随着导航技术的不断发展和大量应用，国内高校很多都已经开设了导航及相关专业，但是长期以来都没有一个系统的行之有效的教学实验系统，尤其是和组合导航相关的教学实验系统更是空白。对此上海紫航电子科技有限公司同上海交通大学合作开发了适用于导航、制导、控制、无人车/船/无人机、自动驾驶、智能交通、智能控制、物联网通讯等专业的组合导航教学实验系统。 1. 组合导航开发实验系统的组成   组合导航实验系统，由一套教学用RTK基站和一套组合导航实验开发板组成。 本系统由RTK基站MS800A-ED、GNSS/INS组合导航教学实验开发板ZHDK3000A）、GNSS天线（AH3226  2只）、无线电台及其天线、JLINK开发仿真器及相关电缆、以及相关配套实验开发说明文档等组成。实验系统配备标准便携实验箱，携带方便，可随时展开实验和及时撤收实验。   2.系统性能和技术指标 该系统能实现模拟组合导航过程，在室外开阔地带实验，（具有卫星信号良好的状态下）可以开展高精度卫星定位原理实验和GNSS/INS 组合导航实验。 航向角0-360度 滚动角±180度 姿态角分辨率0.05度 位置精度0.25m 速度精度0.02m/s 更新率100HZ 连接RTK基站，能达到厘米级的高精度定位。 1）定位精度（GNSS）： RTK定位精度：2cm+1ppm（RMS） 2）航向精度指标：测量范围：0~359.99°，全温度的静态精度：0.3°，动态精度：0.5°，角分辨率：0.05°（GNSS双天线辅助，基线长>1米） 3）姿态精度指标：测量范围：俯仰角±90°，横滚角±180°，全温的静态精度：<0.3°，动态精度：0.5°，分辨率：0.05°（GNSS辅助） 4）速度精度：<0.1m/s 5）授时精度： 20ns（RMS） 6）准备时间：（数据稳定）120s（空旷无遮挡） 7）数据格式：标准NMEA-0183 ，CMR/CMR+，RTCM2.3，RTCM3.0，自定义数据格式 8）通讯接口：2个RS232 9）蓝牙：4.0 10）数据更新率： >50Hz 11）电气特性：输入电压：5V～36V DC（推荐12V DC），功耗：小于5.0W 3. 组合导航演示系统各分系统的构成 3.1GNSS/INS组合导航教学实验开发板（ZHDK3000A） ZHDK300A是一款GNSS/INS组合导航教学实验开发板，它是实验系统的核心部分，该硬件实验开发板用于组合导航核心算法的教学实验。 硬件资源主要包括有高性能板载惯性测量单元和高精度GNSS双天线接收机，处理器采用目前流行的ST公司STM32F405RG主频168MHz的ARM核处理器，板子上预留SWD仿真和烧写接口，外接4路串口，支持SD卡存储，同时支持蓝牙通信。ZHDK3000A外观图如图1-1所示。      （a）开发板外观图                           （b） 装壳外观图   图1-1  ZHDK3000A外观图 3.1.1GNSS天线（AH3226） 为了便于应用于无人机、智能小车，GNSS天线采用结构小、重量轻的设计，采用八臂四馈零相位技术，保证了高精度和高可靠性，支持进口和国产的大部分RTK高精度GNSS接收板卡，AH3226天线外形如图1-3所示。   顶视图                              侧视图 图1-2  GNSS天线AH3226 性能指标： 支持定位信号 BDS：B1、B2、B3 GPS：L1、L2 GLONASS：G1、G2、G3 GALILEO：E1、E5B 极化方式 右旋圆极化(RHCP) 天线轴比 <2dB（天顶位置） 水平面覆盖角度 360° 天线单元最大增益 ≥5dBi 输入阻抗 50Ohm LNA增益 26dB±2dB 噪声系数 ≤2dB 输出端口驻波比 ≤2.0 带内增益平坦度 ±2dB 总增益 36dB±2dB 工作电压 3.0~16VDC 工作电流 23~35mA 接口类型 SMA线缆（线长0.50米） 工作温度 -40°C~+85°C 存储温度 -55°C~+85°C 相对湿度 5%~95%（无凝结）       3.1.2 无线电台 无线电台 ZH61-DTU-433T17D是高速型433M无线数传电台，内置高性能单片机和高速无线RF芯片，串口透明传输，工作在425～450.5MHz频段（默认433.0MHz），发射功率 50mW 。   图1.3  无线数传电台 支持高速连续传输，不限收发数据包长度； 数据连续不断帧分包，完美支持 数据连续不断帧分包，完美支持 ModMod Bus 协议； 支持传输密文有效提高用户数据的保性； SMA -K接口，可方便连接同轴电缆或外置天线接口。   3.1.3DAP仿真器 DAP仿真器支持下载和在线仿真程序，支持XP/WIN7/WIN8/WIN10这四个操作系统，免驱，不需要安装驱动即可使用，支持KEIL和IAR直接下载。（详见配套文档）   图1-4  DAP仿真器  GNSS/INS组合导航实验开发板ZHDK3000A GNSS/INS组合导航教学实验开发板ZHDK300A是实验系统的核心部分，该硬件实验开发板用于组合导航核心算法的教学实验，ZHDK3000A结构组成如图1-6所示。       图1-5  ZHDK3000A组成图 ZHDK3000A配置有高性能的板载惯性测量单元IMU，采用ADI公司的ADIS16365，性能优异，稳定可靠。卫星接收模块采用诺瓦泰高精度GNSS双天线接收板卡OEM718D，支持高精度RTK，配合上海紫航电子科技有限公司的参考基准站，能使系统实验精准可靠。 3.1.4高性能惯性测量单元ADIS16365 ADI公司的MEMS惯性测量单元 (IMU) ADIS16365模块以多轴方式组合精密陀螺仪、加速度计，即便是在极为复杂的应用和动态环境下，也能可靠地检测并处理多个自由度(DoF)。惯性测量单元ADIS16365模块出厂已经进行了完整的校准、嵌入式补偿和传感器处理。   图1-6  惯性测量单元 (IMU) ADIS16365 ADIS16365的主要特点： 三轴数字陀螺仪测量范围：±300°/秒 正交对准精度：<0.05° 三轴数字加速度计测量范围：±18 g 启动时间：180 ms 休眠模式恢复时间：4 ms 校准温度范围：-40°C~+85°C 带宽：330 Hz 数据输出速率：>100Hz 内部嵌入式温度传感器 ADIS16365器件均为完整的惯性系统，内置一个三轴陀螺仪和一个三轴加速度计，各传感器器件均集业界领先的MEMS技术与优化动态性能的信号调理功能于一体，出厂校准针对各传感器的灵敏度、偏置、对准和线性加速度（陀螺偏置）进行校准。因此，各传感器均有其自己的动态补偿公式，可提供精确的传感器测量。

