一种GPS全球定位系统模拟原理实验仪技术方案

本实用新型专利技术公开了一种GPS全球定位系统模拟原理实验仪，包括模拟卫星、固定注入站、移动小车和模拟地球的圆形平面，所述的模拟卫星和移动小车上设有发光二极管、启动电路及电源。本实用新型专利技术所解决的技术问题是GPS全球定位系统模拟原理实验仪中的模拟卫星、固定注入站和移动小车信号接收与反馈演示。本实用新型专利技术所公开的GPS全球定位系统模拟原理实验仪，通过模拟卫星、固定注入站和移动小车上设有的发光二极管直接反映出模拟卫星、固定注入站和移动小车之间的信号传输与响应关系，使得实验仪能够更直接地反映出GPS全球定位系统的定位原理。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开了一种电子测控教学实验仪，特别是一种GPS全球定位系统模拟原理实验仪。
技术介绍
全球定位系统(GlcAal Positioning System，通常简称GPS)是美国国防部研制的一种全天候的，空间基准的导航系统，可满足位于全球任何地方或近地空间的军事用户连续地精确地确定三位位置和三位运动及时间的需要。它是一个中距离圆型轨道卫星导航系统。GPS全球卫星定位系统由三部分组成空间部分一GPS星座；地面控制部分一地面监控系统；用户设备部分一GPS信号接收机。1.空间部分GPS的空间部分是由M颗工作卫星组成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗)，轨道倾角为55°。此外，还有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星， 并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码，一组称为C/ A码(Coarse/ Acquisition Code 11023MHz)； 一组称为P码(Precise Code 10123MHz)，P码因频率较高，不易受干扰，定位精度高，因此受美国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国军方服务。C/ A码人为采取措施而刻意降低精度后，主要开放给民间使用。2.地面控制部分地面控制部分由一个主控站，5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。3.用户设备部分用户设备部分即GPS信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。GPS的一系列功能的实现都是以电磁波为传播途径实现的，而教学中无法客观地向学生展现这一过程。现有的GPS实验仪无论是采用实际的GPS接收模块和电脑连接，还是采用实体模型的演示仪，在GPS工作原理的演示上都缺乏直观的显示，不利于学生对于这一过程的充分理解。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术公开的GPS全球定位系统模拟原理实验仪，通过发光二极管在信号传输过程中的明暗变化，直接明了的反应出GPS的工作过程与原理，便于教学过程中学生的学习与理解，使得教学活动更为生动形象。本技术公开了一种GPS全球定位系统模拟原理实验仪，包括模拟卫星、固定注入站、移动小车、导轨和模拟地球的圆形平面，所述的模拟地球的圆形平面上画有赤道， 所述的模拟地球的圆形平面上设有导轨，所述的赤道上设有固定注入站，移动小车在模拟地球的圆形平面上，所述的导轨上设置有模拟卫星，所述的固定注入站在赤道上，所述的模拟卫星、固定注入站和移动小车上均设有发光二极管、启动电路及电源，所述模拟卫星、固定注入站和移动小车上的发光二极管的颜色不同，所述的发光二极管的颜色为红色或黄色或绿色或白色，以所述模拟地球的圆形平面的中心为极点，画有赤道及标有经纬线的地球平面图，所述的固定注入站的数量为三个或四个或五个，所述的固定注入站在赤道上均勻设置，所述的导轨为椭圆形，导轨的数量不少于4个，导轨为均勻设置，所述的模拟卫星、固定注入站和移动小车上均安装有超声波发射、接收传感器和红外发射、接收传感器及测控电路。本技术公开的GPS全球定位系统模拟原理实验仪通过模拟卫星、固定注入站和移动小车上设有的发光二极管直接将模拟卫星、固定注入站和移动小车之间的信号传输与响应关系直接反映为发光二极管的明灭变化，使得实验仪能够更直接地反映出GPS全球定位系统的定位原理。同时，通过这一手段在更直观地反映GPS的工作原理和工作过程的同时，还使得课堂的教学活动更为生动形象。附图说明图1、本技术公开的GPS全球定位系统模拟原理实验仪的结构图。附图标记列表1、发光二极管；2、移动小车；3、模拟卫星；4、固定注入站；5、导轨；6、模拟地球的圆形平面。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式，进一步阐明本技术，应理解下述具体实施方式仅用于说明本技术而不用于限制本技术的范围，在阅读了本技术之后，本领域技术人员对本技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本技术公开了一种GPS全球定位系统模拟原理实验仪，包括模拟卫星3、固定注入站4、移动小车2、导轨5和模拟地球的圆形平面6，所述的模拟地球的圆形平面6上画有赤道，所述的模拟地球的圆形平面6上设有导轨5，所述的赤道上设有固定注入站4，移动小车2在模拟地球的圆形平面6上，所述的导轨5上设置有模拟卫星3，所述的固定注入站 4在赤道上，所述的模拟卫星3、固定注入站4和移动小车2上均设有发光二极管1、启动电路及电源，所述模拟卫星3、固定注入站4和移动小车2上的发光二极管1的颜色不同，所述的发光二极管1的颜色为红色或黄色或绿色或白色，以所述模拟地球的圆形平面6的中心为极点，画有赤道及标有经纬线的地球平面图，所述的固定注入站4的数量为三个或四个或五个，所述的固定注入站4在赤道上均勻设置，所述的导轨5为椭圆形，导轨5的数量不少于4个，导轨5为均勻设置，所述的模拟卫星3、固定注入站4和移动小车2上均安装有超声波发射、接收传感器和红外发射、接收传感器及测控电路。如图1所示，本技术公开的GPS全球定位系统模拟原理实验仪的用于模拟地球的圆形平面6上画有标记了赤道和经纬线的地球平面图，在模拟地球的圆形平面6上方， 均勻地交错设置有4个模拟卫星轨道半椭圆形导轨5，导轨5上分别设置有一个可以移动的模拟卫星3，在模拟地球的圆形平面6上的赤道上均勻地安设有三个固定注入站4，地球平面图上放有一个可以移动的移动小车2，移动小车2是GPS接收终端。固定注入站4设置有红色发光二极管1，模拟卫星3设置有黄色发光二极管1，移动小车2设置有绿色发光二极管1，所述的模拟卫星3、固定注入站4和移动小车2上均设有超声波发射、接收传感器和红外发射、接收传感器及相关测控与启动电路。实验仪启动后模拟卫星3和固定注入站4上的超声波发射、接收传感器和红外发射、接收传感器及相关测控与启动本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种ＧＰＳ全球定位系统模拟原理实验仪，包括模拟卫星（３）、固定注入站（４）、移动小车（２）、导轨（５）和模拟地球的圆形平面（６），其特征在于：所述的模拟地球的圆形平面（６）上画有赤道，所述的模拟地球的圆形平面（６）上设有导轨（５），所述的赤道上设有固定注入站（４），移动小车（２）在模拟地球的圆形平面（６）上，所述的导轨（５）上设置有模拟卫星（３），所述的固定注入站（４）在赤道上，所述的模拟卫星（３）、固定注入站（４）和移动小车（２）上均设有发光二极管（１）、启动电路及电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢帅，
申请(专利权)人：卢帅，
类型：实用新型
国别省市：84