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《GPS原理与应用》课堂实验指导书学时：12适用专业：测绘工程2004.7序言《GPS原理与应用》课堂教学实验是《GPS原理与应用》课程的一个重要环节，它是在学习完相应理论知识后所进行的课堂实验，是课堂教学的必要补充，充分体现理论与实践相结合的教学原则。
一、注意事项：1、实验前学生应认真复习教材有关内容和学习《GPS原理与应用》课堂实验指导书，务必弄清基本概念和本次实验的目的、要求、操作步骤及应注意的事项，以保证按质、按量、按时完成实验任务。
对未认真准备的学生，一经发现立即停止其实验。
待其按要求作好准备工作后，再补做实验。
缺课堂实验一次者，不准参加期末考试。
2、实验以小组为单位进行，组长负责组织协调工作。
3、每次实验时，先到教师指定的地点集合，待教师讲解和布置后，方可开始实验。
4、听从计算机室管理人员的安排。
二、实习报告编写的要求1、编写实习报告是实习的主要内容之一，因此，各位学生应认真进行编写。
2、实习报告应按一定的格式书写。
A、每段开头空两格，标点符号占一格；B、表格一般画在中间，插图应符合实际情况，所有图表应统一编号。
C、应注意正确运用标点符号。
3、语言应通顺、流畅，用词应准确、恰当，在能准确表达意思的前提下，语言应尽量简结、精练。
4、文字书写要工整，图表应整洁、美观。
5、实验报告不得抄袭，否则按实验不及格处理。
三、实验成绩的考核与评定办法(一)考核方法及标准每次实验课结束后，由主讲教师根据对学生进行全面考核（实验态度和纪律、实验预习情况、实际操作能力、实验报告等）。
按优、良、中、及格、不及格五级分制评定成绩，评分依据是：实验预习和纪律（占20分）：包括实验态度；实验纪律执行遵守情况；实验预习准备情况；实验数据的记录情况等。
实验考核成绩（占50分）：包括对实验任务的完成情况；实际操作能力情况；实验过程中分析问题和解决问题的能力等。
实验报告成绩（占30分）：包括报告的正确性，实验原始数据记录的正确性和完整性情况，相关知识的广度、深度、概括性，文字表达能力等。
《GPS定位原理与应用》实验指导书（测绘工程专业）实验一 GPS认识一、目的与要求1、了解GPS接收机的组成和对应部件的功能（重点是Leica 200s GPS接收机）。
2、掌握GPS接收机的定位原理。
3、了解单频GPS和双频GPS接收机的差别。
二、计划与设备1、试验时数安排2学时。
试验小组由7人组成。
2、Leica200系列GPS 3台；Ashtech z-x系列GPS 4台；Trimble5700系列GPS 4台；三角架11个。
三、方法和步骤(一) 仪器组成部件的认识1、GPS接收机（用户部分的组成）对不同品牌的GPS接收机知道其大致由：GPS卫星天线、主机、基座（动态部分还需要手簿）和若干电缆线等组成。
2、设备连接（见下图）图1 Ashtech连接示意图图2 Trimble连接示意图图3 Leica 200s 连接示意图把GPS天线和主机连接上(对Leica 200s GPS还需要连接电池和传感器)，检查连接无误后，便可准备开机观测，注意Leica和AshtechGPS天线要指北。
3、开机观测开机观测，采集几分钟数据，是学生明确GPS和常规仪器的差别。
四、注意事项1．严格的按照“GPS测量规范或规程”开关机、操作和使用仪器。
2．指导教师不在现场严禁乱动仪器。
3．仪器旁边严禁离开人。
4．严禁抄实习指导书，否则取消试验成绩，对相应的部分需要细化。
实验二 GPS静态观测一、目的与要求1、了解GPS接收机的组成和静态相对定位的原理。
2、掌握GPS接收机的使用(参数配置)（重点是Leica 200s GPS接收机）和静态相对定位的外业观测的步骤。
3、掌握外业手簿的记录。
4、掌握相对定位布网方式。
