北斗/GPS***导航综合实验平台
通过实验揭示北斗/GPS接收机内部核心技术
大中专院校***导航类实验室***工具
一、概述
随着我国北斗***导航产业的发展，许多院校已经认识到掌握***导航相关知识的重要性，相继开设了***导航相关***课程。但由于涉及到的相关知识比较多，包括无线通信、射频、电子电路、计算机原理、基带算法、地理信息等课程，课程中的知识相对都比较抽象，学习和理解起来会相对枯燥而吃力。BGE2200A北斗/GPS综合实验系统为学生提供开放式的实验平台，使学生在真实设备、真实***信号环境下，亲自动手进行实验和编程，真正的了解***导航原理和实现，为今后工作奠定理论基础、积累实践经验。
二、系统功能
BGE2200A北斗/GPS综合实验箱除***导航***、授时等基本功能外，还设计了惯性测量组合及通讯等模块，适用于通信、电子、信息、测量测绘、自动控制、导航、环境监测、交通运输、城市规划、物联网等***的相关教学实验和实训使用。
BGE220A综合实验平台，为学生提供开放式的实验环境，使学生在真实设备、真实***信号环境下，亲自动手进行实验和编程，理解单向测距原理，掌握GPS测量误差和信号传输误差特性，掌握实时GPS***轨道计算方法，理解DOP的物理意义、掌握其计算方法及应用特性，掌握GPS***位置及Doppler频移的预测方法等接收机核心技术，理解惯导器件组成，以及工作原理和特性，同时与***导航***进行组合***的意义，掌握GPRS的工作原理，理解无线通讯在未来物联网等领域应用的实际意义。
通过实验，使学生加深对GNSS、惯导、GPRS系统结构、工作原理、工作过程的理解，掌握GNSS接收机核心算法和导航解算过程。提供开源代码程序，让学生更深入的理解和掌握***导航算法中的精髓，同时也是为一些二次开发提供了算法支持。
三、 系统配置
1. 实验箱内置主要组件
◆ GNSS天线： 用于接收北斗/GPS***信号；
◆ GNSS接收板： 用于对GPS和北斗***信号进行实时基带信号处理，并提供相应的原始数据，为各种教学实验做准备；
◆ GPRS模块及天线： 用于提供 G*** 信息收发功能；
◆ 蓝牙模块： 用于和安卓平板电脑或手机通讯；
◆ 惯导组件： 用于提供惯性原始数据及载体姿态信息；
◆ 控制器： 用于通讯与协调等；
◆ 触摸显示屏： 用于实验功能切换、显示实验数据及结果等功能。.
2.外部配置组件
◆ 安卓平板电脑： 用于显示平台提供的解算结果，比如 GPS ***，北斗***结果，载体姿态测量结果等；
◆ 通用计算机系统： 用于实验平台软件运行，完成解算、显示、仿真等操作（选购）；
◆ 433M无线电台： 用于接收发送差分信号和通讯；
◆ GNSS***信号转发器： 用于转发放大外部GNSS接收天线的***信号；
◆ GNSS***信号模拟器： 用于模拟***信号（选购）；
◆ GNSS参考基准站： 用于提供RTCM2.3和RTCM3.0差分信号。
4.实验箱技术指标和参数：
1 GNSS天线：用于接收多模多频***信号；
GPS L1/L2、GLONASS L1/L2、BDS B1/B2/B3
2 GNSS接收板卡：提供***基带信号处理、原始数据及标准语句等；
?单点***精度：1.5m （RMS）；
?SBAS精度：0.6m （RMS）；
?差分***精度：0.02 m （RMS）
?授时精度： 20ns
?信号跟踪： 冷启动：<50s ；
?温启动：<30s ； 热启动：<15s ；
?信号重捕获 ：<2s
?GNSS差分***≤0.02米
3 GPRS模块：提供 G*** 信息收发功能；
?工作频率：G***850M、EG***900M、DCS1800M、PCS1900M，自动搜索
?SIM卡接口：支持1.8/3V SIM卡
?发射功率：2W（G***850M、EG***900M）1W（DCS1800M、PCS1900M）
?内置天线
4 无线电台模块：接收差分数据；
工作频率433M，发射功率1W，波特率9600bps，
5 蓝牙模块：连接平板电脑或移动设备，如手机等；
符合标准IEEE802.15，工作频率2.4GHz，带宽为1Mb/s。
6惯导测量单元：提供惯性测量原始数据及载体姿态信息；
?速率陀螺测量范围： &plu***n;2000°/sec
?速率陀螺零偏稳定性：&plu***n;0.2°/sec
?加速度计测量范围：&plu***n;2g
?加速度计零偏稳定性：&plu***n;0.003 (&plu***n;2g)g
?加速度计非线性：0.2 %
7 控制器：实验箱主控制测量设备；
