声源gps定位实验报告.docx
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声源gps定位实验报告
声源gps定位实验报告
篇一：
声源定位和GPS模拟实验报告
声源定位和GPS模拟实验报告
一．实验原理
1.声源定位
如图所示,3个接收传感器S0、S1、S2的坐标分别是（X0，Y0）、（X1,Y1）、（X2,Y2），当平面上某处（X,Y）发出超声波时，该信号将先后被3个传感器所接收，设时间分别是t0,t1,t2,实验只能测出它们到达各个传感器的时间差△t1=t1-t0,△t2=t2-t0。
设声波沿媒质表面的传播度为c，对换能器S0、S1而言，声源发生的位置应该在到该两点的距离差为c△t1的曲线上，这是一条双曲线。
显然，利用△t1、△t2可以得到两条双曲线，它们的交点即是声源
将S0设为原点，声源位置为（X,Y），用极坐标表示，则满足：
?
?
2+?
?
2=?
?
2
2+2=22+2=2
化简整理的
22?
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1+?
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12?
△1?
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2cos?
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+?
?
2sin?
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+△2
2
=?
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2+?
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22?
△21sin?
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+△12?
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1cos?
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令
222
A=?
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△22222B=?
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△222222C=△1?
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1+?
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Acos?
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sin?
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=?
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=cos?
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。
Φ=tan?
1
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1
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θ?
Φ=cos
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22
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1+?
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12?
△1
r=
111至此，声源位置已通过极坐标给出。
2.GPS模拟
本实验对GPS过程的声学模拟是在一个二维的平面上进行的，位置（Xi，Yi）已知的发送换能器（传感器做发送用，模拟“导航卫星“）发出声波（模拟卫星发出的电磁波），被位置（X,Y）的待求接收传感器（模拟用户）接收，它们之间有关系：
2+2=?
?
2?
?
?
?
2（i=1,2，……）
式中c为波的传播速度。
显然，对一个二维的定位问题（确定X和Y），如果传播速度已知，要算出X和Y可以归结为一个求解两个变量的代数方程问题，也就是说原则上只要有两颗不同位置的模拟卫星就行了。
实际的GPS定位，则至少要对四颗卫星同时进行测量，才能确定地球
坐标系中的三维坐标和因接收机时钟不同步所造成的种差修正。
在本实验中，为了减小时差不准对定位精度的影响，应当获取来自多个“卫星“的位置和时差信息，并通过最小二乘法求得”用户“的位置和声波的传播速度。
即当n大于3时，
F=[2+2?
?
?
2?
?
?
?
2]2=min由此可获得X,Y,c应满足的一组代数方程：
?
?
?
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=0[2+2?
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?
2?
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?
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2]=0?
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?
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=0[2+2?
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2?
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2]=0?
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?
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=0[2+2?
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?
2?
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?