5、了解GPS接收机的联合作业。
二、计划与设备1、试验时数安排6学时。
试验小组由7人组成。
2、Leica200系列GPS 3台；Ashtech z-x系列GPS 4台；Trimble5700系列GPS 4台；铅笔1 支；小刀1把；外业观测记录纸若干，三角架11个。
《卫星定位原理及应用》实验指导书第一部分：实验与实习须知GPS测量原理和应用是一门践性很强的技术基础课，其实验与实习是教学中必不可少的环节。
只有通过实验与实习，才能巩固课堂所学的基本理论，进而掌握现代测绘仪器操作的基本技能和测量作业的基本方法。
在进行实验实习之前，必须明确实习的基本规定，了解仪器的借还手序及仪器的保护、保养等知识，做到爱护仪器，达到实习之目的，防患于未然。
实验与实习规定1．在实验或实习之前，必须复习教材中的有关内容，认真仔细地预习本指导书，以明确目的、了解任务、熟悉实验步骤和实验过程、注意有关事项并准备好所需文具用品。
2．实验或实习分小组进行，组长负责组织协调工作，办理所用仪器工具的借领和归还手续。
3．实验应在规定的时间进行，不得无故缺席或迟到早退；应在指定的场地进行，不得擅自改变地点或离开现场。
4．必须遵守“测量仪器工具的借领与使用规则”和“测量记录与计算规则”。
5．应该服从教师的指导，严格按照本书的要求认真、按时、独立地完成任务。
每项实验或实习，都应取得合格的成果，提交书写工整规范的实验报告或实习记录，经指导教师审阅同意后，才可交还仪器工具，结束工作。
6．在实验或实习过程中，还应遵守纪律，爱护现场的花草、树木和农作物，爱护周围的各种公共设施。
测量仪器工具的借领与使用规则对测量仪器工具的正确使用、精心爱护和科学保养，是测量人员必须具备的素质和应该掌握的技能，也是保证测量成果质量、提高测量工作效率和延长仪器工具使用寿命的必要条件。
在仪器工具的借领与使用中，必须严格遵守下列规定。
一、仪器工具的借领1．在教师指定的地点凭学生证办理借领手续，以小组为单位领取仪器工具。
2．借领时应该当场清点检查。
实物与清单是否相符，仪器工具及其附件是否齐全，背带及提手是否牢固，脚架是否完好等。
如有缺损，可以补领或更换。
3．离开借领地点之前，必须锁好仪器箱并捆扎好各种工具；搬运仪器工具时，必须轻取轻放，避免剧烈震动。
基础导航定位实验方案第一章实验系统简介 (2)第一节实验仪器的连接框图如下： (2)第二节移动站的简介 (3)第二章实验 (5)第一节单静止点单模式（单GPS单北斗）以及联合模式定位的比较与分析 (5)第二节差分定位实验 (8)第三节动态定位实验 (9)第四节差分定位中基准站与移动站的距离与定位精度的关系 (10)第五节找点实验（本实验为游戏实验） (11)第三章实验报告 (12)第一章实验系统简介第一节实验仪器的连接框图如下:不管是基准站还是移动站都可以独立的完成单点定位，通过卫星接收天线， 接收卫星所发出的导航信号，由基站或移动站内部芯片解算当前位置。
差分定位的原理是，基站将差分改正系数，用电台发送出去，移动站通过电 台天线接收到基站的差分改正系数，进行解算，得到更为精确的位置信息。
卫星接收天线基准站 __ __ ___电台 电台天线电台天线 个人电脑第二节移动站的简介由于实验大家只用到移动站，这里就对移动站做一个介绍:图1 H51C/H3LC接收机外观图如上图所示，为我们的移动站外观图。
该图是移动站面板的图片，我们从左向右看，ANT2为副板卡天线（在我们的实验中用不到该接口）；ANT1主板卡天线，该接口是用来连接卫星信号天线，两者之间有信号线相连，下图为卫星信号天线PWR为电源接口，与专用电池相连，负责供电;MCU接口暂时不用；COM接口为通信端口，负责和上位机通信，其连接线有两条，一条B线，一条C线（不用）UHF接口是同电台天线相连，负责接收基站电台发送来的信息。
