功能作用介紹:
模擬GPS衛星定位實驗裝置是一種應用于教學上,面向學生使用的可靠、操作性強、物理量顯示簡潔,并可根據實驗原理改變不同實驗方法,進行測量的實驗裝置。
模擬GPS衛星定位實驗裝置分成二個部分:實驗平臺、測量控制儀。
實驗平臺主要包括有:由二維物體定位機構,極坐標,X、Y坐標,模擬衛星信號發射器,和接收器組成;模擬衛星信號發射器安裝在高度可調的支架上,支架固定在實驗平臺底座相應位置上,構成模擬衛星;信號接收器固定在定位物體上,定位物體固定在由兩根相互垂直的導軌組成的二維物體定位機構上,可在X、Y方向任意移動,所處位置通過X,Y坐標讀出。
測量控制儀主要包括有:發射超聲波信號和測量信號4組微秒級時間間隔測量單片機,單片機發射超聲波信號并測量信號,測量選擇單元與測量控制儀面板上的測量衛星選擇鍵相應連接,測量控制儀面板上有液晶顯示屏顯示,電纜線插孔,測量衛星選擇鍵。
本裝置由4只模擬衛星信號發射器模擬4顆衛星,可根據實驗內容進行安裝、固定、調節高度和位置。
模擬GPS衛星定位實驗裝置的實驗測量方法為:
將模擬衛星放置在相應實驗內容所需的位置上,裝有接收器的物體用二維定位機構置于某一位置,通過平臺四周刻度,讀出物體實際的坐標位置 。
在測量控制儀面板上選擇測量衛星,將物體上的接收器喇叭口對準所選衛星發射器,記錄液晶顯示屏上的時間值。
改變物體位置,再次進行測量。
實驗內容采用聲發射技術中的平面定位原理,可進行二維平面上的模擬GPS衛星定位和三維空間GPS衛星定位模擬實驗。通過本實驗模擬衛星測時和測距的數據對實驗中的物體進行定位的方法,不僅可以學習到相關實驗的基本原理,進一步理解物理學在現代高科技領域的基礎地位和作用,而且可以了解由傳感器,信號處理,計算機組成的現代測量系統的許多基本知識以及用計算機處理實驗數據的一些基本方法。
采用上述實驗原理和技術方法構成的模擬GPS衛星定位實驗裝置在實驗教學中可做的實驗內容豐富,不僅能在二維平面上進行物體定位,而且可實現三維空間的物體定位測量,通過數據處理得出物體的空間位置。與之配套開發的數據處理軟件可將實驗測得的數據進行數值運算處理,最終獲得物體定位坐標。
數據處理結果的定位坐標可與實驗平臺上直接測得的位置值比較,分析結果和實驗誤差,從而加深學生對衛星定位原理和方法的理解,拓展學生的知識面,提高物理實驗教學質量。
作品名稱:模擬GPS衛星定位實驗裝置
完成單位:浙江大學物理實驗教學中心