CN105741645A - 北斗科普声光电演示设备及组建演示方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种北斗科普声光电演示设备及组建演示方法，包括：语音播放设备、教学终端设备、总模型硬件托盘、在总模型硬件托盘上固定有环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口和透明罩体，卫星轨道模型用于根据卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并生成卫星导航信号，将卫星导航信号通过通信设备模型发送至交通工具模型，演示定位、测姿、侧向、RTK、CORS、北斗通信、授时过程。本发明构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航方式，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。

Description

北斗科普声光电演示设备及组建演示方法

技术领域

本发明涉及北斗卫星导航与位置服务应用教学技术领域，特别涉及一种北斗科普声光电演示设备及组建演示方法。

背景技术

目前，北斗卫星导航和位置服务应用已有广泛应用。相关专业的教学已经形成了专业性、完整的教学体系。但针对教学还没有一套完整、生动的演示平台。

北斗卫星导航系统是我国重要的空间信息基础设施。中国高度重视卫星导航系统的建设，一直在努力探索和发展拥有自主知识产权的卫星导航系统。2000年，首先建成北斗导航试验系统，使我国成为继美、俄之后的世界上第三个拥有自主卫星导航系统的国家。该系统已成功应用于测绘、电信、水利、渔业、交通运输、森林防火、减灾救灾和公共安全等诸多领域，产生显著的经济效益和社会效益。特别是在2008年北京奥运会、汶川抗震救灾中发挥了重要作用。为了更好地服务于国家建设与发展，满足全球应用需求，我国启动实施了北斗卫星导航系统建设。

但至今为止，普通民众对中国北斗导航的真正意义和应用，如何提供一种科普教学平台，让更多人了解和学习北斗导航系统的功能和原理，是当前需要解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种北斗科普声光电演示设备及组建演示方法，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航、北斗通信导航、RTK等方式，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。

为了实现上述目的，本发明一方面的实施例提供一种北斗科普声光电演示设备，包括：语音播放设备、教学终端设备、总模型硬件托盘、在所述总模型硬件托盘上固定有环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口和透明罩体，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，其中，

所述电源适配器与所述环境模拟箱、卫星轨道模型、通信设备模型和交通工具模型、通讯数据接口相连，以根据来自所述通讯数据接口的电力控制参数向所述环境模拟箱、卫星轨道模型、通信设备模型和交通工具模型进行供电；

所述通讯数据接口与所述通信设备模型、交通工具模型、外部的电力控制系统、语音配置系统、卫星控制系统和模型控制系统相连，用于将来自所述电力控制系统的电力控制参数发送至所述电源适配器，将来自所述语音配置系统的语音配置参数发送至所述语音播放设备，将来自所述卫星控制系统的卫星参数发送至所述卫星轨道模型，将来自所述模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型和交通工具模型；

所述环境模拟箱用于检测环境参数；

所述卫星轨道模型用于根据所述卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将所述卫星导航信号通过所述通信设备模型发送至所述交通工具模型，由所述交通工具模型根据所述卫星导航信号演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程；

所述语音播放设备用于根据所述语音配置参数在演示过程中进行语音解说；

所述教学终端设备用于显示所述环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。

进一步，所述通信设备模型包括：基站模型、卫星模型和火箭模型；

所述交通工具模型包括：汽车模型、轮船模型、大卡车模型、飞机模型和机器人模型。

进一步，所述北斗科普声光电演示设备对单点定位系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述汽车模型进行单点定位系统的演示，当所述汽车模型语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则所述汽车模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在所述教学终端设备显示相应的运动参数和运动轨迹，

所述北斗科普声光电演示设备对系统不定位状态演示：

运行部分卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述大卡车模型，当所述大卡车模型的指示灯为闪烁时，语音提示所述大卡车模型一直处于正在定位中。

进一步，所述北斗科普声光电演示设备对测向系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述轮船模型，当所述轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则所述轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动方向和运动轨迹。

所述北斗科普声光电演示设备对测姿系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述飞机模型，当所述飞机模型语音提示定位成功，所述飞机模型的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

进一步，所述北斗科普声光电演示设备对RTK系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述基站模型和所述拖拉机模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则所述拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹，

所述北斗科普声光电演示设备对CORS系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述基站模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述基站模型的指示灯以预设频率闪烁时，表示所述CORS系统构建完成，由所述教学终端设备显示整个CORS系统的拓扑结构图，所述基站模型的参数。

