北斗導(dǎo)航研發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室方案

1、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

伴隨著北斗計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航事業(yè)面臨著新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。目前市場(chǎng)由目前以美國(guó)的GPS系統(tǒng)，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)為主，逐步過(guò)渡到與中國(guó)的北斗系統(tǒng)、Galileo系統(tǒng)四者互補(bǔ)的定位系統(tǒng)，將成為趨勢(shì)。因此，盡快開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)備，形成我國(guó)獨(dú)立的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，是十分必要的。

目前，各高校隨著技術(shù)、產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展逐步展開(kāi)了導(dǎo)航與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的相關(guān)專業(yè)建設(shè)。但實(shí)驗(yàn)室建設(shè)明顯存在滯后和不足。為幫助國(guó)內(nèi)高等院校、科研院所建設(shè)先進(jìn)實(shí)用的衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)室，為使學(xué)生完成基于北斗與物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到創(chuàng)新性應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作，提高學(xué)生的應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)能力。北京北斗教儀科技有限公司開(kāi)發(fā)研制了衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)室必備設(shè)備，設(shè)計(jì)了衛(wèi)星導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案，為推動(dòng)我國(guó)北斗教育的發(fā)展提供基礎(chǔ)平臺(tái)，培養(yǎng)北斗導(dǎo)航領(lǐng)域?qū)I(yè)人才。

2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1教學(xué)及科研目的

l理解北斗多模接收機(jī)算法實(shí)現(xiàn)

l掌握和開(kāi)發(fā)北斗多模接收機(jī)相關(guān)器算法

l掌握和開(kāi)發(fā)北斗多模接收機(jī)基帶算法

l掌握和開(kāi)發(fā)北斗多模接收機(jī)導(dǎo)航解算算法

l掌握北斗多模芯片和接收機(jī)設(shè)計(jì)方法

l掌握組合導(dǎo)航算法及組合導(dǎo)航接收機(jī)設(shè)計(jì)

l了解高性能北斗多模導(dǎo)航接收機(jī)完好性研究

l掌握北斗高精度接收機(jī)的核心算法

l掌握北斗RDSS通信產(chǎn)品設(shè)計(jì)及開(kāi)發(fā)

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)置及研究?jī)?nèi)容

2.2.1接收機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)

l軟件接收機(jī)設(shè)計(jì)

通過(guò)中頻信號(hào)采樣器采集的中頻信號(hào)，在PC機(jī)上通過(guò)軟件方法實(shí)現(xiàn)信號(hào)搜索、載波剝離、碼剝離、導(dǎo)航電文提取，進(jìn)而設(shè)計(jì)出軟件接收機(jī)。

l北斗多模接收機(jī)相關(guān)器算法

通過(guò)中頻信號(hào)采樣器提供的Matlab軟件源程序，實(shí)現(xiàn)相關(guān)器算法研究。

l北斗多模接收機(jī)基帶及導(dǎo)航解算算法

通過(guò)北斗多模接收機(jī)研發(fā)平臺(tái)提供的接收機(jī)內(nèi)部基帶處理部分和導(dǎo)航解算源代碼，可直接下載到內(nèi)置接收機(jī)板卡上進(jìn)行驗(yàn)證?？梢酝ㄟ^(guò)修改現(xiàn)有程序或編寫(xiě)全新的程序來(lái)改進(jìn)和驗(yàn)證GNSS接收機(jī)各方面的指標(biāo)和功能；例如，相關(guān)接收數(shù)據(jù)、C/A碼相位數(shù)據(jù)、載波Doppler頻移數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)衛(wèi)星信號(hào)搜索程序、信號(hào)確認(rèn)程序、信號(hào)微調(diào)和跟蹤程序、實(shí)時(shí)衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)解碼程序、衛(wèi)星軌道計(jì)算程序、誤差計(jì)算和消除程序、接收機(jī)位置速度時(shí)間解算程序、NMEA0183數(shù)據(jù)生成程序、數(shù)學(xué)運(yùn)算程序等。

2.2.2組合導(dǎo)航算法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)iN5620北斗組合導(dǎo)航接收機(jī)研發(fā)平臺(tái)進(jìn)行組合導(dǎo)航定位算法的研究和測(cè)試。該平臺(tái)支持衛(wèi)星導(dǎo)航、慣性導(dǎo)航原始觀測(cè)量的采集及回放功能，從而讓研究人員能夠在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成緊耦合、松耦合組合導(dǎo)航算法的測(cè)試驗(yàn)證等工作。

2.2.3高精度定位算法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

通過(guò)iN5920北斗高精度定位算法研發(fā)平臺(tái)，用戶可進(jìn)行北斗RTK高精度定位算法的研究和測(cè)試。該平臺(tái)支持斗、GPS、GLONASS等多系統(tǒng)衛(wèi)星參與的RTD、RTK高精度定位算法研究，內(nèi)置接收機(jī)定位精度可達(dá)到厘米級(jí)。

2.2.4北斗多模接收機(jī)測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過(guò)多星座衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器，精確測(cè)試北斗高精度接收機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)，例如定位精度（靜態(tài)、動(dòng)態(tài)）、啟動(dòng)時(shí)間（冷啟動(dòng)、溫啟動(dòng)、熱啟動(dòng)）、測(cè)速精度、授時(shí)精度、信號(hào)搜索和跟蹤靈敏度、多徑抑制能力、接收機(jī)通道能力等。

2.2.5北斗短報(bào)文通訊實(shí)驗(yàn)

通過(guò)北斗RNSS/RDSS模塊，可實(shí)現(xiàn)RDSS有源定位、短報(bào)文通信和RNSS導(dǎo)航定位等功能，開(kāi)放通訊協(xié)議，可開(kāi)展基于北斗通信的應(yīng)用集成實(shí)驗(yàn)。

2.2.6GNSS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究與應(yīng)用

通過(guò)北斗多模接收機(jī)輸出數(shù)據(jù)與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的慣性測(cè)量信息進(jìn)行組合處理，改善捕獲、跟蹤和再捕獲的能力，應(yīng)用于各類載體的精密導(dǎo)航測(cè)向、定位、測(cè)姿、授時(shí)等實(shí)驗(yàn)。

3、實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)及效果圖

北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航研發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室由衛(wèi)星信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)器、多星座衛(wèi)星導(dǎo)航模擬器、導(dǎo)航信號(hào)采集回放一體機(jī)、中頻信號(hào)采樣器、北斗多模衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)研發(fā)平臺(tái)、北斗組合導(dǎo)航接收機(jī)研發(fā)平臺(tái)、北斗高精度定位算法研發(fā)平臺(tái)、北斗物聯(lián)網(wǎng)綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、北斗自動(dòng)駕駛綜合實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、GNSS/INS緊密組合導(dǎo)航等設(shè)備組成。用戶可根據(jù)實(shí)際需求配置不同功能的實(shí)驗(yàn)室。

北斗導(dǎo)航研發(fā)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室效果圖如下圖所示：