MATLAB基于地磁与GPS组合的弹丸滚转角测量仿真(6)
设地面坐标(x’,y’,z’),对应的地心坐标系下坐标为（x,y,z），该点的经纬度为（B,L），该点的到地心的距离为H，则它们之间的转换方程为：
（3.10）
本课题出于模拟的简单性，将纬度B等效于地面坐标原点与地心连线与地球赤道平面的夹角，对于进一步模拟的真实性，可以参考《一种由地心直角坐标到大地坐标的直接转换》一文。[24]
4 GPS和地磁测量硬件电路设计
4．1 GPS硬件电路
考虑GPS技术的应用已经相当成熟，在实验过程中可以用已经成熟的产品。在本课题用了CSN50作为GPS的硬件测试电路
4.1.1 CSN50的介绍
将CNS50作为基于GPS的硬件系统设计的信号接收模块如图所示。该模块由OLinkStar公司自主设计和研发实现了射频、基带、导航解算一体化软硬件设计，卫星信号快速捕获，接收机快速启动输出速率更快，可以预先装载星历，除此之外还具有体积小、功耗低、高动态、抗高过载以及可靠性高等诸多优点
在CNS50模块的设计中采用了NAVCORE-S三系统兼容卫星导航接收机芯片，它能够选择接收BD、GPS或GLONASS导航卫星信号，实现精确的三文定位、三文测速、精确授时。
NAVCORE-S芯片具有定位精度高、启动时间短、可靠性高的特点；同时尺寸小、重量轻、功耗低，可适应多种载体需要；兼容市场主流低功耗RF芯片。可以选择支持北斗二号/GPS/GLONASS 任意一个星座；采用高速信号处理引擎技术，满足高性能应用各项指标要求；热启动1 秒、冷启动<35 秒，重捕获<1 秒；高性能架构的双32 通道设计，快速捕获卫星信号；单点定位精度5 米，差分定位精度0.5 米；其外形如图4.1所示。
图4.1 NAVCORE-S芯片
4.1.2 CSN50的主要性能指标
表4.1 CNS50-GPS技术指标：
特征 性能参数
接收信号 GPS L1, 1575.42MHz
通道数 并行32通道
定位更新率（可定制） 1Hz, 5Hz
水平位置精度 5米（CEP）
伪距差分精度 0.5米（CEP）
速度精度 0.1 米/秒（RMS）
1PPS输出（可选） 50纳秒（RMS）
重捕获时间 <1秒（平均）
热启动时间 1秒（平均）
温启动时间 30秒（平均）
冷启动时间 35秒（平均）
功耗 1.0W
工作温度 -40°C 至 +85°C
存储温度 -55°C 至 +85°C
尺寸 52 x 38 x 10.1mm
重量 24g（含屏蔽罩）
由上表可知CNS50的速度精度为0.1m/s,满足本课题所需的精度要求。
4．2 地磁测量硬件电路
地磁测量硬件电路可以采用较为成熟可靠的地磁传感器芯片，本课题选用了HMC5883L进行硬件电路设计。
4.2.1 HMC5883L的介绍
霍尼韦尔HMC5883L 是一种表面贴装的高集成模块，并带有数字接口的弱磁传感器芯片，应用于低成本罗盘和磁场检测领域。HMC5883L包括最先进的高分辨率HMC118X系列磁阻传感器，并附带HONEYWELL公司专利的集成电路包括放大器、自动消磁驱动器、偏差校准、12位的数模转换器、简易的I2C系列总线接口，内部结构如图4.2所示。
图4.2 HMC5883L内部结构图
其技术相对成熟、且有成本低、性能稳定的特点，适合实验应用，芯片如下图所示。
图4.3 HMC5883L芯片图
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