《導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、導(dǎo)航技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)號(hào)： 1010200219 姓名： 趙 玲 南京理工大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院目 錄實(shí)驗(yàn)一 全球定位系統(tǒng)（GPS）實(shí)驗(yàn).2實(shí)驗(yàn)二 陀螺儀原理實(shí)驗(yàn).4實(shí)驗(yàn)三 電子羅盤H3300原理實(shí)驗(yàn).7實(shí)驗(yàn)四 C100單軸羅盤實(shí)驗(yàn). . . .9實(shí)驗(yàn)一 全球定位系統(tǒng)（GPS）實(shí)驗(yàn) 一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉GPS的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟悉GPS信號(hào)串口傳輸技術(shù)；3、掌握GRMIN公司GPS25LP OEM板實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二. 設(shè)備清單 (1) GPS25LP OEM板 1套(2) 開關(guān)電源 1個(gè)(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) GRMIN公司GPS25LP OEM板技術(shù)資料 1本*上課期間

2、，實(shí)驗(yàn)設(shè)備由組長(zhǎng)保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價(jià)賠償。三、課堂要求(1) 課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，精心準(zhǔn)備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學(xué)習(xí)無關(guān)的事；(6) 課后認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、注意事項(xiàng)(1) 輕拿輕放加GPS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸GPS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路板；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術(shù)手冊(cè)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、GPS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路連接(1) 將GPS天線接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 將GPS天線放至窗外；(4) 接通外接開關(guān)電源

3、；(5) 記錄所在位置的經(jīng)緯度、高度、星數(shù)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1、 記錄從GPS接收到數(shù)據(jù)2、 數(shù)據(jù)分析當(dāng)前時(shí)間：03時(shí)20分02秒實(shí)驗(yàn)室經(jīng)度：東經(jīng)118度51.2497分實(shí)驗(yàn)室緯度：北半球32度01.6601分衛(wèi)星編號(hào)：06 22 31衛(wèi)星數(shù)量：3其他信息：定位質(zhì)量指標(biāo)有效 水平精確度2.8 天線高程41.8米 大地橢球面相對(duì)海平面的高度2.3米 總和校驗(yàn)數(shù)46 總的GSV語句電文數(shù)3 可視衛(wèi)星總數(shù)10七、思考題 根據(jù)GPS的工作原理和特性，分析如何利用兩個(gè)或多個(gè)GPS系統(tǒng)協(xié)同工作提高測(cè)量精度。答：在GPS測(cè)量過程中，帶有多種誤差，如傳播延遲誤差和接收機(jī)固有誤差，為消除各種誤差通過使用查分GP

4、S來測(cè)量地面點(diǎn)的坐標(biāo)，通過使用兩個(gè)或更多的GPS接收機(jī)來協(xié)同工作。將一臺(tái)GPS接收機(jī)安置在已知點(diǎn)上，作為基準(zhǔn)站，另一臺(tái)接收機(jī)用于空間目標(biāo)的測(cè)量。由于在已知位置的基點(diǎn)可以確定衛(wèi)星信號(hào)中包含的人為誤差和其他某些誤差，便可大大降低GPS的定位誤差，從而提高測(cè)量精度。實(shí)驗(yàn)二 陀螺儀實(shí)驗(yàn) 一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉陀螺的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟悉陀螺信號(hào)處理技術(shù)；3、掌握Horizon陀螺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二. 設(shè)備清單 (1) Horizon陀螺 1個(gè)(2) 開關(guān)電源 1個(gè)(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5) Horizon陀螺技術(shù)手冊(cè) 1本*上課期間，實(shí)驗(yàn)設(shè)備由組長(zhǎng)保管，上課期間遺失或損壞的器件須按

5、原價(jià)賠償。三、課堂要求(1) 課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，精心準(zhǔn)備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學(xué)習(xí)無關(guān)的事；(6) 課后認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、注意事項(xiàng)(1) 輕拿輕放陀螺，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸陀螺輸入、輸出接口；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術(shù)手冊(cè)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、陀螺外圍電路(1) 將陀螺接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 接通外接開關(guān)電源；(4) 利用萬用表測(cè)量并記錄陀螺輸入電壓、靜止?fàn)顟B(tài)下的輸出值。2、沿轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)特性測(cè)量(1) 檢查電路連接；(

