组合导航教学实验系统

随着导航技术的不断发展和大量应用，国内高校很多都已经开设了导航及相关专业，但是长期以来都没有一个系统的行之有效的教学实验系统，尤其是和组合导航相关的教学实验系统更是空白。对此上海紫航电子科技有限公司同上海交通大学合作开发了适用于导航、制导、控制、无人机、智能交通、智能控制、物联网等专业的组合导航教学实验系统。

1. 组合导航演示系统的组成

组合导航实验系统，由一套教学用RTK基站和一套组合导航实验开发板组成。

本系统由RTK基站MS800A-ED、GNSS/INS组合导航教学实验开发板ZHDK3000A）、GNSS天线（AH3226  2只）、无线电台及其天线、JLINK开发仿真器及相关电缆、以及相关配套实验开发说明文档等组成。实验系统配备标准便携实验箱，携带方便，可随时展开实验和及时撤收实验。

2.系统性能和技术指标

该系统能实现模拟组合导航过程，在室外开阔地带实验，（具有卫星信号良好的状态下）可以开展高精度卫星定位原理实验和GNSS/INS 组合导航实验。

1） 航向角0-360度

2） 滚动角±180度

3） 姿态角分辨率0.05度

4） 位置精度0.25m

5） 速度精度0.02m/s

6） 更新率100HZ

连接RTK基站，能达到厘米级的高精度定位。

1）定位精度（GNSS）： RTK定位精度：2cm+1ppm（RMS）

2）航向精度指标：测量范围：0~359.99°，全温度的静态精度：0.3°，动态精度：0.5°，角分辨率：0.05°（GNSS双天线辅助，基线长>1米）

3）姿态精度指标：测量范围：俯仰角±90°，横滚角±180°，全温的静态精度：<0.3°，动态精度：0.5°，分辨率：0.05°（GNSS辅助）

4）速度精度：<0.1m/s

5）授时精度： 20ns（RMS）

6）准备时间：（数据稳定）120s（空旷无遮挡）

7）数据格式：标准NMEA-0183 ，CMR/CMR+，RTCM2.3，RTCM3.0，自定义数据格式

8）通讯接口：2个RS232

9）蓝牙：4.0

10）数据更新率： >50Hz

11）电气特性：输入电压：5V～36V DC（推荐12V DC），功耗：小于5.0W

3. 组合导航演示系统各分系统的构成

3.1GNSS/INS组合导航教学实验开发板（ZHDK3000A）

ZHDK300A是一款GNSS/INS组合导航教学实验开发板，它是实验系统的核心部分，该硬件实验开发板用于组合导航核心算法的教学实验。

硬件资源主要包括有高性能板载惯性测量单元和高精度GNSS双天线接收机，处理器采用目前流行的ST公司STM32F405RG主频168MHz的ARM核处理器，板子上预留SWD仿真和烧写接口，外接4路串口，支持SD卡存储，同时支持蓝牙通信。ZHDK3000A外观图如图1-1所示。

3.2.RTK基站MS800A-ED

MS800A-ED GNSS参考基准站是一款高性能的GNSS（北斗+GPS+GLONASS）RTK参考基准站系统（基站）GNSS天线安置在测区内地势较高，视野开阔的点上。基站的卫星接收机实时地发送给移动站。

适用于导航、测绘测量、自动驾驶、机器人、遥控遥测、环境监测、交通运输、城市规划、物联网等相关的应用，是高等院校和科研院所全球星基导航和组合导航教学及培训的理想配套实验设备。

3.2.1 技术指标

3.2.2 系统标准配置组件

1）MS800 A-ED GNSS参考基准站主机：主设备；

2）GNSS天线及电缆：用于接收GNSS卫星信号；

3）无线数传天线： 433MHz天线；

4）蓝牙天线：蓝牙信号传输；

5）电源适配器：AC220V转DC+12V电源适配器，用于供电；

4.实验准备及实验内容

4.1 实验内容

在惯性导航教学实验系统中我们提供了大量的实验内容，提供的主要实验内容如下：

（1）实验系统安装和软件设置实验；

（2）组合导航及切换比对实验；

（3）基于GNSS位置速度的组合导航实验；

（4）车辆组合导航验证实验；

（5）基于matlab的算法验证实验；