GPS定向仪具体实现原理 - 如何完成简易GPS定向仪的制作

　　本文中讨论的定向仪就是使用上述信息来实现定向的，具体实现原理如下所述。将两个GPS 接收设备安放在一定长度的刚体上即可进行该刚体的定向，例如图1 中为了测定船载航行时窗体的航行而分别在船头和船尾放置了GPS 接收设备：

　　

　　图1 定向仪的使用

　　当船体运动时，由于主GPS 设备与从GPS 设备都可以得到各自的速度大小及方向，所以可以求出船体的运动状态，如图2 所示，由于GPS 设备可以获取A 点及B 点的瞬时速度及方向，而船体可以视为刚体，则可以得到与真北方向或者磁北方向的夹角α、β（可以选择真北也可以选择磁北，不过A、B两点要统一），将角度与方向分解在北向和东向上，叠加解算后即可得到船体的运动状态：

　　

　　图2 船体运动状态的计算

　　3 GPS定向仪的实现

　　如图3 所示，GPS 定向仪由GPS 卫星信号接收天线、天线连接电缆、GPSOEM板卡、单片机组成，其中供电电源为12VDC 蓄电池：

　　

　　图3 GPS定向仪硬件组成

　　其电路原理如图4 所示：

　　

　　图4 电路原理

　　其中，A、B 两个GPS 设备把数据输出到CPU，CPU 通过软件计算出当前的姿态后实时的通过用户界面显示给用户。

　　4 结论

　　本文中讨论的简易GPS 定向仪，不需要使用专业GPS 设备，而通过简单易行的方法和解算即可得到载体的运动状态，当主从GPS 设备间的距离大于1 米后，精度会随着它们之间距离的增加而有所提高。事实上，这个方法如果将GPS 设备升级为带有载波相位输出的专业GPS 测量设备，并且将主从GPS 设备间的距离作为已知条件进行静态高精度基线解算的话，可以把定向仪的精度明显的提升到专业设备的水准，与目前市面上的专业定向、定姿态设备的原理是相同的。