《卫星定位技术应用》教学实训室改造研究与实现

发布时间：2020-10-13 来源：文档文库

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《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 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

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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

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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板以及底板组成。主要的模块功能及完成的实验项目如表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。 2.确立改造关键内容，合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

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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位元精简指令集（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，而且IO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ARM处理器主要有ARM7系列和ARM9系列。通过研究，我们发现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MMU（内存管理

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单元）。 ARM9具有MMU单元的重要性在于MMU单元是大型操作系统必需的硬件支持，如LINUX、WINCE等。ARM7一般只能运行小型的实时系统如UCOS-II、eCOS等，而ARM9无此限制，一般的操作系统都可以移植。这是近来使用ARM9开发速度更快的卫星定位导航系统的原因。（3）选择ARM9技术的开发板根据ARM9的功能与作用，对ARM嵌入式开发板进行综合考虑，包括①开发板的硬件设计是否符合课程教学的需求定位。②开发板的软件是否支持完善。即开发板能否让用户节省在系统、驱动等方面的投入，真正做到让教学专注于上层应用软件的开发。因此，在选购开发板时，一定要确认清楚，是不是所有的硬件接口都有相应的驱动，开发板是不是拿到手就能够马上用来做开发。③供应商的技术支持力度如何。包括服务热线、技术讨论QQ群、技术论坛等，是否能及时提供问答服务、解决方案支持等。通过查找开发板的企业及产品评价，我们发现广州天嵌科技的TQ2440开发板在众多开发板中表现突出，技术成熟，服务支持好，销量大。 TQ2440采用ARM9技术，作为一款嵌入式入门级开发板，是目前学校实验室和学生个人使用最多的嵌入式开发板，源码齐全，学习方便，使用手册可直接用作教材。提供

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wince5、wince6、Linux系统，并提供开发手册、移植手册、网络摄像头制作使用手册，在大专院校、社会培训中心，很多地方都用它来构建入门培训开发板。 3.采购安装，完成对接开发板采购回来后，由于原有实训箱没有空余位置安装，故接下来要做的就另外设计一个盒子，安装固定开发板。简单一点的做法，可以用亚克力板来固定，做成盒子也行。这些都是纯手脚工夫，限于篇幅，就不一一描述。至此，基本完成实训室的改造，达到了节省经费，扩大功能，满足更多课程实验的需要。三、心得体会随着当今环保理念的不断提出及应用普级，学校更应主动学习环保节能理念，并带头应用。其中实训室改造是一种坚持的探索，更是一种有益的环保行为应用体现，尤其是大家普遍认为办学经费充裕的环境下，保持环保办学理念并在各种场合积极应用，是非常有意义的！（编辑：鲁利瑞）

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