《导航技术基础》实验报告

《导航技术基础》

实验报告

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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

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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；

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(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GPS接收到数据

2、 数据分析

当前时间：3时20分26秒（格林威治时间），11时20分26秒（北京时间） 实验室经度：东经118度51.4792分 实验室纬度：北纬32度1.6203分 卫星编号：12、21、31 卫星数量：3

其他信息：$GPGGA：定位质量指示（1）、使用的卫星数（4）、水平精度(2.8)、

海拔高度(81.2m)、大地水准面高度(2.3m)

$GPRMC：地面速率（0.0knots）、地面航向（354.5度）、日期（14年4月9日）

$GPGSV：总的GSV语句电文数（3）、当前GSV语句号（1、2、3）、可视卫星总数（9）、卫星仰角(44,13,11) 、卫星方位角（98，195，

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231）、信噪比（14、31、32）。

$GPGSA：HDOP水平精度因子（3.9）、VDOP垂直精度因子（2.8）、定位模式（A=自动手动2D/3D）、定位类型（3=3D定位）

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。

用多个GPS接收器，有的用来测量，有的用来校验，即差分GPS技术（相对定位法）。利用已知精确三维坐标的差分GPS基准台，求得伪距修正量或位置修正量，再将这个修正量实时或事后发送给用户，对用户的测量数据进行修正，以提高GPS定位精度。

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原价赔偿。

三、课堂要求

(1) 课前认真预习，精心准备；

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(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； (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

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1、 根据实验数据绘制陀螺特性曲线 （a）静止

（b）慢速旋转

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（c）快速旋转

2、 分析、比较陀螺动态特性；

一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变

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的。当慢速（接近匀速）旋转时，波动非常小。当加速旋转时，波动较大。且当正转时输出大于3100，当反转的时候输出小于3100。

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：陀螺仪的装置，一直是航空和航海上航行姿态及速率、国防工业等最方便实用的参考仪表。陀螺仪被用在飞机飞行仪表的心脏地位，是由于它的两个基本特性：一为定轴性，另一是逆动性，这两种特性都是建立在角动量守恒的原则下。

随着科技的发展，陀螺仪可以作为自动控制系统中的一个敏感元件。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。

同时，在智能手机上发挥了很大的作用。

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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

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(1) 将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； （a）横滚

（b）俯仰

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（c）航向

2、 数据分析：

数据一中横滚发生变化，对应陀螺横滚轴变化。 数据二中俯仰发生变化，对应陀螺沿俯仰轴变化。 数据三中航向发生变化，对应陀螺航向轴变化。

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七、思考题

根据HMR3300的工作原理和特性，简述其应用领域。

答：霍尼韦尔磁阻传感器为小型的固态电子罗盘装置提供了足够的可靠性和精确性。

应用于航空航海；通信雷达；微波定向；海上平台控制；天线安装固定；无人机及机器人自动控制；交通车辆检测；激光测距机；GPS集成系统。

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。

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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C100航向传感器实验系统； (2) 接通外接开关电源；

(3) 记录C100航向传感器输出数据； (4) 数据分析。

六、实验报告内容

1、 C100航向传感器输出数据

东

北

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西

南

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2、 数据分析；

从上往下图依次表示东西南北东约为东268度，北为185度，西为97.7，南为6.6度；依次相差约90度。

七、思考题

根据C100航向传感器工作原理，简述C100航向传感器应用领域。

罗盘实际上就是利用指南针定位原理：地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。指南针的“针”实际上就是一块针形磁铁，在地球的磁场中受磁场力的作用，会一端指南一端指北。

应用：航天航海，车辆定向，雷达天线定向，微波天线定向，通讯移动天线定向。

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2、 数据分析；

从上往下图依次表示东西南北东约为东268度，北为185度，西为97.7，南为6.6度；依次相差约90度。

七、思考题

根据C100航向传感器工作原理，简述C100航向传感器应用领域。

罗盘实际上就是利用指南针定位原理：地球是个大磁体，其地磁南极在地理北极附近，地磁北极在地理南极附近。指南针的“针”实际上就是一块针形磁铁，在地球的磁场中受磁场力的作用，会一端指南一端指北。

应用：航天航海，车辆定向，雷达天线定向，微波天线定向，通讯移动天线定向。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gpla.html