在我们设备中，电源灯和定位灯都是红色的，单点定位时只有这两个灯光亮分定位时，差分灯会亮起（绿色），输出灯不会亮。
章实验节单静止点单模式（单GPS单北斗）以及联合模式定位的比较与分析显示时间不要勾选01.打开移动站电源，打开串口助手，如下图：将移动站的B线与电脑相连，调整波特率为115200,点击开始，如下图:02.在命令栏输入：freset点击发送，将移动站恢复出厂设置，此时定位模式为联合定位Input: fresetshould recet after Cone to factory mode ...............................03.等待移动站完成出厂设置，Input: FresetSysten should reset after Come to factory made ........................ ..........[C0I11]串口助手会返回移动站定位的情况，可能开始的时候返回的数据好多是0,表明定位还未完成，等待一会，定位数据出来后，等待一分钟，输出大约60个定位数据，输入：unl ogall结束定位数据输出，unlogallInput: urlogall<0K此时完成联合定位模式实验04.单模式就是输入相应的指令以关掉某个系统单GPS 输入：Syscontrol disable BD2 ，此时北斗系统关闭Input: sjscontrol dLsable BD2<GK然后在输入：log bestposa on time 1 ，这时出现的结果为单GPS定位的结果。
091143107龚建鹏付永鹏刘浩116导航原理与系统课程实验一、实验目的1.掌握导航系统的显示数据。
2.熟悉在驾驶舱中导航系统的操作。
3.熟悉导航系统维护过程中系统测试的方法与步骤。
二、实验设备及参考资料1.航空电子专业课程实验系统。
2.航空电子专业课程实验系统操作手册。
三、实验内容和步骤一）学生端启动试验系统1.学生端点击“开始实验”，启动实验系统环境。
2.飞机供电操作在驾驶舱内视镜，查看头顶板电源控制面板外部电源按键上灯的显示，按压外部电源按键，接通外部电源，使飞机利用外部电源进行供电。
3.使用ADIRU CDU 面板校准IR1,观察校准结果是否正常。
二）观察导航系统在EFIS的显示1.测向系统A)VOR、ADF 系统的显示通过FCU上的VOR/ADF转换开关选择对应系统的数据显示，调整ND适当的显示方式，在RMP上设置地面台的频率，观察在ND上指针的变化。
B)ILS 系统的显示按压FCU 上的ILS按键，调整适当的ND显示方式，查看在PFD上ILS系统的显示。
2.测距系统A）无线电高度表的显示无线电高度表显示在PDF的姿态球下方，可以通过进行RA测试来查看显示。
B）DME系统的显示显示在VOR或ILS台的下方，测试过程中显示故障的位置。
3.监控系统A）ATCATC系统是用于地面管制人员识别飞机及其信息，因此在记载设备只有系统的控制面板，而无信息输出。
B）TCAS通过测试查看显示数据。
C）GPWS通过测试查看显示数据。
三）系统测试通过AMM手册查找系统测试方法，并执行操作。
A）MMRB）VORC）ADFD）DMEE）RAF）ATCG）G PWSH）T CAS四、实验结果记录四）一）、学生端启动试验系统实现方法与结果：1.按下头顶板电源控制面板外部电源按键“EXT PWR”使的按键上的灯的显示“AVAIL PWR”为绿色，同时有电压显示。
2.①ADIRU 的校准步骤：将IRU控制面板上的OFF/NAV/ATT旋钮选到NAV位，此时“ON BAT”等会闪一下（红色），然后灭掉。
GPS测量实验指导书（供测绘工程专业使用）测绘与城市空间信息系实验一单频GPS接收机的认识及操作（一）实验目的（1）了解单频GPS信号接收机的基本构造，认识其主要部件的名称和作用；（2）认识各指示灯的作用；（3）能够正常地进行开关机和进行数据记录。
