一種簡易GPS定向儀的實(shí)現(xiàn)

　　當(dāng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如圖2 所示，由于GPS 設(shè)備可以獲取A 點(diǎn)及B 點(diǎn)的瞬時(shí)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(diǎn)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)：

　　圖2 船體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的計(jì)算

　　3 GPS定向儀的實(shí)現(xiàn)

　　如圖3 所示，GPS 定向儀由GPS 衛(wèi)星信號(hào)接收天線、天線連接電纜、GPSOEM板卡、單片機(jī)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(gè)GPS 設(shè)備把數(shù)據(jù)輸出到CPU,CPU 通過軟件計(jì)算出當(dāng)前的姿態(tài)后實(shí)時(shí)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)主從GPS 設(shè)備間的距離大于1 米后，精度會(huì)隨著它們之間距離的增加而有所提高。事實(shí)上，這個(gè)方法如果將GPS 設(shè)備升級(jí)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(jìn)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(zhǔn)，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。