《卫星定位技术应用》教学实训室改造研究与实现

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1、《卫星定位技术应用》教学实训室改造研究与实现摘要：广州市交通运输职业学校《卫星定位技术应用》教学实训平台原有的设备是为《GPS卫星定位与导航技术》课程提供实训服务的，随着后续3+2中高职对接课程《导航设计基础》的开设，及其相应实训室建设调研的深入开展，作者发现可以在现有《卫星定位技术应用》教学实训平台的基础上进行合理的改造，即可实现《导航设计基础》课程实训服务功能，作者为实现实训室功能最大化，节省实训室建设资金做了一些研究与实现。关键词：卫星定位技术；实训室改造中图分类号：G482文献标志码：A文章编号：1673-8454(2014)16-0079-02

2、广州市交通运输职业学校是一所以大交通为行业背景的中职学校，开设有汽车电子技术应用专业智能交通管理专门化方向，该专业课程体系中开设了一门《GPS卫星定位与导航技术》专业核心课程，主要培养学生应用GPS卫星定位与导航技术掌握GPS采集地理信息数据，了解GPS导航等能力，熟悉GPS应用范围。本课程早期通过与企业合作，已开发出教材并搭建起《卫星定位技术应用》教学实训平台，能够承担GPS原理与应用、定位服务(LBS)等实验，包括各类GPS接收机的认识实验、实时卫星位置解算及结果分析、可视卫星位置预测等实验。本专业今年初通过省教育厅的批准，同意与广东省交通职业技术学

3、院的智能交通管理专业联合办学，构建起3+2中高职对接办学立交桥，以满足相当一部分中职学生继续升学的需求。为此，我们在本专业智能交通管理专门化方向课程体系中为对接开设了专业基础课程《卫星导航设计基础》，主要培养学生了解嵌入式技术在开发卫星定位与导航应用的入门基础，为学生将来升上高职，就读智能交通管理对口专业，学习智能交通管理系统设计做准备。本课程要配套相应的嵌入式卫星导航系统开发实训平台，完成相应的实验。一、实训室改造想法的提出由于新设课程不具备实训场所，为了节省经费，我们首先考虑能否在现在一些实训室的基础上，通过改造，加上相应功能，使其达到《卫星导航设计

4、基础》课程的实训标准。我们对最为接近的《卫星定位技术应用》教学实训平台作了可行性分析，并提出改造方案，最终实现了两门课程合一的实训室升级改造，为实训室功能最大化，节省实训室建设资金做了有益的研究。二、实训室改造三步曲1.实验室改造的可行性分析我们通过罗列《卫星定位技术应用》教学实训平台设备清单，与《卫星导航设计基础》课程所需的实验设备作对比，发现改造《卫星定位技术应用》教学实训平台有极大的可行性。(1)原《卫星定位技术应用》教学实训平台硬件组成:由12V电源、LCD显示屏、主板、信号模拟板、防盗板、GPS板、GPRS板以及鹿板组成。主要的模块功能及完成的

5、实验项目如表1所示。(2)根据卫星导航系统开发功能的需求，要构建一个嵌入式卫星导航开发系统，需要用到的模块包括一个开发板及相应的扩展模块，如表2所示。通过比对，我们发现，除了在卫星导航系统开发所需的必备主板模块与现有实训平台的主板模块不同外，拟建的卫星导航系统开发实训平台的扩展模块可沿用现有卫星定位技术实训平台的扩展模块，也就是说，通过对原有实训室的改造，扩充后的功能是可以满足后续课程对实训的需求的。当然，后期还可根据课程的需要，配置其他模块，如学习车辆视频监控应用开发基础时要用到的摄像头，这个模块也是目前没有的，也需要另外配置。1.确立改造关键内容，合

6、理配置开发板从上述可行性分析可知，原有实训室改造的关键就是如何选用一块合适的开发板，使之具备嵌入式卫星导航系统开发的功能，包括将来可通过扩充更多的扩展模块，实现学习更多嵌入式系统开发的功能，如扩展摄像头，可以学习智能车辆视频监控开发基础。(1)嵌入式卫星定位开发板处理器的定位目前的导航产品分别有基于MCS51和ARM处理器的，市面也不乏相应案例的教材。MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称，ARM处理器是一个32位元精筒指令集(RISC)处理器架构，其广泛地使用在许多嵌入式系统设计中。相比之下，ARM的ROM和RAM远大于MCS51,

7、而且10口功能和处理速度也是两个级别的，ARM支持多种操作系统，MCS51只能勉强上极其简单的实时操作系统，所以ARM常用来开发手机等多媒体产品，MSC51只能完成有限的实时控制功能，因此说MSC51和ARM是不同等级差别的处理器。近年来，随着ARM处理器、嵌入式操作系统、路径优化控制算法和GPS网络的成熟，卫星定位导航系统有了新的发展，使用ARM技术，可以在短时间内实现定位和最优路径导航。为使教学保持技术的先进性，故选择ARM技术的开发板是毫无疑问的。(2)ARM内核系列的选择目前在业内广为人知的A賜处理器主要有ARM7系列和ARM9系列。通过研究，我

8、们发现ARM9具有更高的时钟频率，以及指令周期的改进，具有ARM7没有的画U(内