（二）实验要求通过实验，学生要能够认识GPS信号接收机的各个组成部分的名称和作用，掌握GPS接收机控制器上的各个菜单的功能及参数设置，熟练地对接收机进行操作。
实习时先由指导教师进行操作演示，再由学生自己进行操作练习。
学生在做完实验后应编写相应的实验报告，写出GPS信号接收机各个组成部分的名称和简要的操作过程。
（三）实验设备与学时（1）设备：每组（4-5人）配备易测640单频接收机1台（附脚架），天线高量尺1把；（2）学时：课内实验2学时。
（四）实验方法和步骤（1）在校园内空旷地方安置GPS接收机，进行对中、整平；（2）GPS接收机的具体操作如下：开机过程严格按照下面步骤进行：①确保E640处于关机状态。
②按下【I】(持续时间大于2秒)直到听见“嘀”一声，放开【I】。
③3 个绿色指示灯同时点亮0.5秒，然后熄灭。
④依次点亮一个绿灯(其它指示灯熄灭)，次序为BATT绿灯，GPS绿灯，REC 绿灯。
⑤所有指示灯熄灭。
⑥开机成功，各指示灯切换到正常显示状态。
注：上述过程缺一不可，否则都不是正常开机，需要返回维修，确定故障点。
关机过程严格按照下面步骤进行：①确保E640处于开机状态。
②按下【I】(持续时间大于3秒)直到听见“嘀”三声，放开【I】。
③3 个红色指示灯开始闪烁直到关机。
④关机成功，所有指示灯熄灭，“嘀”声音停止。
启动数据记录：①确保E640处于开机状态和非记录数据状态。
②确保E640接收到了3颗以上卫星信息（即GPS绿灯连续闪3次以上）。
③按下【FN】超过3秒（每秒E640 会“嘀”一声），放开【FN】。
④E640再“嘀”一声。
⑤REC绿灯快闪，开始记录数据，E640进入记录数据状态停止数据记录：①确保E640处于开机和记录数据状态。
卫星导航原理实验报告实验目的本实验旨在通过实际操作，加深对卫星导航原理的理解，掌握卫星导航的基本工作原理、信号接收与处理方法。
实验原理卫星导航是利用人造卫星在太空中运行，通过卫星定位系统向用户提供空间位置、速度和时间等信息的导航方式。
其原理是通过接收多颗人造卫星发射的信号，利用信号的时间差异和测量误差，计算出用户的三维空间位置。
卫星导航系统由地面控制站、卫星和用户终端组成。
地面控制站负责发送导航信号和控制卫星运行，卫星接收地面控制信号并通过天线以无线电信号形式发送到用户终端，用户终端接收并解码信号，计算用户位置。
实验步骤1. 连接设备：将接收天线连接到接收设备上，确保连接正常；2. 打开接收设备：根据具体型号，按下相应按钮或转动开关打开接收设备；3. 接收卫星信号：对设备进行信号搜索，确保接收到卫星信号；4. 信号处理：接收设备将信号传输到计算机或显示屏上，进行信号处理；5. 计算用户位置：根据接收到的信号，使用相应的算法计算用户的三维空间位置。
实验结果经过一系列操作，最终成功接收到卫星信号，并通过计算机显示用户位置。
实验结果表明，卫星导航系统具备高精度和广域覆盖的能力。
实验总结本实验通过操作接收设备，将卫星信号传输到计算机上进行处理，实现了卫星导航的基本功能。
在实验过程中，我们对卫星导航原理有了更加深入的了解，掌握了信号搜索和处理的方法。
卫星导航在交通、军事和民用领域具有广泛应用前景。
它可以为车辆导航、航空航天、灾害救援等提供准确的定位和导航服务。
此外，随着技术的不断发展，卫星导航系统的精度和覆盖范围将会进一步提高，为人们的生活带来更多的便利。
通过本次实验，我们不仅学习了卫星导航的原理和操作方法，还了解了其应用领域和发展前景。
相信在今后的学习和工作中，我们将会更好地运用卫星导航技术，为社会发展做出贡献。
导航原理实验报告院系：班级：学号：姓名：成绩：指导教师签字：批改日期：年月日哈尔滨工业大学航天学院控制科学实验室实验1 二自由度陀螺仪基本特性验证实验一、实验目的1．了解机械陀螺仪的结构特点；2．对比验证没有通电和通电后的二自由度陀螺仪基本特性表观； 3．深化课堂讲授的有关二自由度陀螺仪基本特性的内容。