此类教学设备弥补了现有院校相关专业无法通过相关实验验证或者解决实际的知识问题。

   宁波凯华教学仪器有限公司，成立于2007年，注册资金218万元,是专业生产学生（教学）电源、电子天平、多功能充电器、滑动变阻器、简式（教学）电阻箱、原副线圈、演示原副线圈、立方体组、圆柱体组等各种中小学、理化生、自然、数学等教学仪器。产品经国家教育部门检测合格，是中国教育装备行业协会会员单位。 公司具有雄厚的技术和开发力量、先进的工艺技术、以产品质量求生存，以技术创新求发展。以“凯华教仪，走质量之路、创品牌产品”的公司宗旨，以优质的产品、低廉的价格竭诚为您服务！

西瓯公司是一家集产品设计、研制、生产、销售为一体的高新技术联合性企业。下属企业有上海西瓯教学仪器有限公司，永嘉西瓯电子教仪有限公司，及西瓯公司驻各省办事处，与联合销售企业。具有雄厚的技术力量、精良的生产工艺、科学的管理方法及优良的经营作风。 在千禧的曙光升起的时候，上海西瓯教学仪器有限公司诞生了，她是西瓯公司全体员工经过多年奋斗的结晶。 西瓯公司，在新的世纪里，将以上海为窗口不断地汲取最新的科学信息、采用先进的技术设备；以永嘉为基地，努力设计生产出一流的教学仪器设备。继续为中国的教育事业而奋斗。 多年以来 ， 经过公司广大员工的不断努力，现已研制出许多高技术、高精度教学仪器设备。并获得多项国家专利。本公司生产的国家专利教学仪器产品 YY-18型透明液压传动演示系统，透明液压传动实验室成套设备。 本公司是国家教委高教仪器会员单位．专业生产教学仪器。是集产品设计、研制、生产、销售为一体的综合性企业。具有雄厚的技术力量，精良的生产工艺，科学的管理方法。优良的经营作风。   公司的生产环境、生产设备以及技术力量方面，也日益先进和雄厚，本公司将以更新的面貌，更雄厚的技术力量，改进和完善已开发的产品，创新开发更多的新产品，以满足现代教学的需要。  