6、2) 沿陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸順時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺；(3) 沿陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸逆時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺；(4) 分別利用測(cè)量軟件測(cè)量并記錄陀螺的輸出值。3、傾斜運(yùn)動(dòng)特性測(cè)量(1) 檢查電路連接；(2) 分別沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約30O、45O、90O傾角順時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺；(3) 分別沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約30O、45O、90O傾角逆時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺；(4) 利用測(cè)量軟件測(cè)量并記錄陀螺的輸出值；(5) 分析數(shù)值的正確性。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制陀螺特性曲線與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約30O傾角順時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約45O傾角順時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約90O傾角順時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：

7、沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約30O傾角逆時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約45O傾角逆時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：沿與陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)軸約90O傾角逆時(shí)針由慢至快轉(zhuǎn)動(dòng)陀螺：2、 分析、比較陀螺動(dòng)態(tài)特性； 當(dāng)陀螺處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，輸出曲線為水平曲線，只有當(dāng)陀螺有一定加速度時(shí)采集的數(shù)據(jù)為有傾斜直線。通過比較30O、45O、90O的曲線可知，傾角越大時(shí)輸出值越大；通過比較順時(shí)針和逆時(shí)針的曲線可知，陀螺轉(zhuǎn)動(dòng)方向不同曲線的變化方向不同。七、思考題 根據(jù)陀螺的工作原理和特性，考慮陀螺可應(yīng)用于哪些系統(tǒng)，簡(jiǎn)述其工作原理。 答：陀螺在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，不但圍繞本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還圍繞一個(gè)垂直軸作錐形運(yùn)動(dòng)。也就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作

8、“自轉(zhuǎn)”，一面圍繞垂直軸作“進(jìn)動(dòng)”。陀螺圍繞自身軸線作“自轉(zhuǎn)”的快慢，決定著陀螺擺動(dòng)角的大小。轉(zhuǎn)得越慢，擺動(dòng)角越大，穩(wěn)定性越差；轉(zhuǎn)得越快，擺動(dòng)角越小，因而穩(wěn)定性也就越好?？茖W(xué)家根據(jù)陀螺的力學(xué)特性研發(fā)了一種科學(xué)儀器-陀螺儀，廣泛運(yùn)用于科研、軍事技術(shù)等領(lǐng)域中。陀螺儀的主要功能有陀螺方向儀、陀螺羅盤、陀螺垂直儀、陀螺穩(wěn)定器、速率陀螺儀、陀螺穩(wěn)定平臺(tái)等利用陀螺儀的動(dòng)力學(xué)特性制成的各種儀表或裝置，介紹如下：一陀螺方向儀。它是三自由度均衡陀螺儀，其底座固連在飛機(jī)上，轉(zhuǎn)子軸提供慣性空間的給定方向。若開始時(shí)轉(zhuǎn)子軸水平放置并指向儀表的零方位，則當(dāng)飛機(jī)繞鉛直軸轉(zhuǎn)彎時(shí)，儀表就相對(duì)轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能給出轉(zhuǎn)彎的角度和航

9、向的指示。二陀螺羅盤。其外環(huán)軸鉛直，轉(zhuǎn)子軸水平置于子午面內(nèi)，正端指北；其重心沿鉛垂軸向下或向上偏離支承中心。三陀螺垂直儀。利用擺式敏感元件對(duì)三自由度陀螺儀施加修正力矩以指示地垂線的儀表。陀螺儀的殼體利用隨動(dòng)系統(tǒng)跟蹤轉(zhuǎn)子軸位置，當(dāng)轉(zhuǎn)子軸偏離地垂線時(shí)，固定在殼體上的擺式敏感元件輸出信號(hào)使力矩器產(chǎn)生修正力矩，轉(zhuǎn)子軸在力矩作用下旋進(jìn)回到地垂線位置。的旋進(jìn)和由此旋進(jìn)產(chǎn)生的對(duì)船體的穩(wěn)定作用。四速率陀螺儀。用以直接測(cè)定運(yùn)載器角速率的二自由度陀螺裝置。把均衡陀螺儀的外環(huán)固定在運(yùn)載器上并令內(nèi)環(huán)軸垂直于要測(cè)量角速率的軸。當(dāng)運(yùn)載器連同外環(huán)以角速度繞測(cè)量軸旋進(jìn)時(shí)，陀螺力矩將迫使內(nèi)環(huán)連同轉(zhuǎn)子一起相對(duì)運(yùn)載器旋進(jìn)。陀螺儀中

