現(xiàn)代通信技術(shù)實(shí)驗(yàn)

《現(xiàn)代通信技術(shù)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告學(xué)院計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院班級(jí)

通信1303

姓

名

李成鋼

學(xué)

號(hào)

41356071

指導(dǎo)老師

王麗娜

2016年10月25日實(shí)驗(yàn)一：GPS/北斗數(shù)據(jù)采集與解析實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：通過(guò)上位機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺(tái)通信，觀測(cè)衛(wèi)星星空?qǐng)D和信號(hào)柱狀圖；對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，了解NMEA0183數(shù)據(jù)格式，分析每條語(yǔ)句提供的信息。實(shí)驗(yàn)要求：記錄采集到的GPS衛(wèi)星和北斗衛(wèi)星的相關(guān)信息，并根據(jù)采集的信息對(duì)GPS系統(tǒng)和北斗系統(tǒng)的性能進(jìn)行比較、分析（例如，從衛(wèi)星捕獲時(shí)間、衛(wèi)星數(shù)量、信號(hào)強(qiáng)度等方面進(jìn)行比較）。實(shí)驗(yàn)分析：北斗定位系統(tǒng)與GPS定位系統(tǒng)的區(qū)別一、系統(tǒng)配置不同，北斗計(jì)劃35顆衛(wèi)星，27顆中軌衛(wèi)星，3顆地球靜止衛(wèi)星，5顆同步軌道衛(wèi)星；GPS計(jì)劃24顆衛(wèi)星，目前擴(kuò)展至31顆衛(wèi)星，未來(lái)可能是36顆衛(wèi)星，而且全部是中軌道衛(wèi)星。

二、信號(hào)頻率不同，GPS信號(hào)是L1、L2、L5，而北斗信號(hào)是B1、B2、B3。頻段不同，GPS信號(hào)頻段優(yōu)于北斗信號(hào)。

三、定位模式，GPS定位是被動(dòng)定位，用戶能受到系統(tǒng)信號(hào)，但不能發(fā)給系統(tǒng)信號(hào)；北斗支持雙向通信，用戶也能發(fā)給北斗系統(tǒng)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)二接收機(jī)高精度定位和測(cè)速實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)GPS的偽距定位原理，利用牛頓迭代法和最小二乘法求解方程組，從而實(shí)現(xiàn)GPS定位。實(shí)驗(yàn)要求：學(xué)習(xí)并理解GPS/北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航原理以及利用牛頓迭代法和最小二乘法進(jìn)行解算的過(guò)程，畫(huà)出解算流程圖。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析：北斗衛(wèi)星定位系統(tǒng)