安徽煜安教学仪器有限公司，于2016年成立，坐落在美丽富饶的皖东明珠-安徽省天长市，依南邻六朝古都南京，东接历史文化名城扬州，紧连接宁连高速，宿扬高速，宁淮高速。交通便利，信息畅通，为企业发展提供了优越条件。 公司主要从事高端开发，制造，销售人体解剖学模型包括：运动系列（人体骨骼和人体肌肉模型），消化系统系列，呼吸系统系列，泌尿系统系列，循环系统系列，感官系统系列，人体躯干及胚胎与妇科系列模型，医学临床技能培训模型，动物模型，植物模型，医药物促销类模型，生物教学切片以及人体和畜牧标本等。

浙江天凯教学仪器有限公司（简称天凯教仪)，由原台州天凯教学仪器有限公司发展而来。天凯教仪，作为中国创新实践教育专家和机电类高等教育成套装备制造商，拥有一个专业生产基地、拥有一个具有二十余年教育装备专业研发、销售和售后服务经历的精英团队，建有6000余平方米的现代化厂房、7条电子焊接和机电装配生产线。生产基地位于浙江省台州市三门火车站亭旁工业园区。 公司本着“诚信、专注、创新”的企业理念，广交新老朋友，真诚地为各高校老师服务，专注于各层次学生创新能力和实践能力培养。公司有一个国家“双一流”、“985”、“211”院校以及军队“2110”院校实验室工作背景的实践教学专家团队，可根据各院校的具体要求，为校级（院级）实验中心、专业实验室和基础实验室进行顶层设计，以及提供整体解决方案。 目前，天凯教仪主要提供电气电子类创新实验实训产品、电气类实验实训产品、工业自动化实验实训产品、新能源类实验实训产品、基础电工电子类实验实训产品、电子信息类实验实训产品、测控与虚拟仪器类实验实训产品、实验室管理软件等共48大系列450种产品。

启东计算机总厂是从事教育实验仪器研制的江苏省高新技术企业, 位于长江口北岸,与上海隔江相望.厂房面积3700多平方米,拥有总资产6487万,企业注册资金为690万元,年生产各种教学实验仪器及单片机一万余台。企业拥有国内著名的单片机微机系列实验仪器产品;有性能优异的PLC可编程控制器实验系列;还有许多深受学校欢迎的EDA、模电数电、电工电子、自动控制等等门类齐全的各种实验设备,通过十几年来的努力和用户的支持,本厂在行业中已具备了良好的企业形象和经济技术实力,为教学事业献出了应有的贡献。 　　 启东市大森电子有限公司是启东计算机总厂设立的专门负责推广宣传销售DICE系列教学实验仪器的公司,拥有强有力的技术队伍,为学校提供全面的技术支持,让学校买得放心,用得称心。 　　 几年来厂领导重视科技人员的知识更新和职工技术素质的提高,扩建了教学实验仪器开发机构,在开发、应用高新技术方面,制订了中远期新产品开发计划,这几年在教学实验仪器领域开发出的产品越来越齐全，产品档次质量不断升级，深受学校师生的广泛欢迎。产品不仅满足了教学实验的需要,而且为企业赢得了明显的经济效益。 　　 DICE系列通用仿真开发系统,在国内同行业中处于领先的水平，被电子工业部授予优等品证书,被国家科委、经委、劳动部等部门评为国家级新品,被江苏省人民政府评为科技进步四等奖,本厂被省科委评定为高新技术企业,企业被国际咨询评估公司评为”AA”级信用企业。 　　 启东计算机总厂始终坚持“用户第一，服务至上”这一经营宗旨，推行的一整套行之有效的服务措施，能为用户提供完善的售前、售中和售后服务。 愿银环牌DICE系列教学实验仪器与社会各界携手共创教学事业新辉煌。

　　河北省衡水教学仪器厂，坐落在市桃城区，是河北省教育厅装备处定点厂，主要产品：化学试剂、配套药品、生理化学实验箱、实验材料及部分体育器材等四十余种，每年参加一年二季的全国教学仪器展销会。建厂二十余年产品畅销华北地区及部分省市，在省内教学仪器行业中享有较高的声誉　　　本厂拥有高素质的人才，产品质量保证体系，完善的售后服务，该厂宗旨质量第一，用户至上，价格优惠，严守合同，实行三包，厂长张占起，欢迎新老客户来人、来函订购并参观指导。