10、有彈簧限制這個(gè)相對(duì)旋進(jìn)，而內(nèi)環(huán)的旋進(jìn)角正比于彈簧的變形量。由平衡時(shí)的內(nèi)環(huán)旋進(jìn)角即可求得陀螺力矩和運(yùn)載器的角速率。積分陀螺儀與速率陀螺儀的不同處只在于用線性阻尼器代替彈簧約束。當(dāng)運(yùn)載器作任意變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，積分陀螺儀的輸出量是繞測(cè)量軸的轉(zhuǎn)角（即角速度的積分）。以上兩種陀螺儀在遠(yuǎn)距離測(cè)量系統(tǒng)或自動(dòng)控制、慣性導(dǎo)航平臺(tái)中使用較多。六陀螺穩(wěn)定平臺(tái)。以陀螺儀為核心元件，使被穩(wěn)定對(duì)象相對(duì)慣性空間的給定姿態(tài)保持穩(wěn)定的裝置。穩(wěn)定平臺(tái)通常利用由外環(huán)和內(nèi)環(huán)構(gòu)成制平臺(tái)框架軸上的力矩器以產(chǎn)生力矩與干擾力矩平衡使陀螺儀停止旋進(jìn)的穩(wěn)定平臺(tái)稱為動(dòng)力陀螺穩(wěn)定器。陀螺穩(wěn)定平臺(tái)根據(jù)對(duì)象能保持穩(wěn)定的轉(zhuǎn)軸數(shù)目分為單軸、雙軸和三軸陀螺穩(wěn)定平

11、臺(tái)。陀螺穩(wěn)定平臺(tái)可用來穩(wěn)定那些需要精確定向的儀表和設(shè)備，如測(cè)量?jī)x器、天線等，并已廣泛用于航空和航海的導(dǎo)航系統(tǒng)及火控、雷達(dá)的萬向支架支承。根據(jù)不同原理方案使用各種類型陀螺儀為元件。其中利用陀螺旋進(jìn)產(chǎn)生的陀螺力矩抵抗干擾力矩，然后輸出信號(hào)控、 照相 系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)三 電子羅盤H3300實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉電子羅盤的結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟悉電子羅盤信號(hào)處理技術(shù)；3、掌握電子羅盤H3300實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二. 設(shè)備清單每組學(xué)生擁有一套H3300實(shí)驗(yàn)套件。上課期間由組長(zhǎng)保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價(jià)賠償。(1) H3300 1個(gè)(2) 開關(guān)電源 1個(gè)(3) 五金工具 1套(4) 萬用表 1只(5)

12、 H3300產(chǎn)品技術(shù)資料 1本三、課堂要求(1) 課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，精心準(zhǔn)備；(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件；(3) 不同小組的器件不要混用；(4) 課后整理桌面；(5) 不在課堂做任何與學(xué)習(xí)無關(guān)的事；(6) 課后認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、注意事項(xiàng)(1) 輕拿輕放H3300，防止摔落地面；(2) 避免直接接觸H3300輸入、輸出接口；(3) 禁止帶電插拔；(4) 常見問題的處理，參見技術(shù)手冊(cè)。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1、電子羅盤外圍電路(1) 將電子羅盤接入電路板；(2) 檢查電路連接是否正確；(3) 接通外接開關(guān)電源；(4) 利用萬用表測(cè)量并記錄加速度計(jì)輸入電壓、靜止?fàn)顟B(tài)下的輸出值。六

13、、實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1、 記錄電子羅盤H3300輸出數(shù)據(jù)；航向?yàn)?.1：航向359.7：俯仰最小：俯仰最大：翻滾最?。悍瓭L最大：2、 數(shù)據(jù)分析；七、思考題 根據(jù)電子羅盤H3300的工作原理和特性，簡(jiǎn)述其應(yīng)用領(lǐng)域。實(shí)驗(yàn)四 C100單軸羅盤實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、熟悉C100單軸羅盤結(jié)構(gòu)和工作原理；2、熟悉C100單軸羅盤信號(hào)處理技術(shù)；3、掌握C100單軸羅盤實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。二. 設(shè)備清單每組學(xué)生擁有一套C100單軸羅盤實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。上課期間由組長(zhǎng)保管，上課期間遺失或損壞的器件須按原價(jià)賠償。 (1) 開關(guān)電源 1個(gè)(2) 五金工具 1套(3) 萬用表 1只(4) C100電子羅盤1只(9) C100電子羅盤技術(shù)資料 1本三、課堂要求(1) 課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，精心準(zhǔn)備。(2) 在不損壞器件或愿意賠償?shù)那闆r下自由使用器件。(3) 不同小組的器件不要混用。(4) 課后整理桌面。(5) 不在課堂做任何與學(xué)習(xí)無關(guān)的事。(6) 課后認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。四、注意事項(xiàng)(1) 輕拿輕放加實(shí)