、真实卫星信号环境下，亲自动手进行实密测量、个人

4、导航等方面得到了广泛的应用，已初步验和编程，理解单向测距原理。掌握GPS测量误差形成一个新兴的高科技产业，我国政府对这个问题和信号传输误差特性，掌握实时GPS卫星位置及也十分关注。截至到2003年底，我们已经步入全球Doppler频移的预测方法等接收机核心技术。通过卫星导航设备使用大国的行列，2003年l0月30日，实验，使学生加深对GPS系统结构、工作原理、工作中国作为五大成员国之一，已经正式加入Galileo卫过程的理解，掌握GPS接收机核心算法导航解算过星导航计划，并且我国拥有了自行研制开发的第一程。为学生毕业后可以顺利

5、进入卫星导航领域，从代卫星导航系统——“北斗”卫星导航系统⋯。事GPS教学、科研、接收机开发、接收机芯片设计、卫在欧美等国家，GPS接收机的研究和开发已经星完好性监测，以及物流、测量、车载GPS系统开发相对成熟，只是在追求高性能、多样化接收机方面不等应用系统开发工作奠定理论基础，积累实践经验。断完善，在诸如微弱信号检测、信号快速搜索、缩短NewStar150GPS原理实验平台可以做的五个基启动时间等方面进行不断改善。本实验是：(1)实时卫星位置解算及结果分析；(2)目前许多高等院校已经认识到掌握全球星基导实时传输误差计算与特性

6、分析及信噪比与卫星仰角航相关知识的重要性，相继开设了《GPS原理与应关系；(3)几何精度因子(DOP)的实时计算与分析；用》这门专业课程。由于这门课程涉及到的相关知(4)导航解算(接收机位置、时间)及结果分析；(4)识较多，课本里的知识较抽象，而目前国内又没有一个可供学生实际操作的开放性的GPS原理实验平台可视卫星位置预测。当讲述到第三章卫星运动的基础知识及GPS卫·中啊矿生大掌f北京J舅缝工穗专业校级教学团队建设项目资助；中央膏校基本科研业务奠专埂资金资助；中国矿业大学l北京)课程星的坐标计算时，为了使学生更好的理解卫星的位

7、■设与敖掌改革硬目资劲．一号：K090204。置解算，可让学生做第(1)个基本实验。86第6期袁德宝等：NewStarl50GPS原理实验平台在堕墨廛旦塾堂主生：三±兰旦机的启动时间是衡量接收机性能好坏的重要参数之1实验原理一，而卫星信号的快速捕获，缩短接收机的启动时间实时卫星位置解算在整个GPS接收机导航解算也是目前GNSS业界的热点问题。过程中占有重要的位置。卫星位置的解算是接收机有了卫星位置和本地接收机的初始位置，就可导航解算(即解出本地接收机的纬度、经度、高度的根据空间两点间的距离公式，得出卫星距接收机的三维位置)的基

8、础。需要同时解算出至少四颗卫星距离d。记录同一卫星在短时间t内经过的两点的的实时位置，才能最终确定接收机的三维位置。空间坐标S。和S，就可分别得到这两点距接收机的对某一颗卫星进行实时位置的解算需要已知这距离d。和d。只要相隔时间t取的较小(本实验取t颗卫星的星历和GPS时间。