二、思考与分析1． 定轴性（1） 设陀螺仪的动量矩为H ，作用在陀螺仪上的干扰力矩为M d ，陀螺仪漂移角速度为ωd ，写出关系式说明动量矩H 越大，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.答案：d d H M ω=⨯u u u r u u r u u r/sin d dH M θω= 干扰力矩M d 一定时，动量矩H 越大，陀螺仪漂移角速度为ωd 越小，陀螺漂移越小，陀螺仪的定轴性(即稳定性)越高.（2） 在陀螺仪原理及其机电结构方而简要蜕明如何提高H 的量值?答案：H J =Ωu u r u r 由公式2AJ dm r =⎰⎰⎰可知提高H 的量值有四种途径：1. 陀螺转子采用密度大的材料,其质量提高了，转动惯量也就提高了。
2. 改变质量分布特性。
在质量相同的情况下，若质量分布的半径距质心越远，H 越大。
因此将陀螺转子的有效质量外移，如动力谐陀螺将转子设计成环状。
即在陀螺电机定子环中，可做成质量集中分布在环外边缘的环形结构，切边缘部分材质密度大，可提高转动惯量。
3. 增大r,可有效提高转动惯量。
4. 另外可通过采用外转子电机来改变电机质量分布，增大r 。
改变电机定转子结构：采用外转子，内定子结构的转子电机。
4. 增加陀螺转子的旋转速度。
2/602(1)/n s f p ωππ==- ，60(1)/n f s p =-提高电压周波频率 f ↑——〉n ↑——H ↑ f=400Hz适当减少极对数 ，如取p=1适当减少转差率s ，可通过减少转子支承轴承摩擦来实现2．进动性(1) 在外框架施加一沿x 轴正方向作用力矩时，画出动量矩H 的进动方向及矢量M ，ω，H 的关系坐标图。
一、实验目的1. 理解导航技术的基本原理和组成。
2. 掌握GPS导航系统的使用方法。
3. 通过实验验证导航技术在实际应用中的可靠性和准确性。
4. 培养团队协作能力和实际操作技能。
二、实验内容1. 导航技术基本原理介绍2. GPS导航系统操作实验3. 导航技术在实际应用中的验证实验三、实验原理导航技术是指利用各种导航设备，根据已知的地形、地貌、地理坐标等信息，对地面、空中、水下等目标进行定位和导航的技术。
导航技术主要分为两类：地面导航和卫星导航。
卫星导航系统（如GPS）是通过卫星发射的信号，在全球范围内实现地面、空中、水下等目标的定位和导航。
卫星导航系统由空间部分、地面控制部分和用户设备三部分组成。
四、实验步骤1. 导航技术基本原理介绍（1）介绍导航技术的基本概念、发展历程和应用领域。
（2）讲解卫星导航系统的组成、工作原理和特点。
（3）分析导航技术在各个领域的应用现状和发展趋势。
2. GPS导航系统操作实验（1）使用GPS接收机进行实际测量，获取目标点的经纬度坐标。
（2）通过GPS接收机软件查看测量结果，分析数据准确性。
（3）对比不同品牌的GPS接收机，分析其性能差异。
3. 导航技术在实际应用中的验证实验（1）利用GPS导航系统进行实地导航，验证其在实际应用中的可靠性。
（2）结合GIS（地理信息系统）技术，实现导航信息的可视化展示。
（3）分析导航技术在交通运输、军事、测绘、地质勘探等领域的应用效果。
五、实验结果与分析1. 导航技术基本原理介绍通过实验，我们对导航技术的基本概念、发展历程和应用领域有了更深入的了解。
卫星导航系统作为一种全球性的导航系统，具有覆盖范围广、精度高、实时性强等特点，已成为现代社会不可或缺的一部分。
2. GPS导航系统操作实验实验结果显示，不同品牌的GPS接收机在测量精度和性能上存在一定差异。
在同等条件下，品牌知名度较高的GPS接收机性能相对较好。
此外，通过GPS接收机软件查看测量结果，我们发现数据准确性较高，满足实际应用需求。