进一步，所述北斗科普声光电演示设备对北斗通信系统演示：

运行部分卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述机器人模型，等待所述机器人模型的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示准备就绪，演示所述北斗通信系统，由所述教学终端设备显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

进一步，所述教学终端设备为个人计算PC或移动终端。

根据本发明实施例的北斗科普声光电演示设备，通过搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航、北斗通信导航、RTK等方式，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。通过本发明可以完成北斗科普教育，了解位置信息在各领域中的应用，结合移动互联网实现各种应用场景。同时，使学生关注北斗产业的发展，为就业和升学提供更高的起点，充分激发学生的想象力和动手能力，培养学生的综合素质。

本发明另一方面的实施例提出一种北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，包括如下步骤：

步骤S1，配置演示设备及外部环境，包括：在总模型硬件托盘上搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口、语音播放设备；

步骤S2，所述通讯数据接口将来自所述电力控制系统的电力控制参数发送至所述电源适配器，将来自所述语音配置系统的语音配置参数发送至所述语音播放设备，将来自所述卫星控制系统的卫星参数发送至所述卫星轨道模型，将来自所述模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型和交通工具模型；

步骤S3，所述卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、语音播放设备判断接收到的参数是否正确，如果正确则执行步骤S3，否则返回步骤S2；

步骤S4，所述卫星轨道模型根据所述卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将所述卫星导航信号通过所述通信设备模型发送至所述交通工具模型，由所述交通工具模型根据所述卫星导航信号演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程；

步骤S5，所述语音播放设备根据所述语音配置参数在演示过程中进行语音解说；所述教学终端设备显示所述环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。

进一步，在所述步骤S4中，

对测向系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述交通工具模型中的轮船模型，当所述轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则所述轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动方向和运动轨迹。

对测姿系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述交通工具模型中的飞机模型，当所述飞机模型语音提示定位成功，所述飞机模型的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

进一步，在所述步骤S4中，

对RTK系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述通信设备模型中的基站模型和所述交通工具模型中的拖拉机模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则所述拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹，

对CORS系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述通信设备模型中的基站模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述基站模型的指示灯以预设频率闪烁时，表示所述CORS系统构建完成，由所述教学终端设备显示整个CORS系统的拓扑结构图，所述基站模型的参数。

根据本发明实施例的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，通过搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航、北斗通信导航、RTK等方式，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。通过本发明可以完成北斗科普教育，了解位置信息在各领域中的应用，结合移动互联网实现各种应用场景。同时，使学生关注北斗产业的发展，为就业和升学提供更高的起点，充分激发学生的想象力和动手能力，培养学生的综合素质。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的北斗科普声光电演示设备的结构图；

图2为根据本发明另一个实施例的北斗科普声光电演示设备的结构图；

图3为根据本发明一个实施例的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法的流程图；

图4为根据本发明另一个实施例的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种北斗科普声光电演示设备及组建演示方法，提供一种多元化多开放接口的科普和应用教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗卫星导航科普知识，和位置服务在各行各业的应用。

如图1所示，本发明实施例的北斗科普声光电演示设备，包括：语音播放设备1、教学终端设备2、总模型硬件托盘3、在总模型硬件托盘3上固定有环境模拟箱4、电源适配器5、卫星轨道模型6、通信设备模型7、交通工具模型8、通讯数据接口9和透明罩体(天空盒子)10，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台。

需要说明的是，本发明实施例的北斗科普声光电演示设备还配备有以下硬件：卫星信号发射指示灯、各种模型指示、定位指示灯、警示指示灯等设备，语音导航、语音提示、语音指示、命令下发、安全警示等设备，硬件安全栓、硬件包装箱、配套指南针10、罗盘11、北斗卫星信号接收设备、火箭推助力器、火箭发射防震器、火箭发射架固定栓、火箭发射器和声光电控制器。

具体地，电源适配器5与环境模拟箱4、卫星轨道模型6、通信设备模型7和交通工具模型8、通讯数据接口9相连，以根据来自通讯数据接口9的电力控制参数向环境模拟箱4、卫星轨道模型6、通信设备模型7和交通工具模型8进行供电；

通讯数据接口9与通信设备模型7、交通工具模型8、外部的电力控制系统、语音配置系统、卫星控制系统和模型控制系统相连，用于将来自电力控制系统的电力控制参数发送至电源适配器5，将来自语音配置系统的语音配置参数发送至语音播放设备1，将来自卫星控制系统的卫星参数发送至卫星轨道模型6，将来自模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型7和交通工具模型8。