是全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的一種，他工作的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置（1）最小二乘法解算流程圖（2）牛頓的迭代法一元非線性方程組(3)牛頓迭代法多元方程解算流程圖實(shí)驗(yàn)三定位精度因子DOP值實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：了解幾何精度因子（GDOP）在整個(gè)接收機(jī)導(dǎo)航解算過(guò)程中所起的作用。實(shí)驗(yàn)要求：觀察可視衛(wèi)星個(gè)數(shù)發(fā)生變化時(shí)DOP值的變化，總結(jié)DOP值與衛(wèi)星星座幾何分布關(guān)系，并畫(huà)圖。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：Table1衛(wèi)星號(hào)經(jīng)緯度高程HDOPVDOPPDOPGPS:131522DB:138116620.9653E3959.4444N0m2.4001.3552.756Table2衛(wèi)星號(hào)經(jīng)緯度高程HDOPVDOPPDOPGPS:1315292DB:1398116620.9652E3959.4469N58.671m1.3991.7070.978Table3衛(wèi)星號(hào)經(jīng)緯度高程HDOPVDOPPDOPGPS:131529230DB:138116620.9649E3959.4474N52.131m2.0281.2252.369GDOP(Geometrical)：包括經(jīng)度，緯度,高程和時(shí)間等因子，稱(chēng)為幾何精度因子。PDOP(Positional)：包括經(jīng)度,緯度和高程等因子，稱(chēng)為三維（空間）位置精度因子HDOP(Horizontal)：包括經(jīng)度和緯度等因子，稱(chēng)為水平（平面）位置精度因子VDOP(Vertical)：僅包括高程因子，稱(chēng)為高程精度因子它們之間的簡(jiǎn)單關(guān)系為：HDOP2+VDOP2=PDOP2數(shù)據(jù)分析：由對(duì)比分析可以看出僅當(dāng)衛(wèi)星的數(shù)量變化時(shí)，DOP值的變化很微弱甚至無(wú)變化；但如果衛(wèi)星的編號(hào)改變，數(shù)量再有變化，DOP值也會(huì)有一定的改變。思考題：(1)DOP值受哪些因素的影響？由以上表中數(shù)據(jù)分析及查閱資料知：幾何精度因子GDOP值與可視衛(wèi)星數(shù)量具有一定的關(guān)系，GDOP值與用戶可視衛(wèi)星數(shù)目之間有一定的函數(shù)關(guān)系。當(dāng)有多顆衛(wèi)星(多于4顆)存在時(shí)，怎樣實(shí)現(xiàn)選星？具體的算法步驟如下:計(jì)算所有可見(jiàn)星的仰角和方位角,并將它們按仰角從小到大排列;根據(jù)所選衛(wèi)星數(shù)N確定所選大仰角衛(wèi)星的數(shù)目P,選取前P顆大仰角衛(wèi)星,同時(shí)選出最小仰角的衛(wèi)星,命名為第P+1顆衛(wèi)星;按照方位角將其他衛(wèi)星分為N-P-1組;從每一個(gè)組中選出一顆星,然后把它跟所選衛(wèi)星結(jié)合一起,構(gòu)成一個(gè)子集。計(jì)算所有子集的GDOP,最小GDOP子集中的衛(wèi)星就是選取的衛(wèi)星。實(shí)驗(yàn)四慣性導(dǎo)航系統(tǒng)載體姿態(tài)測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：學(xué)習(xí)并理解INS的工作原理，搖轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的慣導(dǎo)部件模擬飛行器姿態(tài)的變化。實(shí)驗(yàn)要求：搖轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中的慣導(dǎo)部件，觀察飛行器姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，偏航角、俯仰角、橫滾角數(shù)值是如何變化的俯仰角機(jī)體坐標(biāo)系X軸與水平面的夾角。當(dāng)X軸的正半軸位于過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的水平面之上（抬頭）時(shí)，俯仰角為正，否則為負(fù)。偏航角機(jī)體坐標(biāo)系xb軸在水平面上投影與地面坐標(biāo)系xg軸（在水平面上，指向目標(biāo)為正）之間的夾角，由xg軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)至機(jī)體xb的投影線時(shí)，偏航角為正，即機(jī)頭右偏航為正，反之為負(fù)。橫滾角機(jī)體坐標(biāo)系z(mì)b軸與通過(guò)機(jī)體xb軸的鉛垂面間的夾角，機(jī)體向右滾為正，反之為負(fù)。實(shí)驗(yàn)五通信實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)可視化的信息發(fā)送、接收功能。實(shí)驗(yàn)要求：能正常發(fā)送數(shù)據(jù)，且能正確接收發(fā)送窗口發(fā)送的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)程序：importjava.awt.Button;importjava.awt.FlowLayout;importjava.awt.Frame;importjava.awt.event.ActionEvent;importjava.awt.event.ActionListener;importjava.awt.event.WindowAdapter;importjava.awt.event.WindowEvent;importjava.awt.TextArea;classFrameDemo{publicstaticvoidmain(String[]argv){Framef1=newFrame("325");Framef2=newFrame("326");f1.setBounds(200,200,400,400);f2.setBounds(600,200,400,400);f1.setLayout(newFlowLayout());f2.setLayout(newFlowLayout());finalTextAreats1=newTextArea(5,20);finalTextAreatr1=newTextArea(5,20);finalTextAreats2=newTextArea(5,20);finalTextAreatr2=newTextArea(5,20);Buttonb1=newButton("發(fā)送");Buttonb2=newButton("發(fā)送");b1.setSize(10,10);b2.setSize(10,10);f1.add(ts1);f1.add(tr1);f2.add(ts2);f2.add(tr2);f1.add(b1);f2.add(b2);f1.setVisible(true);f2.setVisible(true);b1.addActionListener(newActionListener(){publicvoidactionPerformed(ActionEvente){Stringstr1=ts1.getText().trim();ts1.setText("");tr2.append(str1+"\r\n");}});b2.addActionListener(newActionListener(){publicvoidactionPerformed(ActionEvente){Stringstr2=ts2.getText().trim();ts2.setText("");tr1.append(str2+"\r\n");}});f1.addWindowListener(newWindowAdapter(){publicvoidwindowC