卫星导航差分定位实践教学,该文是卫星导航方面有关论文写作参考范文与卫星导航和卫星导航差和教学研究有关参考文献格式范文.
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摘 要：针对“卫星导航原理及应用”课程教学需求,实验室引入基准站流动站硬件设施,对课程中涉及的差分定位,进行全套流程操作教学,使单调的教学内容以具体的方式展示出来.教学实践表明,实践教学极大地提升了学员的学习自主性和动手能力,在数据分析的过程中也对数据处理能力进行了锻炼,教学效果显著.
关键词：卫星导航；差分定位；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）47-0140-02
一、引言
卫星导航技术的发展如今已经渗透进了人类世界的方方面面,影响着人们的日常生活.在卫星定位过程中,定位精度受到各方面因素的影响.为了解决这一问题,差分定位技术出现并迅速发展,其利用卫星轨道误差、卫星钟差、信号传播电离层延迟和对流层延迟四种误差的相关性,通过建立差分系统,削弱误差的影响,从而获得移动站的精确位置[1-2].
在高精度卫星导航定位教学中,应用广泛的载波相位差分技术是很重要的一部分,但基于客观原因,往往存在于口头式、抽象式的阐述,学员只能对其原理有个模糊的印象,且理解费劲,无法真正让学员切实体会到差分定位的优势.在如今的专业课教学中,对概念的掌握已经不再满足于岗位的需要,尤其在当前全军院校所倡导的“实战化教学”大背景下,课程组尤其关注学员对仪器的操作能力、对数据的处理能力以及对统计结果的分析能力,这些才是战场上所需要的“硬本领”[3-4].
二、教学思路
在差分定位教学中,教员首先带领学员了解高精度差分定位技术的发展现状,了解课题研究的背景及研究意义,接下来重点对差分定位技术原理、组成和应用进行深入学习,并利用实验室相应设备指导学员开展差分定位实验,培养软硬件的操作、数据处理能力,最后根据数据处理结果进行讨论分析.
实验流程如图1所示.
三、教学实施
1.实验仪器及配置.实验仪器包括CORS机、流动站、DTU、测量天线、数据连接线若干,如图2所示.
三、教学实施
1.实验仪器及配置.实验仪器包括CORS机、流动站、DTU、测量天线、数据连接线若干,如图2所示.
使用计算机的串口配置软件,对CORS机和DTU进行配置.对CORS机的配置主要为卫星电文（GPS电文1074、GLONASS电文1084、北斗电文1124）,差分数据输出模式；对DTU主要设置中心站地址和端口号.最后架设天线,连接DTU与CORS机,完成CORS基站的建设,实现差分信号播发.此处重点培养学员对配置软件的操作能力.
流动站与基准站连接成功后,将流动站放置于开阔地带,待锁定卫星成功后,在手簿上点击状态即可显示定位结果、星空图、卫星表和信噪比等各项参数,如图3所示.实时、直观、动态、准确的信息和卫星数据远比在课堂上的口头教学更让学员容易接受.
2.实时静态定位性能测试对比.固定流动站至开阔地带静置,分别进行差分模式下与非差分模式下的实时静态定位性能测试.引导学员对两者的可见星数、精度值、DOP值进行观测,并通过手簿软件采集数据,采集完毕后数据可通过Excel、Matlab等方式导出.此时需要教员引导学员对各采集值的均方根值、均方根误差、标准差进行统计与分析,了解其含义并绘制图表观察其数据大小及波动变化状况.既培养学员的数据处理能力,通过图表也可以直观地反映出差分定位的优势.
由于篇幅限制,本文仅展示实验中HRMS（平面精度）的对比.结果分析如表1、图4所示：
由表1、图4可以看出：在静态实验中,HRMS在差分解下基本无波动,在无差分信号时存在较明显波动；非差分模式下HRMS值都比差分模式下大,体现出差分模式下定位精度更高.
3.实时动态定位性能测试对比.将接收机固定在移动介质,在动态模式下分别进行差分与非差分下的连续采点,并对数据进行相同的处理.此处重点培养学员的动手实操能力以及团结协作配合能力,包括仪器的架设、数据的采集等工作都需要学员之间的互相配合.采集结束后,手簿软件可将每一个采集点在地图上显示出来.结果分析如表2、图5所示：
由表2、图5可以看出：在动态实验中,HRMS均存在波动,但非差分解下波动更加剧烈,起伏更大；非差分模式HRMS值普遍比差分模式下大,体现出差分定位的优势.
四、结束语
在差分定位实践教学过程中,还应该注意以下几点：（1）为提高实验效率,静态实验可与动态实验同步进行；（2 ）实验地点应选择尽量空旷的场地,保持良好卫星可见性；（3）实验过程中爱护设备,注意人员安全,教员全程跟进指导,及时对实验中出现的问题进行指正；（4 ）在对基准站与流动站的配置过程中,还可以将实时差分数据通过串口用计算机软件采集,使学员对差分数据的格式和差分定位的解算有更深入的理解.
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