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2]?
?
?
?
2=0这是一个三元的非线性代数方程组，可通过计算方法求得数值解。
若c未知，而且需要考虑钟差修正，则获得一组四元代数方程。
可由牛顿迭代法求数值解。
二．实验仪器
传播媒质、模拟源（铅笔芯折断）、压力传感器、接收放大器、时差测定装置、计算机、隔离放大器、单脉冲发生器。
实验电路：
三．数据处理
1.声源定位
选择坐标（50,200）单位：
时间us位置mm
实验测得的结果（,）跟实际值相比相差很少，笔芯折断的位置和网格的误差都有可能引起实验结果与实际值的差异。
2.GPS模拟
计算的P3的坐标为X=-mmY=-实验误差较小
主要误差来源：
发生器的位置读数有误差，传感器与媒质界面的接触不均匀也可能带来误差。
思考题
1从测量原理、1.○仪器组成和信息特点来讨论声源定位和GPS仿真实
验的相同点和不同点。
答：
测量原理：
前者是已知接收器位置求声源位置；后者是已知发生器位置求接收器位置。
仪器组成：
前者：
传播媒质、电压传感器、接收放大器、时差测定仪、模拟源。
后者：
传播媒质、电压传感器，接收放大器，时差测定仪、
隔离放大器、单脉冲发生器。
信息特点：
都是位置坐标和时间差。
2考虑到钢媒质的表面波传播速度约为3000m/s,传播距离最长约为○
篇二：
声源定位实验报告
声源定位数据处理
在MATLAB软件中，编辑一个M文件，编辑窗口内容为：
functionF=dingwei
F=[sqrt）_+）_）-sqrt_+x_）-x*;sqrt_+）_）-sqrt_+x_）-x*;sqrt）_+x_）-sqrt_+x_）-x*];
%在函数中x=x;x=y;x=v;并且我们将速度v看作未知数处理
说明：
创建了M文件，需要先将测得的t1、t2、t3、t4代入。
以第一组数据为例，由于t1、t2、t3、t4均为实验时测得的数据，因此在命令窗口中求解函数之前，要先将在实验时获得的数据t1=、t2=、t3=、t4=0，并重新保存。
保存后的M文件内容为：
functionF=dingwei
F=[sqrt）_+）_）-sqrt_+x_）-x*;sqrt_+）_）-sqrt_+x_）-x*;sqrt）_+x_）-sqrt_+x_）-x*];
%在函数中x=x;x=y;x=v;并且我们将速度v看作未知数处理
然后，在命令窗口输入>>clear
>>x0=[99,149,3];
>>options=optimset;>>fsolve命令窗口输出：
ans=
如果想要看到中间的计算过程，可以输入如下程序：
>>x0=[99,149,3];
>>options=optimset;>>[x,Fval]=fsolve命令窗口输出：
NormofFirst-orderTrust-regionIterationFunc-countfstepoptimalityradius
181 Optimizationterminatedsuccessfully:
First-orderoptimalityislessthanx=
Fval=
*
重复处理第一组数据的过程，将八组数据处理完后，整理得到如下表格1：
声源定位实验数据表
X的平均值为：
Y的平均值为：
V的平均值为：
GPS模拟数据处理
求解用户1（即ＮＯ１）的位置如下：
在MATLAB软件中，编辑一个M文件，编辑窗口内容为：
%对用户1的位置进行求解functionF=gps1
F=[）_+）_-x_*;%第一组）_+）_-x_*;%第二组）_+）_-x_*;%第三组）_+）_-x_*;%第四组）_+）_-x_*;%第五组）_+）_-x_*;%第六组）_+）_-x_*;%第七组）_+）_-x_*;%第八组）_+）_-x_*;%第九组）_+）_-x_*]%第十组
%在这里x表示用户1的横坐标，X表示用户1的纵坐标，x表示传播速度。
%将速度按作未知数处理。
在命令窗口输入以下程序：
>>x0=[0,450,3];
>>options=optimset;>>fsolve
命令窗口输出的内容很长，在此不完全列出，其中最后两行为最终答案：
ans=
-
表明实际计算所得的用户１的坐标为（-，）。
用同样的方法可以求得用户２和用户３的坐标，最后整理得到表格如下：
ＧＰＳ模拟数据处理表
篇三：
导航与定位实验报告
导航与定位上机实习报告
学生姓名：
孔令周
班学号：
20101002021/11610211
指导教师：
黄鹰、徐战亚
中国地质大学（武汉）信息工程学院
2011年7月
实习一GPS设备使用
实验目的
（1）熟悉GPS设备的使用
（2）熟悉GPS绝对静态定位和绝对动态定位
（3）使用GPS设备得出某一点、某一线、某一面的相关数据
实验设备
动态GPS接收机、静态GPS接收机、天线、GPS定位设备
由于设别数目的限制，这次实习改用一个google的软件，获得GPS数据，此图为软件中的一张截图，上面显示了精准度157feet，卫星数目，每颗卫星的信号强度，
这张图则显示了所在地的经度和纬度分别为东经114度23分秒北纬30度31分秒。
实验步骤
时间：
2012年9月2日中午12点30开始，下午三点中结束。
内容：
1、测量点：
测量点在北区，从艺术与传媒学院开始，经过北宗，北区食堂，
北门，北区体育馆直到图书馆这一段路程，整个路线成G字型（如下图）。
2、测量线：
线的话主要是艺术与传媒学院到北宗与隧道口延伸的路相交的丁字路口，然后从该路口一直到北区食堂下面，在就走向北区校门，进
而转向体育馆侧边的路，绕过体育馆到达图书馆正门这样一个路线（如
下图）。
3、测量面：
该路线主要包括了图书馆，北区篮球场，排球场，北一楼，北区图书馆，经管院楼还有外国语学院楼。
实验结果
部分数据（全部数据在GPS_中）：
实习二GPS定位接口解析与开发
实验题目
GPS信号解析
编写小程序读取GPS信号并进行解析，将解析结果以一定形式展现出来。
根据老师用GPS导航仪测量得到的测量数据进行解析，将中的数据进行解析，根据不同的格式按照NMEA-0183协议对导航电文进行GPS信息的解析：
1、使用语言不限：
C，C++，C#，JAVA
2、对于获取信号可采用以一定时间间隔读取文件中GPS信号的形式代替从串口中读取信号。
3、该实验基本要求能解析出空间信息（即解析GPRMC格式的GPS信号），其他信号格式的解析以及星历图的绘制可在完成基本要求之后进行扩展。
4、对解析出来的数据进行画图处理，得到真正的轨迹。
实验原理
GPS设备通过对接收到的导航电文进行分析处理，计算出设备所在的经纬度、海拔、航速、航向等空间信息，并按照规定的协议将空间信息以及卫星信息进行组织，将有组织的数据解析出来然后做应用。
实验设计
1、设计思想
根据提供的txt文档，实现程序与文件之间的通信，读取txt中的内容，然后根据GPS
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