32位Cortex-M3内核+高速FPGA
8触摸显示屏：实验功能切换、显示实验数据及结果等；
?5寸电容式触摸屏；
?FPGA纯硬件读写刷屏；
?16位真彩色RGB显示（64K）；
9 电源及接口：
?电源电压：12VDC
?负载电流：<2A
其它配置设备（实验箱之外的配置）
1 高精度GNSS天线：用于接收多模多频***信号；
?增益32dB
?GPS L1/L2；GLONASS G1/G2；BEIDOU2 B1/B2/B3；GALILEO E1
2 GNSS***信号转发器：转发放大外部GNSS接收天线的***信号。
?接收和发射频率：GPS :L1:1575.42&plu***n;10MHz；L2: 1227.60&plu***n;10MHz；GLONASS:L1:1602&plu***n;10MHz；BD2:B1:1561.098&plu***n;10MHz；B2:1207.14 MHz&plu***n;10MHz；B3: 1268.52 MHz&plu***n;10MHz；
?驻波：≤1.5：1
?噪声系数：≤1.5dB
?接收电路增益：32&plu***n;2dB
?发射电路增益：26&plu***n;2dB
?极化方式：右旋圆极化
?电压：12VDC
?电流：≤100mA
?电缆线长度：30M（可变）
3 GNSS参考基准站：向实验箱提供差分信号，配合高精度***实验。
?信号跟踪：120通道，GPS L1C/A码L1/L2 P码， BDS B1/B2 I支路C码 GLONASS L1；SBAS: WAAS,EGNOS,MSAS；Galileo可选
?精度指标（GNSS）：***精度：水平：&plu***n;(2.5 +1×10-6×D)mm，垂直：&plu***n;(5 + 1×10-6×D)mm
?RTK初始化：时间 99.9%
?冷启动：<50s ； 温启动：<30s ； 热启动：<15s ；信号重捕获 ：<2s
?数据格式：CMR/CMR+，RTCM2.3，RTCM3.x 等；
?射频接口：TNC
?电源电压：12V
?通讯接口：RS232(可转接标准以太网)
?数据更新率：差分数据输出：1Hz
4 安卓平板电脑：显示测量数据、实验界面及解算结果等。
5 通用计算机系统：用于实验平台软件运行，完成
五、北斗GPS***导航教学实验箱实验内容：
1. 基本实验
实验一 空间***观测
实验二 北斗/GPS数据采集与解析
实验三 实时***坐标计算
实验四 接收机高精度***和测速
实验五 ***精度因子 DOP 值
实验六 电离层、对流层、时钟误差计算
实验七 载体惯性姿态测量
实验八 G*** 实验
2. 扩展实验
实验一 计算北斗/GPS***三维位置
实验二 计算***信号***频率
实验三 计算***信号经过电离层/大气层产生的***误差
实验四 计算导航***几何精度因子
实验五 预测可视***在轨道上的位置和***频移
实验六 计算接收机ECEF坐标系内的位置、时间
实验七 ECEF坐标系与WGS84坐标系坐标变换编程实验
实验八 UTC时间与本地时间变换编程实验
3. 增强实验
实验一 计算机平台应用程序开发实验
实验二 安卓平台APP开发实验
实验三 通信模块应用实验（无线电台/GPRS）
实验四 差分站通信及差分信息获取实验
实验五 高精度RTK***实验
实验六 GNSS-INS组合导航基础实验
实验七 ***结果分析与比较实验
六、***导航教学实验设备的安装配置
配置建议：
可根据经费和实验室的大小来配置实验系统套数，实验室也可以分期建设，逐步配置齐全。
配置清单
序号 实验室配置设备 型号 数量 备注
1.1 GPS/北斗综合实验平台实验箱 BGE220A-I 6台 基础实验室
1.2 GPS/北斗综合实验平台实验箱 BGE220A-II 6台 扩展型实验室
1.3 GPS/北斗综合实验平台实验箱 BGE220A-III 6台 增强型实验室
2.1 ***信号转接器基本型(单模单频) WD101 1台 适合普及型实验室
2.2 ***信号转接器应用型/***型（三模八频） WD102 1台 适合研发型实验室
3.1 组合导航接收机 ZH3000 1个 研发型
3.2 RTK***接收机 MS600 1个 研发型
3.3 双天线******测向仪 SS317 1个 研发型
4.1 实验终端 DL3088 1台 电脑
5.1 5W外置式收发1对电台 YL500 1套 研发
5.2 25W外置式收发1对电台 300 1套 研发
注明：学校根据教学和科研的需求，选配设备，除1.1和2.1是***基础配置外，其它根据老师的需要选配。