實驗簡介
團隊依托“微慣性儀表與先進導(dǎo)航技術(shù)”教育部重點實驗室、“導(dǎo)航制導(dǎo)與控制”國防科工局國防特色學(xué)科和國家級實驗教學(xué)示范中心“機電綜合虛擬仿真實驗教學(xué)中心”，打破資源和時空限制，開發(fā)了北斗系統(tǒng)多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用虛擬仿真實驗，服務(wù)于“導(dǎo)航制導(dǎo)與控制”學(xué)科方向。實驗內(nèi)容主要包括認(rèn)識北斗衛(wèi)星、衛(wèi)星軌道探究、導(dǎo)航定位原理和導(dǎo)航救援應(yīng)用探索四個環(huán)節(jié)。通過該虛擬仿真實驗項目的訓(xùn)練，可使學(xué)生對全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的組建和星座運行以及定位解算等有深入理解，為其將來開展對衛(wèi)星導(dǎo)航方向（如衛(wèi)星信號分析與模擬、捕獲、跟蹤及定位等相關(guān)研究）及組合導(dǎo)航方向的研究奠定基礎(chǔ)。
設(shè)計原則
北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)是我國最新的先進科研成果，然而由于太空軌道的不可達，研究北斗衛(wèi)星軌道和定位原理具有難度大、成本高的嚴(yán)重困難。因此，團隊以相關(guān)教學(xué)成果為基礎(chǔ)，為衛(wèi)星導(dǎo)航相關(guān)課程研發(fā)了北斗系統(tǒng)多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用虛擬仿真實驗。
首先，本實驗方案采用了問題導(dǎo)向的設(shè)計方法，學(xué)生在實驗中以解決實際的救援問題為目標(biāo)，將任務(wù)分步完成。實驗情景有很強的吸引力，能夠很好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的積極性。
其次，本實驗設(shè)計了四個緊密相關(guān)的實驗環(huán)節(jié)，層層遞進，在達成實驗任務(wù)的過程中，將所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合。
接著，本實驗還設(shè)計了豐富的自主設(shè)計探究環(huán)節(jié)，學(xué)生可以通過不停地嘗試來找到最佳結(jié)果，有助于培養(yǎng)學(xué)生的探究學(xué)習(xí)能力。
最后，本實驗立足當(dāng)前重要國家項目。北斗全球?qū)Ш较到y(tǒng)是國之重器，本實驗通過場景體驗的實驗過程，讓學(xué)生體會我國北斗導(dǎo)航系統(tǒng)的重大建設(shè)意義，將正確的價值追求、理想信念和家國情懷有效地傳遞給學(xué)生。
實驗?zāi)康?/b>
本實驗根據(jù)《衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與應(yīng)用》、《導(dǎo)航定位于控制技術(shù)》、《信息導(dǎo)航系統(tǒng)》等課程教學(xué)大綱的關(guān)鍵知識點，結(jié)合最近建成的北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，以衛(wèi)星導(dǎo)航發(fā)展需求為牽引，構(gòu)建了北斗系統(tǒng)多星座衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建及應(yīng)用虛擬仿真實驗，通過設(shè)計型探究型虛擬仿真實驗，以期達到以下實驗?zāi)康模?br>
（1）通過北斗導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道漫游環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生更加直觀地認(rèn)識北斗衛(wèi)星系統(tǒng)，了解北斗系統(tǒng)的組建過程和北斗衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
（2）通過對每種軌道的運行演示讓學(xué)習(xí)并認(rèn)識北斗衛(wèi)星運行軌道，讓學(xué)生對北斗衛(wèi)星所在的GEO，MEO，IGSO軌道六參數(shù)等軌道特征有更加直觀具體的理解。
（3）通過虛擬設(shè)計衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，調(diào)整自定義衛(wèi)星的軌道參數(shù)，學(xué)生學(xué)習(xí)并掌握衛(wèi)星軌道六參數(shù)（近地點幅角、半長軸、偏心率、傾角、升交點赤經(jīng)和近地點時間）。
（4）通過在地面上使用全站儀演示三球交匯的原理，讓學(xué)生對導(dǎo)航定位解算原理有進一步的認(rèn)識；利用真實導(dǎo)航電文和偽距進行分步定位解算，幫助學(xué)生更好地掌握衛(wèi)星位置解算流程和用戶位置的定位解算流程。
（5）通過探索性的選擇空間位置合適的衛(wèi)星，了解四顆衛(wèi)星的相對幾何位置對導(dǎo)航定位精度的影響。
（6）通過模擬在真實洪水救援中的應(yīng)用，幫助學(xué)生掌握基于衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)進行衛(wèi)星選擇的方法，使得學(xué)生具有在真實情況下能夠根據(jù)使用地點的實際環(huán)境，對目標(biāo)位置進行精準(zhǔn)定位的能力。
實驗要求
（1）專業(yè)和年級要求
本實驗屬于東南大學(xué)，該課程面向全校工科專業(yè)XX的學(xué)生任選。
（2）基本知識和能力要求
本虛擬仿真實驗項目可服務(wù)于“導(dǎo)航制導(dǎo)與控制”學(xué)科方向，本實驗涉及了“導(dǎo)航定位控制與應(yīng)用”、“信息導(dǎo)航系統(tǒng)”、“衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與應(yīng)用”等一系列專業(yè)課程的知識點。
學(xué)生參加本課程之前需要掌握的主要能力和知識結(jié)構(gòu)包括：
要求學(xué)生初步了解衛(wèi)星導(dǎo)航定位解算原理。
要求學(xué)生掌握開普勒衛(wèi)星軌道無攝運動規(guī)律。
要求學(xué)生了解精度衰減因子對導(dǎo)航精度的影響。
