一種簡易GPS定向儀的實現(xiàn)
當(dāng)船體運動時,由于主GPS 設(shè)備與從GPS 設(shè)備都可以得到各自的速度大小及方向,所以可以求出船體的運動狀態(tài),如圖2 所示,由于GPS 設(shè)備可以獲取A 點及B 點的瞬時速度及方向,而船體可以視為剛體,則可以得到與真北方向或者磁北方向的夾角α、β(可以選擇真北也可以選擇磁北,不過A、B兩點要統(tǒng)一),將角度與方向分解在北向和東向上,疊加解算后即可得到船體的運動狀態(tài):
圖2 船體運動狀態(tài)的計算
如圖3 所示,GPS 定向儀由GPS 衛(wèi)星信號接收天線、天線連接電纜、GPSOEM板卡、單片機組成,其中供電電源為12VDC 蓄電池:
圖3 GPS定向儀硬件組成
其電路原理如圖4 所示:
圖4 電路原理
其中,A、B 兩個GPS 設(shè)備把數(shù)據(jù)輸出到CPU,CPU 通過軟件計算出當(dāng)前的姿態(tài)后實時的通過用戶界面顯示給用戶。
4 結(jié)論
本文中討論的簡易GPS 定向儀,不需要使用專業(yè)GPS 設(shè)備,而通過簡單易行的方法和解算即可得到載體的運動狀態(tài),當(dāng)主從GPS 設(shè)備間的距離大于1 米后,精度會隨著它們之間距離的增加而有所提高。事實上,這個方法如果將GPS 設(shè)備升級為帶有載波相位輸出的專業(yè)GPS 測量設(shè)備,并且將主從GPS 設(shè)備間的距離作為已知條件進行靜態(tài)高精度基線解算的話,可以把定向儀的精度明顯的提升到專業(yè)設(shè)備的水準,與目前市面上的專業(yè)定向、定姿態(tài)設(shè)備的原理是相同的。
評論