在本发明的一个实施例中，通讯数据接口9包括：各模型的语音参数配置接口、导航语音的重定义配置接口、各模型的重定义配置接口、16.368M的中频输入接口、外部10M的参考时钟接口、运动模型的轨迹自定义配置接口、卫星轨道自定义参数配置接口、北斗通信的收发频率、声光电控制器的参数的配置和矫正接口和电力控制系统的参数的配置和矫正接口。

环境模拟箱4用于检测环境参数。例如：水面、室外景观、水纹、仿真流水、建筑、室外景观、绿色草皮、尼龙草、坪纸、林荫道、斑马线、桥梁、农作物等环境。

卫星轨道模型6用于根据卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将卫星导航信号通过通信设备模型7发送至交通工具模型8。具体地，卫星轨道模型6能够与实际卫星信号连接，通过在室内安装卫星导航信号模拟设备后将控制模型运动，设置不同的卫星参数查看卫星轨道模型的运动，并在教学终端设备2上展示载体和卫星的运动特征。

由交通工具模型8根据卫星导航信号演示导航、定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程。本发明能够实现北斗导航在行业中应用功能的演示：精准农业、测绘、应急救援、车辆监控、大坝检测等，从实际使用中感受北斗导航。

在本发明的一个实施例中，通信设备模型7包括：基站模型71、卫星模型72和火箭模型73。交通工具模型8包括：汽车模型81、轮船模型82、大卡车模型83、飞机模型84、机器人模型85和拖拉机模型86。采用上述模型形成一个模拟的北斗卫星导航系统，使得抽象的导航系统有模型可看、运动可查、理论可寻的北斗导航系统。

语音播放设备1用于根据语音配置参数在演示过程中进行语音解说。

教学终端设备2用于显示环境模拟箱4、电源适配器5、卫星轨道模型6、通信设备模型7、交通工具模型8、通讯数据接口9的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。在教学终端设备2上安装有显示统计用软件。其中，软件与硬件之间通过内部自定义的数据接口实现多系统、多设备的多元化统一接口界面，是软件硬件密切结合形成一种完成的多功能演示的北斗科普声光电演示系统，使科普教学过程实现简单和统一。

下面对本发明实施例的北斗科普声光电演示设备可实现演示进行说明：

(1)北斗科普声光电演示设备对单点定位系统演示：

运行卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行汽车模型81进行单点定位系统的演示，当汽车模型81语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则汽车模型81会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在教学终端设备2显示相应的运动参数和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，打开汽车模型进行单点定位系统的演示，当汽车模型语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则汽车模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在教学终端设备2的软件上显示相应的运动参数和运动轨迹。

(2)北斗科普声光电演示设备对系统不定位状态演示：

运行部分卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行大卡车模型83，当大卡车模型83的指示灯为闪烁时，语音提示大卡车模型83一直处于正在定位中。

具体地，使用声光电控制器打开1～2颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行大卡车模型，若干时间后，大卡车模型的指示灯一直处于闪烁状态，大卡车模型语音提示一直处于正在定位中。

(3)北斗科普声光电演示设备对测向系统演示：

运行卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行轮船模型82，当轮船模型82语音提示定位成功和轮船模型82两边的定位指示灯常亮时，则轮船模型82会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由教学终端设备2显示相应的运动方向和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行轮船模型，当轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，并可在教学终端设备2的软件上显示相应的运动方向和运动轨迹。

(4)北斗科普声光电演示设备对测姿系统演示：

运行卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行飞机模型84，当飞机模型84语音提示定位成功，飞机模型84的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由教学终端设备2显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行飞机模型，当飞机模型语音提示定位成功，两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则飞机模型会根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，并在教学终端设备2的软件上显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

(5)北斗科普声光电演示设备对RTK系统演示：

运行卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行基站模型71和拖拉机模型，当基站模型71语音提示准备就绪和指示灯常亮时，拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，打开基站模型和拖拉机模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则拖拉机模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在教学终端设备2的软件上的稻田场景中显示运动轨迹，场景为了更好体现在精准农业中使用，其运动速度会很慢，有时候会出现类似卡死或不运动的现象，请放大缩放比例或耐性等待。

