新型導航傳感器的應用課程教學大綱

新型導航傳感器的應用課程教學大綱一、課程基本信息課程編號：201404160課程中文名稱：新型導航傳感器的應用課程英文名稱：Applicationofnewnavigationsensors課程性質(zhì)：專業(yè)選修課開課專業(yè)：測控技術(shù)與儀器開課學期：5總學時：16（其中理論8學時，實驗8學時）總學分：1二、課程目標課程總體目標：在簡單介紹常用的各類導航傳感器的基本工作原理基礎(chǔ)上，結(jié)合具體的開發(fā)應用實例，使學生對導航傳感器有初步的感性認識，學習導航系統(tǒng)開發(fā)的思路，培養(yǎng)軟硬件開發(fā)能力，鍛煉工程實踐能力，為學生參加競賽和從事相關(guān)領(lǐng)域研究工作打基礎(chǔ)。具體目標如下：1、掌握慣性導航傳感器，主要是MEMS傳感器的基本原理和使用方法；2、掌握GPS工作原理，并能熟練應用市場上主流的嵌入式GPS接收機；3、熟悉常用的地磁傳感器的測量原理和使用方法；4、了解超聲波測距、無線電定位基本原理，熟練應用此類無線檢測傳感器；5、針對車、無人機、水下機器人等載體在室內(nèi)、室外等環(huán)境下導航要求，熟練運用各類導航傳感器，設計符合要求的導航控制系統(tǒng)。三、教學基本要求通過本課程的學習，培養(yǎng)學生具備應用導航傳感器設計相應的導航系統(tǒng)能力，具備以下素質(zhì)：1、通過學習養(yǎng)成積極思考問題、主動學習的習慣；2、通過學習培養(yǎng)較強的自主學習能力和解決問題的能力；3、通過學習學會收集、分析、整理參考資料的技能，培養(yǎng)對新技術(shù)信息的掌握能力；4、通過學習能夠根據(jù)要求，自主完成特定任務的能力；5、通過學習培養(yǎng)良好的團隊合作精神，養(yǎng)成良好的工作責任心。四、教學內(nèi)容與學時分配1 慣性元件及導航系統(tǒng)（4學時）1.1 MEMS陀螺的工作原理及應用舉例1.2 MEMS加速度計工作原理及應用舉例1.3 MEMS陀螺和加速度計的信號采集2 GNSS定位（4學時）2.1NMEA1083協(xié)議解釋2.2GPS接收機軟件設計2.3嵌入式GPS接收機應用3地磁測量（4學時）3.1地磁傳感器測量原理3.2微型磁羅盤設計4 無線定位（4學時）4.1激光雷達、紅外、超聲波、藍牙和射頻識別等導航定位原理4.2簡單的室內(nèi)導航定位系統(tǒng)設計五、教學方法及手段1、以課堂教學形式達成課程目標分析重點難點，精選內(nèi)容，組織教案；結(jié)合多媒體等現(xiàn)代教學手段，對特殊抽象或微觀內(nèi)容，利用動畫提高教學效果；將科研最新成果和傳感器發(fā)展趨勢引入教學中，保持教學內(nèi)容的新穎性，啟發(fā)學生對本專業(yè)的興趣；課后提出問題，利于同學深入思考，最終以試卷形式進行考核。2、以實踐性教學形式達成課程目標本課程安排4次共8學時實驗，采用分組形式完成，每組3人。六、實驗（或）上機內(nèi)容實驗一：MEMS陀螺和加速度計采集及應用1、初步了解MEMS陀螺的測量原理；2、學習一種典型的MEMS陀螺信號采集系統(tǒng)的電路和程序設計；3、MEMS陀螺角速度測量；（4、學習加速度計的基本原理；（5、學習數(shù)字信號處理的基本方法。實驗二：嵌入式GPS接收機應用1、了解GPS定位原理；2、學習NMEA0183報文協(xié)議。3、設計一個簡單的上位機軟件，接收GPS信號，摘取有效的經(jīng)緯度信息，在界面上顯示。實驗三：微型磁羅盤設計1、學習地球磁場分布基礎(chǔ)知識；2、學習磁航向計算和誤差校正方法。實驗四：簡單的室內(nèi)定位系統(tǒng)設計1、了解紅外、超聲波、藍牙和射頻識別等幾種傳統(tǒng)的室內(nèi)定位的方法；2、學習WIFI、ZIGBEE和視覺定位等新型傳感器定位原理及使用方法。七、前續(xù)課程、后續(xù)課程前續(xù)課程：大學物理A、模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、C語言程序設計與分析、微型計算機原理與接口技術(shù)八、參考教材及學習資源[1]秦永元,張洪鉞,汪叔華著,卡爾曼濾波與組合導航原理(第二版)[M]．西安：西北工業(yè)大學出版社，2012.[2]DavidH.Titterton,JohnL.Weston著,張?zhí)旃庾g,捷聯(lián)慣性導航技術(shù),國防工業(yè)出版社，2010.[3][美]MohinderS.Grewal著，陳軍等譯.《GNSS慣性導航組合》（第三版），電子工業(yè)出版社，2016.1.九、考核方式教學基本要求項考核形式占總成績的比例1.對國內(nèi)外MEMS技術(shù)調(diào)研；2.了解MEMS慣性器件的應用；預習報告20%1.初步了解MEMS陀螺的測量原理；2.學習一種典型的MEMS陀螺信號采集系統(tǒng)的電路和程序設計；3.MEMS陀螺角速度測量；4.學習加速度計的基本原理；5.學習數(shù)字信號處理的基本方法。實驗報告20%1.了解GPS定位原理；2.學習NMEA0183報文協(xié)議。3.設計一個簡單的上位機軟件，接收GPS信號，摘取有效的經(jīng)緯度信息，在界面上顯示。實驗報告20%1.學習地球磁場