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“机电系统教学实验台”是北京科技大学机电工程研究所研制出的一种用于各层次机电专业或机械工程及自动化专业教学的实验设备。设备造价相当于国外同类设备的1/3~1/2。该实验设备为一台模拟的自动生产线，集机械、气动、PLC控制、交流调速和传感器等技术为一体，是一台典型的机电一体化产品。 系统概述 设备设四个加工工位，工件为35×35×8mm的方形铝件，料库中可存放15个工件。自动循环过程是： 卸料阻挡定位块升起；2.机械手爪抓取已加工工件、提升、旋转至卸料位，松开工件，工件由坡形滑道滑入工件箱内；3.卸料阻挡定位块下降；4.机械手爪转至取料位、下降、抓取工件、上升并旋转至工作台的上料位、下降、放入待加工工件；5.刀具旋转、快进；6.刀具工进；7.刀具延时停留；8.刀具快退、停转；9.旋转工作台定位销松开；10.工作台旋转90°；11．工作台定位销定位锁紧；12．推料缸送出一个工件至取料位。 除刀具旋转和工作台旋转两个运动外，其余动作均由气缸驱动，使用可编程控制器控制，通过编制难易不同的软件，即可做不同实验内容的实验。 本体装置占地750×600mm，高700mm,重量约50Kg，可以放置在一个1500×700mm的普通写字台面上，其余空间可放置一台用于编程的计算机。 机械系统 机械系统分为四个主要部件： 1．刀具进给部件：刀具旋转由一台220V、6W的交流电机驱动。转轴前端装有钻夹头，安装一把钻头做为刀具。刀具主轴由一个导杆气缸带动完成进给运动。导杆气缸上装有三个磁性开关，检测原位、快工进转换位及延时停留位。 2．工作台部件：工作台面上设有四个工位，其中一个为上下料位，与之成180°的工位是加工位，另外两个工位可增设其他加工刀具。工作台有两种形式，一种形式是电机驱动型，采用一台220V、6W的交流电机，通过i=50的减速器带动台面旋转，该电机有调速系统，调整范围是0～350转/分；另一种形式为气缸驱动型，气缸推动装有链条的推板运动，链传动带动工作台旋转。工作台由定位气缸实现工作台的定位夹紧。气缸上装有两个磁性开关，检测定位和松开两个位置。台面下端还装有三个传感器，一个接近开关检测台面的90°换位，另两个光电开关检测上下料位和加工位的工件有无。 3．运料机械手部件：该机械手属四自由度机器人。旋转气缸使大臂可在上料位、卸料位和取料位三个位置间旋转、停留。因此，旋转气缸上分别装有三个检测开关，升降气缸使机械手升降，实现提起和放下工件的动作，并有两个开关检测；机械手爪采用指形气缸并装有相应夹爪，实现夹紧和松开工件的运动，也由两个开关检测。为使大臂在卸料处停转，还设置了卸料阻挡气缸。当需要卸料时，则挡块升起，档住大臂；落下时，可允许大臂转至料库的取料位。因此，这两个动作位置也由两个磁性开关检测。 4．料库：料库可存放15个工件。出料时，推料气缸通过推杆将最下一层的工件推出，沿着出料导槽送到取料位，挡块使工件准确定位。当推杆在气缸牵引下缩回后，料库中的工件下降一层，以备下次推料。除推料气缸装有两个位置检测开关外，在料库的存料位置和取料位置分别装了两个接近开关，以检测料库和取料位处是否有料。 气动控制系统 气动控制元件均选用日本SMC的产品，并在设计中尽可能多的选择了各种不同形式的气缸。主要有导杆气缸、普通气缸、旋转气缸、薄形气缸和手指缸。意图是使学生认识不同类型的气缸，以及气动元件的选择与机械设计间的密切关系。控制阀使用汇流板安装，选择了两位五通电磁阀、三位五通电磁阀和两位三通电磁阀。气源选用普通的空气压缩机，经三联件向系统供给压力空气。各气缸的调速元件选用机构紧凑、安装方便的软管快插式管接头型单向节流阀。管路均使用软管连接，接头为快插式管接头，这样便于学生在实验中自己动手配管，多次插拔管路。 电气控制系统 电器控制系统的核心是可编程控制器。选用西门子S7系列224型产品，并配两块8入和一块16入/16出扩展模块。PLC由专用电源供电。整个系统共有41个输入点及18个输出点。用实验台上的个人电脑编出梯形图程序，由传输线将程序送入PLC中。传感器均选用日本OMRON产品. 保护开关、调速盒、端子排以及全部电气元件均安装在与实验台面垂直的立板上，所有的元件面向操作者开放，以便学生一目了然地学习电气控制原理和动手接线配线。 操作箱装在实验台面的前端，共装有显示灯及开关16个。即总开关、电源显示、手自动选择、报警显示、复位、钻头升降、定位伸缩、手指松夹、出料、转台旋转、手指升降、手指旋转、手指阻挡、钻头旋转、启动和急停按钮。