(6)北斗科普声光电演示设备对CORS系统演示：

运行卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行基站模型71，当基站模型71语音提示准备就绪和指示灯常亮时，基站模型71的指示灯以预设频率闪烁时，表示CORS系统构建完成，由教学终端设备2显示整个CORS系统的拓扑结构图和基站模型71的参数。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，允许五个基站模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，五个基站模型的顶部绿色指示灯一秒闪烁一次时，代表一个完整的CORS系统已经构建完成。教学终端设备的软件上会显示整个CORS系统的拓扑结构图，并显示五个基站的参数。其中，CORS系统主要是在桥梁测绘、大坝检测等广泛应用。

(7)北斗科普声光电演示设备对北斗通信系统演示：

运行部分卫星模型72，等待卫星模型72语音提示设备正常和卫星模型72的指示灯不再闪烁，运行机器人模型85，等待机器人模型85的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示准备就绪，演示北斗通信系统，由教学终端设备2显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

具体地，使用声光电控制器打开一颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行机器人模型，等待机器人模型的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示已准备就绪，则可演示北斗通信系统的演示，并可在教学终端设备2的软件上显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

在本发明的一个实施例中，教学终端设备2为个人计算PC或移动终端。

根据本发明实施例的北斗科普声光电演示设备，通过搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航、北斗通信导航、RTK等方式，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。通过本发明可以完成北斗科普教育，了解位置信息在各领域中的应用，结合移动互联网实现各种应用场景。同时，使学生关注北斗产业的发展，为就业和升学提供更高的起点，充分激发学生的想象力和动手能力，培养学生的综合素质。

如图3所示，本发明实施例还提出一种北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，包括如下步骤：

步骤S1，配置演示设备及外部环境，包括：在总模型硬件托盘上搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口、语音播放设备。

首先，在总模型硬件托盘上搭建环境模拟箱，安装天空盒子并固定相应的安全栓，搭建卫星轨道模型并固定相应的安全栓，安装调试电力控制系统并连接各设备和模型，在卫星模型，火箭模型，汽车模型，轮船模型、拖拉机模型上安装指定的指示灯、语音设备，在机器人模型上模拟北斗通信系统，搭建配置基站和CORS系统，搭建火箭发射塔和火箭模型，调试声光电控制器，安装总模型的指南针和罗盘，配置相应模型的北斗卫星信号接收设备。

步骤S2，通讯数据接口将来自电力控制系统的电力控制参数发送至电源适配器，将来自语音配置系统的语音配置参数发送至语音播放设备，将来自卫星控制系统的卫星参数发送至卫星轨道模型，将来自模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型和交通工具模型。

步骤S3，卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、语音播放设备判断接收到的参数是否正确，如果正确则执行步骤S3，否则返回步骤S2。

步骤S4，卫星轨道模型根据卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将卫星导航信号通过通信设备模型发送至交通工具模型，由交通工具模型根据卫星导航信号演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程。

需要说明的是，每一种场景演示前，首先要打开电力控制系统，环境模拟箱和天空盒子，确保各模型的指示灯和语音设备正常，确保声光电控制器可正常使用。以上准备完毕之后，即可使用声光电科普演示设备。

对单点定位系统演示：

运行卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行汽车模型进行单点定位系统的演示，当汽车模型语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则汽车模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在教学终端设备显示相应的运动参数和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，打开汽车模型进行单点定位系统的演示，当汽车模型语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则汽车模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在教学终端设备的软件上显示相应的运动参数和运动轨迹。

对不定位系统演示：

运行部分卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行大卡车模型，当大卡车模型的指示灯为闪烁时，语音提示大卡车模型一致处于正在定位中。

具体地，使用声光电控制器打开1～2颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行大卡车模型，若干时间后，大卡车模型的指示灯一直处于闪烁状态，大卡车模型语音提示一直处于正在定位中。

对测向系统演示：

运行卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行轮船模型，当轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由教学终端设备显示相应的运动方向和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行轮船模型，当轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，并可在教学终端设备的软件上显示相应的运动方向和运动轨迹。

对测姿系统演示：

运行卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行飞机模型，当飞机模型语音提示定位成功，飞机模型的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由教学终端设备显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁。运行飞机模型，当飞机模型语音提示定位成功，两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则飞机模型会根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，并在教学终端设备的软件上显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

