GPS原理与接收机设计课程设计

ＩＳＳ．．．．．Ｎ１００２４９５——６　ＣＮ１１—２０３４／Ｔ　实验技术与管理　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　第２８卷第１０期２０１１年１ｏ月　Ｖｏ１．２８　Ｎｏ．１０　Ｏｃｔ．２０１１　

“微机原理与接口技术”综合设计性实验的研究与探索　

——ＧＰＳ导航实验板的开发与应用　

金　文，陈　曦，刘继光　

（天津大学自动化学院电气与自动化实验中心，天津　３０００７２）　

摘　要：将ＧＰＳ导航定位技术引入到“微机原理与接口技术”的实验教学中，研制了ＧＰＳ导航实验板，它可与　已有的微机接口技术实验箱互连构成新的实验系统。设计开发了与该硬件系统相适应的综合设计性实验内　容，并运用到实验教学中，取得了良好的教学效果。　关键词：微机课程实验；导航系统实验板；ＧＰＳ　中图分类号：Ｇ６４２．０　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００２—４９５６（２０１１）１０—０１５１一ｏ２　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　

ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　

Ｊｉｎ　Ｗｅｎ，Ｃｈｅｎ　Ｘｉ，Ｌｉｕ　Ｊｉｇｕａｎｇ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３０００７２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＧＰＳ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉ—　ｍｅｎｔｅｒ　ｋｉｔ　ｉｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ｋｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｂｏａｒｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｕｐ　ａ　ｎｅｗ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｈａｓ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｇｏｏｄ　ｒｅ—　ｓｕｌｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ　ｄｅｓｉｇｎ；ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｂｏａｒｄ；ＧＰＳ　

《卫星定位系统原理及应用》课程教学大纲

课程代码：110042118

课程英文名称：GPS Principles and Applications

课程总学时：32 讲课：32 实验：0 上机：0

适用专业：探测制导与控制技术,信息对抗专业

大纲编写（修订）时间：2010.7

一、大纲使用说明

（一）课程的地位及教学目标

卫星定位系统原理及应用课程是高等工科院校中探测、制导与控制技术专业的一门专业课，在教学过程中综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行探测、制导与控制技术人员所需的基本训练。掌握GPS的基本理论、基本知识和基本技能，了解不同的对象，所对应的不同的GPS应用方法。培养学生树立正确的卫星应用思想，具有理论联系实际和勇于创新精神。为学生进一步学习有关专业课程和日后从事导航、制导与控制技术工作打下基础。

（二）知识、能力及技能方面的基本要求

课程主要研究在一般工作条件下的卫星定位系统原及其在工程中的应用问题：GPS原理及电文格式，卫星的位置计算，卫星的绝对定位和相对定位，动态GPS,GPS在导航定位中的应用。本课程的主要内容有GPS基本理论和基本知识，GPS的基本算法和准则等。

学完这门课程，应使学生了解GPS的使用和工作环境条件，掌握GPS的基本理论和基本知识，熟练掌握GPS导航定位的方法，具有运用GPS在国防和民用领域 应用中解决实际问题能力。

（三）实施说明

1．教学方法：课堂讲授中要重点对基本概念、基本方法和解题思路的讲解；采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，培养学生的自学能力；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。教师应重点结合应用实例讲解GPS在实际工程中的运用，注重学生灵活使用GPS方面能力培养，使学生能够将GPS理论知识运用到实际中去，真正学以致用。

《GPS原理与应用》教学的探讨

［摘 要］gps原理的理论知识抽象复杂，且对实践操作能力要求高。这使得大多数学生在学习《gps原理与应用》课程过程中会遇到一定的困难。本文从gps理论教学、竞赛活动、生产实践三个方面对《gps原理与应用》教学问题进行探讨。

［关键词］教学 gps原理 gps应用

［中图分类号］ g642 ［文献标识码］ a ［文章编号］

2095-3437（2012）04-0044-03

近年来，许多高校的工学专业在gps课程教学中，从构建gps定位技术课程教学体系、优化教学内容、改革教学方法和手段、注重实践教学等方面做了深入的研究和探索：黄声享[1]以gps测量控制网的布设实习、gps rtk技术应用实习、gps导航与动态定位的教学实习作为gps系列化教学实习的主要内容。刘三枝[2]提出以《测绘学概论 》、《测量平差基础 》、《gps定位技术与应用 》、《工程测量 》等课程建立测绘专业的gps定位技术课程教学体系；吴继忠[3]由gps接收机认识观测与通讯、利用广播星历计算卫星概略位置、精密星历的下载和认识、载波相位观测值的周跳探测、gps静态测量与数据处理、gps rtk测量与数据处理构建gps课程实践教学体系。以上的研究主要针对有较强工学背景的专业，而且虽然在gps测量的设计与实施、gps测量数据处理方面的实践性强的实验教学研究较多，但是在配合gps测量原理知识讲解的相应实验教

学方法和手段方面的研究略显不足。相对于工科院校而言，本校地理信息系统和土地资源管理专业学生在数学基础（如线性代数、高等数学），知识结构面（如《测量平差基础 》知识），实践动手能力等方面都有一定程度的欠缺。本文根据《gps 原理及应用》课程涉及知识面广、内容专业性强 、实践操作能力要求高的特点，从理论教学、竞赛活动、生产实践三个方面探讨了该课程的教学问题。

卫星定位原理课程设计

一、教学目标

通过本章的学习，学生将掌握卫星定位原理的基本概念、方法和应用。具体目标如下：

1. 了解卫星定位系统的原理和组成；

2. 掌握卫星信号的传播和接收过程；

3. 理解坐标系统和定位算法；

4. 熟悉卫星定位在实际应用中的例子。

5. 能够运用卫星定位原理解决实际问题；

6. 能够使用卫星定位设备进行定位操作；

7. 能够分析卫星定位数据的误差和不确定性。

情感态度价值观目标：

1. 培养学生对科技发展的兴趣和好奇心；

2. 培养学生对地理信息和位置服务的认识；

3. 培养学生对科学探究和问题解决的积极态度。

二、教学内容

本章的教学内容主要包括以下几个方面：

1. 卫星定位原理概述：介绍卫星定位系统的基本原理和组成，包括卫星、接收器、信号传播等。

2. 卫星信号的传播和接收：讲解卫星信号的传播过程，包括信号的发射、传输、接收等环节。

3. 坐标系统和定位算法：介绍坐标系统的基本概念，如地球坐标系、卫星坐标系等，并讲解定位算法的基本原理。

4. 卫星定位的应用：列举卫星定位在实际应用中的例子，如GPS导航、地图服务等。

三、教学方法

为了激发学生的学习兴趣和主动性，本章将采用多种教学方法： 1. 讲授法：教师通过讲解卫星定位原理的基本概念和原理，引导学生理解和掌握相关知识。

2. 案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生更好地理解卫星定位的应用场景和原理。

3. 实验法：安排实验课程，让学生亲身体验卫星定位的操作和应用，提高学生的实践能力。

4. 讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和解决问题的方法，培养学生的合作意识和沟通能力。

四、教学资源

为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，将采用以下教学资源：

1. 教材：选用《卫星定位原理》教材，作为学生学习的主要参考资料。

2. 参考书：提供相关的参考书籍，如《卫星导航原理与应用》、《全球定位系统》等，供学生进一步深入研究。