北斗導航研發(fā)創(chuàng)新實驗室方案

1、實驗室建設(shè)的必要性

伴隨著北斗計劃的實施，我國的衛(wèi)星導航事業(yè)面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。目前市場由目前以美國的GPS系統(tǒng)，俄羅斯的GLONASS系統(tǒng)為主，逐步過渡到與中國的北斗系統(tǒng)、Galileo系統(tǒng)四者互補的定位系統(tǒng)，將成為趨勢。因此，盡快開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導航接收機設(shè)備，形成我國獨立的衛(wèi)星導航產(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)展逐步展開了導航與物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的相關(guān)專業(yè)建設(shè)。但實驗室建設(shè)明顯存在滯后和不足。為幫助國內(nèi)高等院校、科研院所建設(shè)先進實用的衛(wèi)星導航實驗室，為使學生完成基于北斗與物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)實驗到創(chuàng)新性應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工作，提高學生的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)能力。北京北斗教儀科技有限公司開發(fā)研制了衛(wèi)星導航實驗室必備設(shè)備，設(shè)計了衛(wèi)星導航實驗室建設(shè)方案，為推動我國北斗教育的發(fā)展提供基礎(chǔ)平臺，培養(yǎng)北斗導航領(lǐng)域?qū)I(yè)人才。

2、實驗內(nèi)容

2.1教學及科研目的

l理解北斗多模接收機算法實現(xiàn)

l掌握和開發(fā)北斗多模接收機相關(guān)器算法

l掌握和開發(fā)北斗多模接收機基帶算法

l掌握和開發(fā)北斗多模接收機導航解算算法

l掌握北斗多模芯片和接收機設(shè)計方法

l掌握組合導航算法及組合導航接收機設(shè)計

l了解高性能北斗多模導航接收機完好性研究

l掌握北斗高精度接收機的核心算法

l掌握北斗RDSS通信產(chǎn)品設(shè)計及開發(fā)

2.2實驗設(shè)置及研究內(nèi)容

2.2.1接收機設(shè)計開發(fā)實驗

l軟件接收機設(shè)計

通過中頻信號采樣器采集的中頻信號，在PC機上通過軟件方法實現(xiàn)信號搜索、載波剝離、碼剝離、導航電文提取，進而設(shè)計出軟件接收機。

l北斗多模接收機相關(guān)器算法

通過中頻信號采樣器提供的Matlab軟件源程序，實現(xiàn)相關(guān)器算法研究。

l北斗多模接收機基帶及導航解算算法

通過北斗多模接收機研發(fā)平臺提供的接收機內(nèi)部基帶處理部分和導航解算源代碼，可直接下載到內(nèi)置接收機板卡上進行驗證?？梢酝ㄟ^修改現(xiàn)有程序或編寫全新的程序來改進和驗證GNSS接收機各方面的指標和功能；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)、實時衛(wèi)星信號搜索程序、信號確認程序、信號微調(diào)和跟蹤程序、實時衛(wèi)星導航數(shù)據(jù)解碼程序、衛(wèi)星軌道計算程序、誤差計算和消除程序、接收機位置速度時間解算程序、NMEA0183數(shù)據(jù)生成程序、數(shù)學運算程序等。

2.2.2組合導航算法設(shè)計實驗

通過iN5620北斗組合導航接收機研發(fā)平臺進行組合導航定位算法的研究和測試。該平臺支持衛(wèi)星導航、慣性導航原始觀測量的采集及回放功能，從而讓研究人員能夠在實驗室內(nèi)完成緊耦合、松耦合組合導航算法的測試驗證等工作。

2.2.3高精度定位算法設(shè)計實驗

通過iN5920北斗高精度定位算法研發(fā)平臺，用戶可進行北斗RTK高精度定位算法的研究和測試。該平臺支持斗、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)置接收機定位精度可達到厘米級。

2.2.4北斗多模接收機測試實驗內(nèi)容

通過多星座衛(wèi)星導航模擬器，精確測試北斗高精度接收機的各項性能指標，例如定位精度（靜態(tài)、動態(tài)）、啟動時間（冷啟動、溫啟動、熱啟動）、測速精度、授時精度、信號搜索和跟蹤靈敏度、多徑抑制能力、接收機通道能力等。

2.2.5北斗短報文通訊實驗

通過北斗RNSS/RDSS模塊，可實現(xiàn)RDSS有源定位、短報文通信和RNSS導航定位等功能，開放通訊協(xié)議，可開展基于北斗通信的應(yīng)用集成實驗。

2.2.6GNSS/INS組合導航系統(tǒng)研究與應(yīng)用

通過北斗多模接收機輸出數(shù)據(jù)與慣性導航系統(tǒng)的慣性測量信息進行組合處理，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航測向、定位、測姿、授時等實驗。

3、實驗室結(jié)構(gòu)及效果圖

北斗多模衛(wèi)星導航研發(fā)創(chuàng)新實驗室由衛(wèi)星信號轉(zhuǎn)發(fā)器、多星座衛(wèi)星導航模擬器、導航信號采集回放一體機、中頻信號采樣器、北斗多模衛(wèi)星導航接收機研發(fā)平臺、北斗組合導航接收機研發(fā)平臺、北斗高精度定位算法研發(fā)平臺、北斗物聯(lián)網(wǎng)綜合實訓平臺、北斗自動駕駛綜合實訓平臺、GNSS/INS緊密組合導航等設(shè)備組成。用戶可根據(jù)實際需求配置不同功能的實驗室。

北斗導航研發(fā)創(chuàng)新實驗室效果圖如下圖所示：