專利名稱：一種gps全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型公開了一種電子測控教學實驗儀，特別是一種GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀。
背景技術：
全球定位系統(tǒng)(GlcAal Positioning System，通常簡稱GPS)是美國國防部研制的一種全天候的，空間基準的導航系統(tǒng)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)地精確地確定三位位置和三位運動及時間的需要。它是一個中距離圓型軌道衛(wèi)星導航系統(tǒng)。GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成空間部分一GPS星座；地面控制部分一地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設備部分一GPS信號接收機。1.空間部分GPS的空間部分是由M顆工作衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6個軌道面上(每個軌道面4顆)，軌道傾角為55°。此外，還有4顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛(wèi)星， 并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。GPS 衛(wèi)星產生兩組電碼，一組稱為C/ A碼(Coarse/ Acquisition Code 11023MHz)； 一組稱為P碼(Precise Code 10123MHz)，P碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國軍方管制，并設有密碼，一般民間無法解讀，主要為美國軍方服務。C/ A碼人為采取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。2.地面控制部分地面控制部分由一個主控站，5個全球監(jiān)測站和3個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù)，然后將結果送到3個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時，把這些導航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障，那么在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間，但導航精度會逐漸降低。3.用戶設備部分用戶設備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包構成完整的GPS用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。GPS的一系列功能的實現(xiàn)都是以電磁波為傳播途徑實現(xiàn)的，而教學中無法客觀地向學生展現(xiàn)這一過程?，F(xiàn)有的GPS實驗儀無論是采用實際的GPS接收模塊和電腦連接，還是采用實體模型的演示儀，在GPS工作原理的演示上都缺乏直觀的顯示，不利于學生對于這一過程的充分理解。
實用新型內容為解決上述問題，本實用新型公開的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，通過發(fā)光二極管在信號傳輸過程中的明暗變化，直接明了的反應出GPS的工作過程與原理，便于教學過程中學生的學習與理解，使得教學活動更為生動形象。本實用新型公開了一種GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，包括模擬衛(wèi)星、固定注入站、移動小車、導軌和模擬地球的圓形平面，所述的模擬地球的圓形平面上畫有赤道， 所述的模擬地球的圓形平面上設有導軌，所述的赤道上設有固定注入站，移動小車在模擬地球的圓形平面上，所述的導軌上設置有模擬衛(wèi)星，所述的固定注入站在赤道上，所述的模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上均設有發(fā)光二極管、啟動電路及電源，所述模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上的發(fā)光二極管的顏色不同，所述的發(fā)光二極管的顏色為紅色或黃色或綠色或白色，以所述模擬地球的圓形平面的中心為極點，畫有赤道及標有經緯線的地球平面圖，所述的固定注入站的數(shù)量為三個或四個或五個，所述的固定注入站在赤道上均勻設置，所述的導軌為橢圓形，導軌的數(shù)量不少于4個，導軌為均勻設置，所述的模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上均安裝有超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及測控電路。本實用新型公開的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀通過模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上設有的發(fā)光二極管直接將模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車之間的信號傳輸與響應關系直接反映為發(fā)光二極管的明滅變化，使得實驗儀能夠更直接地反映出GPS全球定位系統(tǒng)的定位原理。同時，通過這一手段在更直觀地反映GPS的工作原理和工作過程的同時，還使得課堂的教學活動更為生動形象。
圖1、本實用新型公開的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀的結構圖。附圖標記列表1、發(fā)光二極管；2、移動小車；3、模擬衛(wèi)星；4、固定注入站；5、導軌；6、模擬地球的圓形平面。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
，進一步闡明本實用新型，應理解下述具體實施方式
僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。[0019]本實用新型公開了一種GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，包括模擬衛(wèi)星3、固定注入站4、移動小車2、導軌5和模擬地球的圓形平面6，所述的模擬地球的圓形平面6上畫有赤道，所述的模擬地球的圓形平面6上設有導軌5，所述的赤道上設有固定注入站4，移動小車2在模擬地球的圓形平面6上，所述的導軌5上設置有模擬衛(wèi)星3，所述的固定注入站 4在赤道上，所述的模擬衛(wèi)星3、固定注入站4和移動小車2上均設有發(fā)光二極管1、啟動電路及電源，所述模擬衛(wèi)星3、固定注入站4和移動小車2上的發(fā)光二極管1的顏色不同，所述的發(fā)光二極管1的顏色為紅色或黃色或綠色或白色，以所述模擬地球的圓形平面6的中心為極點，畫有赤道及標有經緯線的地球平面圖，所述的固定注入站4的數(shù)量為三個或四個或五個，所述的固定注入站4在赤道上均勻設置，所述的導軌5為橢圓形，導軌5的數(shù)量不少于4個，導軌5為均勻設置，所述的模擬衛(wèi)星3、固定注入站4和移動小車2上均安裝有超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及測控電路。如圖1所示，本實用新型公開的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀的用于模擬地球的圓形平面6上畫有標記了赤道和經緯線的地球平面圖，在模擬地球的圓形平面6上方， 均勻地交錯設置有4個模擬衛(wèi)星軌道半橢圓形導軌5，導軌5上分別設置有一個可以移動的模擬衛(wèi)星3，在模擬地球的圓形平面6上的赤道上均勻地安設有三個固定注入站4，地球平面圖上放有一個可以移動的移動小車2，移動小車2是GPS接收終端。固定注入站4設置有紅色發(fā)光二極管1，模擬衛(wèi)星3設置有黃色發(fā)光二極管1，移動小車2設置有綠色發(fā)光二極管1，所述的模擬衛(wèi)星3、固定注入站4和移動小車2上均設有超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及相關測控與啟動電路。實驗儀啟動后模擬衛(wèi)星3和固定注入站4上的超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及相關測控與啟動電路開始工作，代表信息傳輸開始，模擬衛(wèi)星3和固定注入站4上的發(fā)光二極管1開始閃爍。啟動移動小車2 上的超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及相關測控與啟動電路開始工作，演示GPS開始進行服務，車載終端開始接收并處理信息，移動小車2上的發(fā)光二極管1開始閃爍。移動小車2可以在模擬地球的圓形平面6上自由移動，模擬衛(wèi)星3可以在導軌5 上移動，導軌5可以是金屬導軌或者是塑料導軌，同時本實用新型所優(yōu)選的發(fā)光二極管1的紅色或黃色或綠色或白色，為視覺敏感的顏色，利于在實驗過程中引起學生的注意。根據(jù)如上實施例所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀通過模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上設有的發(fā)光二極管直接將模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車之間的信號傳輸與響應關系直接反映為發(fā)光二極管的明滅變化，使得實驗儀能夠更直接地反映出GPS 全球定位系統(tǒng)的定位原理。同時，通過這一手段在更直觀地反映GPS的工作原理和工作過程的同時，還使得課堂的教學活動更為生動形象。
權利要求1.一種GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，包括模擬衛(wèi)星(3)、固定注入站(4)、移動小車(2)、導軌(5)和模擬地球的圓形平面(6)，其特征在于所述的模擬地球的圓形平面(6) 上畫有赤道，所述的模擬地球的圓形平面(6)上設有導軌(5)，所述的赤道上設有固定注入站(4)，移動小車(2)在模擬地球的圓形平面(6)上，所述的導軌(5)上設置有模擬衛(wèi)星(3)， 所述的固定注入站(4)在赤道上，所述的模擬衛(wèi)星(3)、固定注入站(4)和移動小車(2)上均設有發(fā)光二極管(1)、啟動電路及電源。
2.根據(jù)權利要求1所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述模擬衛(wèi)星(3)、固定注入站(4)和移動小車(2)上的發(fā)光二極管(1)的顏色不同。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述的發(fā)光二極管(1)的顏色為紅色或黃色或綠色或白色。
4.根據(jù)權利要求1所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于以所述模擬地球的圓形平面(6)的中心為極點，畫有赤道及標有經緯線的地球平面圖。
5.根據(jù)權利要求1所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述的固定注入站(4)的數(shù)量為三個或四個或五個。
6.根據(jù)權利要求5所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述的固定注入站(4)在赤道上均勻設置。
7.根據(jù)權利要求1所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述的導軌(5)為橢圓形，導軌(5)的數(shù)量不少于4個，導軌(5)為均勻設置。
8.根據(jù)權利要求1所述的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，其特征在于所述的模擬衛(wèi)星(3)、固定注入站(4)和移動小車(2)上均安裝有超聲波發(fā)射、接收傳感器和紅外發(fā)射、接收傳感器及測控電路。
專利摘要本實用新型公開了一種GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，包括模擬衛(wèi)星、固定注入站、移動小車和模擬地球的圓形平面，所述的模擬衛(wèi)星和移動小車上設有發(fā)光二極管、啟動電路及電源。本實用新型所解決的技術問題是GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀中的模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車信號接收與反饋演示。本實用新型所公開的GPS全球定位系統(tǒng)模擬原理實驗儀，通過模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車上設有的發(fā)光二極管直接反映出模擬衛(wèi)星、固定注入站和移動小車之間的信號傳輸與響應關系，使得實驗儀能夠更直接地反映出GPS全球定位系統(tǒng)的定位原理。
文檔編號G09B19/00GK202033914SQ201120057369
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權日2011年3月7日
發(fā)明者盧帥 申請人:盧帥