对RTK系统演示：

运行卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行基站模型和拖拉机模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，打开基站模型和拖拉机模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则拖拉机模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在教学终端设备的软件上的稻田场景中显示运动轨迹，场景为了更好体现在精准农业中使用，其运动速度会很慢，有时候会出现类似卡死或不运动的现象，请放大缩放比例或耐性等待。

对CORS系统演示：

运行卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行基站模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，基站模型的指示灯以预设频率闪烁时，表示CORS系统构建完成，由教学终端设备显示整个CORS系统的拓扑结构图，基站模型的参数。

具体地，使用声光电控制器打开四颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，允许五个基站模型，当基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，五个基站模型的顶部绿色指示灯一秒闪烁一次时，代表一个完整的CORS系统已经构建完成。教学终端设备的软件上会显示整个CORS系统的拓扑结构图，并显示五个基站的参数。其中，CORS系统主要是在桥梁测绘、大坝检测等广泛应用。

对北斗通信系统演示：

运行部分卫星模型，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行机器人模型，等待机器人模型的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示准备就绪，演示北斗通信系统，由教学终端设备显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

具体地，使用声光电控制器打开一颗卫星，等待卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行机器人模型，等待机器人模型的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示已准备就绪，则可演示北斗通信系统的演示，并可在教学终端设备的软件上显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

步骤S5，语音播放设备根据语音配置参数在演示过程中进行语音解说；教学终端设备显示环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。

图4为根据本发明另一个实施例的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法的流程图。

步骤S401，搭建环境设备。

步骤S402，配置透明罩体(天空盒子)。

步骤S403，配置电力控制系统。

步骤S404，配置卫星模型、火箭模型机器人模型、飞机模型、拖拉机模型、基站模型、汽车模型、轮船模型和大卡车模型。

步骤S405，配置通讯数据接口。

步骤S406，将配置参数发送至一个模型。

步骤S407，由该模型检测配置参数是否正确，如果正确，则执行步骤S408，否则返回步骤S406。

步骤S408，如果判断配置参数正确，则演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程。

步骤S409，显示演示过程中的各项数据，例如运动参数和运动轨迹。

步骤S410，判断是否切换系统，如果是，则执行步骤S406，切换至其他模型、设备或系统进行演示，否则结束。

根据本发明实施例的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，通过搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，模拟各种定位、导航、北斗通信导航、RTK等方式，模拟效果完整逼真，使人感觉身临其境更有意义的科普教学平台，以生动形象的演示平台向大众演示北斗羲和卫星导航科普知识，位置服务在各行各业的应用。通过本发明可以完成北斗科普教育，了解位置信息在各领域中的应用，结合移动互联网实现各种应用场景。同时，使学生关注北斗产业的发展，为就业和升学提供更高的起点，充分激发学生的想象力和动手能力，培养学生的综合素质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (10)

1.一种北斗科普声光电演示设备，其特征在于，包括：语音播放设备、教学终端设备、总模型硬件托盘、在所述总模型硬件托盘上固定有环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口和透明罩体，构成模拟的北斗卫星导航系统及外围环境，其中，

所述电源适配器与所述环境模拟箱、卫星轨道模型、通信设备模型和交通工具模型、通讯数据接口相连，以根据来自所述通讯数据接口的电力控制参数向所述环境模拟箱、卫星轨道模型、通信设备模型和交通工具模型进行供电；

所述通讯数据接口与所述通信设备模型、交通工具模型、外部的电力控制系统、语音配置系统、卫星控制系统和模型控制系统相连，用于将来自所述电力控制系统的电力控制参数发送至所述电源适配器，将来自所述语音配置系统的语音配置参数发送至所述语音播放设备，将来自所述卫星控制系统的卫星参数发送至所述卫星轨道模型，将来自所述模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型和交通工具模型；

所述环境模拟箱用于检测环境参数；

所述卫星轨道模型用于根据所述卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将所述卫星导航信号通过所述通信设备模型发送至所述交通工具模型，由所述交通工具模型根据所述卫星导航信号演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程；

所述语音播放设备用于根据所述语音配置参数在演示过程中进行语音解说；

所述教学终端设备用于显示所述环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。

2.如权利要求1所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，

所述通信设备模型包括：基站模型、卫星模型和火箭模型；

所述交通工具模型包括：汽车模型、轮船模型、大卡车模型、飞机模型和机器人模型。

3.如权利要求2所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，所述北斗科普声光电演示设备对单点定位系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述汽车模型进行单点定位系统的演示，当所述汽车模型语音提示定位成功和定位指示灯常亮，则所述汽车模型会根据预先设置的轨迹进行语音导航，并在所述教学终端设备显示相应的运动参数和运动轨迹，

所述北斗科普声光电演示设备对系统不定位状态演示：

运行部分卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述大卡车模型，当所述大卡车模型的指示灯为闪烁时，语音提示所述大卡车模型一直处于正在定位中。

4.如权利要求2所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，

所述北斗科普声光电演示设备对测向系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述轮船模型，当所述轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则所述轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动方向和运动轨迹。

所述北斗科普声光电演示设备对测姿系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述飞机模型，当所述飞机模型语音提示定位成功，所述飞机模型的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

5.如权利要求2所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，

所述北斗科普声光电演示设备对RTK系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述基站模型和所述拖拉机模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则所述拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹，

所述北斗科普声光电演示设备对CORS系统演示：

运行所述卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述基站模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述基站模型的指示灯以预设频率闪烁时，表示所述CORS系统构建完成，由所述教学终端设备显示整个CORS系统的拓扑结构图，所述基站模型的参数。

6.如权利要求2所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，

所述北斗科普声光电演示设备对北斗通信系统演示：

运行部分卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述机器人模型，等待所述机器人模型的两个眼睛的指示灯常亮时，语音提示准备就绪，演示所述北斗通信系统，由所述教学终端设备显示北斗通信系统收发的数据和数据传输频率。

7.如权利要求1-6任一项所述的北斗科普声光电演示设备，其特征在于，所述教学终端设备为个人计算PC或移动终端。

8.一种北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，配置演示设备及外部环境，包括：在总模型硬件托盘上搭建环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口、语音播放设备；

步骤S2，所述通讯数据接口将来自所述电力控制系统的电力控制参数发送至所述电源适配器，将来自所述语音配置系统的语音配置参数发送至所述语音播放设备，将来自所述卫星控制系统的卫星参数发送至所述卫星轨道模型，将来自所述模型控制系统的模型控制参数分别发送至对应的通信设备模型和交通工具模型；

步骤S3，所述卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、语音播放设备判断接收到的参数是否正确，如果正确则执行步骤S3，否则返回步骤S2；

步骤S4，所述卫星轨道模型根据所述卫星参数与实际的导航卫星进行通信接收卫星信号，并根据该卫星信号生成卫星导航信号，将所述卫星导航信号通过所述通信设备模型发送至所述交通工具模型，由所述交通工具模型根据所述卫星导航信号演示定位、测姿、侧向、实时动态差分法RTK、连续运行卫星定位服务综合系统CORS、北斗通信、授时过程；

步骤S5，所述语音播放设备根据所述语音配置参数在演示过程中进行语音解说；所述教学终端设备显示所述环境模拟箱、电源适配器、卫星轨道模型、通信设备模型、交通工具模型、通讯数据接口的参数，以及演示过程中的运动参数和运动轨迹。

9.如权利要求8所述的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，其特征在于，在所述步骤S4中，

对测向系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述交通工具模型中的轮船模型，当所述轮船模型语音提示定位成功和轮船模型两边的定位指示灯常亮时，则所述轮船模型会根据预先设置的轨迹和方向进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动方向和运动轨迹。

对测姿系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述交通工具模型中的飞机模型，当所述飞机模型语音提示定位成功，所述飞机模型的两个机翼、机头定位指示灯常亮时，则根据预先设置的轨迹、方向、姿态进行语音导航，由所述教学终端设备显示相应的运动姿态、运动方向和运动轨迹。

10.如权利要求8所述的北斗科普声光电演示设备的组建演示方法，其特征在于，在所述步骤S4中，

对RTK系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述通信设备模型中的基站模型和所述交通工具模型中的拖拉机模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述拖拉机模型语音提示定位成功、基站连接成功和定位指示灯常亮时，则所述拖拉机模型根据预先设置的轨迹进行语音导航，并可在软件上的稻田场景中显示运动轨迹，

对CORS系统演示：

运行所述通信设备模型中的卫星模型，等待所述卫星模型语音提示设备正常和卫星模型的指示灯不再闪烁，运行所述通信设备模型中的基站模型，当所述基站模型语音提示准备就绪和指示灯常亮时，所述基站模型的指示灯以预设频率闪烁时，表示所述CORS系统构建完成，由所述教学终端设备显示整个CORS系统的拓扑结构图，所述基站模型的参数。