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(1)gps技术在测量方面提供了较高的精确率,使效率以及质量得到很大的提高。GPS在测量方面的技术不仅仅能够给工程建设带来更方便快捷的操作,而且在时间上也能大量节省时间,在三维坐标以及速度上,也得到了很大的帮助,不仅对于导航时候能够起到作用,而且在测试时间以及速度测试之间也得到了很方便的操作。目前随着社会的发展,科技的不断进步,GPS的技术已经越来越发展完善,对于各方面行业,特别是在测量行业上,更是显示出GPS的优势,技术上的优势已经不仅仅只限制于建设工程,而且还能广泛运用到海洋上、航空摄影上、以及地面测量上等各行业的测量上。(2)GPS测量技术的定位精准。GPS在测量方面的技术不仅仅能够给建设工程施工过程带来更方便快捷的操作,而且还能在测量过程中运用定位技术,在50千米下的基线当中,就能到1×10–6到2×10–6的准确定位,当基线在100千米到500千米之间,定位依然能够准确的达到10-6到10-7,由于社会不断发展带动着科学发展,即使在1000千米以上的基线,GPS的定位技术依然能够维持在10-8左右,GPS在测量方面的技术所表现出来的精准度能够达到几乎完美,没有出现错误,对于建设工程所需要的要求更是很好的达到。(3)GPS在自动化以及智能化方面的操作性能特点。GPS测量方面操作在建设工程实际运用当中,不仅仅能够带来高精准度的测量,而且还能实现一定程度的自动化操作,给建设工程带来更便利的操作,使用人员根据气象采集数据,并且安装好开关的仪器,以及进行监测工作就可以做到一定程度的自动化操作,运用起来也是非常简单便利。例如在建设工程当中采用观测以及卫星捕捉系统等工作实现自动化,观测结束之后使用人员只需要把电源关闭,就很完好无损的把收集的数据进行接受并且保存。不仅仅能够给操作员带来非常便利的操作,而且在操作上GPS能够给建设工程的施工带来更高的工作效率,精准度也随着提高,对于建设工程中GPS的自动化操作是有着一个举足轻重的作用的。
2在实际操作过程中,工程测绘对于GPS测量技术的需求
在码头以及海港的建设工程施工过程当中,缺少不了水下地形图。并且在进行建设工程测绘当中,不仅要给测量的位置进行一个三维定位,而且还需要进行一个水深的测试。水深测试的主要使用的仪器是采用测深仪,并且在测量的过程当中要根据超声波的工作原理来进行测量具体水深。在水深测量的过程当中,不仅要同步进行着使用潮位仪进行测量,这样才能得到更为精准的数据进行测量,最后得出较为精准的水下地形深度的数据。传统手段是根据位置所需的要求进行采样测量,经过经纬仪以及应答器等设备进行测量,这些设备操作要求不仅高,而且极其复杂,在使用过程中会出现很多没必要的错误。但是随着GPS的出现,其实时的三维定位技术解决了位置测量方面的大量问题,能够更大比例的进行水下测量,而且效率以及质量方面也得到了很大的提高,并且通过测深仪以及一系列测量设备的共同测量之下,建立起了一个相对更为精准的一个测量系统。
3GPS操作上所需注意并且了解的问题
对于GPS的实际使用过程中,或多或少在操作上会存在一些问题需要我们去了解注意,所以在操作过程当中需要使用员工仔细的检查一下作业,确确实实的了解好每一道工序,并且将失误的可能性降到最低。并且在建设工程施工当中也会对员工有一定的要求,要求的员工也是必须要有责任心以及上进心,不仅仅要对公司负责,更重要的是对自己工作负责。所以在新员工上岗之前必须要进行一系列的培训教育,让整个建设工程尽量的按照预期的发展而进行下去。因为GPS所测量出来的数据以及测绘技术准确率要求是非常高的,如果当中有一丝丝的差错可能会导致整个建设工程会出现极大的麻烦。所以必须要让员工了解每一个操作的步骤,而且经过反复练习,在每一个工序中都要经过细心的检查,做到尽量减少差错的出现。并且公司也应该为员工的安全负责任,必须为员工买一份安全保险,并且进行科学性的管理,进行科学性的工作以及休息,让建设工程施工的员工得到一定的调节,发挥出更好的工作效率以及更大的质量,让建设工程跟预期一样完美的完成。
2高层建筑施工GPS测量技术
2.1测点选择
与其他几种高层建筑施工的测量技术相比,GPS最大的优势在于观测点之间不要求互相通视,并且测量网图形结构比较灵活,测点选择工作更加简单,可以按照以下几点选取原则选择。减少电磁场干扰点位应该选择在远离大功率无线电发射源的位置,要远离电视台、微波站等地,距离不小于200m的测点定位不能靠近高压线,距离不得小于50m的测点要远离焊接场地和焊机。远离电磁波大面积反射介质点位不能设置在大面积水域或对电磁波反射、吸收强烈的物体附近,以削弱路径效应的影响。易于设备安装点位需要设置在接收设备易于安装、视野开阔并且目标明显的位置。将其布置在即成建筑物或者高层建筑操作层上是比较理想的。与此同时,要保障视场周围15°以上无障碍物,防止信号被吸收或遮挡。方便交通测点要尽量设置在交通方便的位置,便于与其他测量设备联合定位。选点技术人员在选择点位时要踏勘,按照实地规程选点定位。如果需要进行水准联测时,要实地踏勘水准路线。基础稳定测点要有稳定的地面基础,以保证其具有良好的稳定性和接收设备的完好度。只有它符合要求后,才能投入测量工作中。
2.2标志设定
高层建筑施工测量需要设置明显、精确的标志,标志要明显可见,并且要有效利用它,尤其是在施工场地外的测点,要格外注意相关标志不能在施工期间被破坏。测点名称需要在与施工单位沟通之后确定,以便保护标志,防止施工期间场内外的施工人员对其造成破坏。标志要设置在不受影响的位置,还要有专人保护,并要在工程结束之后填写相关的技术资料。
2.3测量精度设计
高层建筑施工GPS测量精度的设计,按照水平距离和精度可划分为二、三、四核一,二级。因为高层建筑GPS网中,相邻测点之间的距离通常都超过了1km,所以,属于二级测量。GPS测量精度是GPS网络测量中非常关键的量,精度级别对GPS网点布置方案、观测计划和数据处理有非常大的影响。如果高层建筑的边长在200m以内,那么,边长误差应该在20mm内。在实际选用中,还要考虑工程人力、物力、财力等情况,但也不能忽略建筑施工企业的生产规模和作业经验。
2.4测点天线安装
正常的测点天线应该设置在三角架上,并在安置标志中心上方对中,同时,整平天线基座上的圆水准气泡。一些特殊测点的天线可能需要设置在三角点基板或者回光台上,这就需要将觇标顶部拆除,减少信号的遮挡。如果觇标顶部不能拆除而将接收天线设置在标架内,就会导致信号不连续。此时,可以进行偏心观测,在距三角点100m以内的位置,可以采用解析法测定归心元素。将天线定向标志线指向整备,考虑到磁偏角,减弱相位中心偏差,天线定向误差要按照定位精度确定,同时,底盘要接地,避免出现雷击天线。遇到恶劣天气,比如风天,在高度较高、风力较强的测点,比如建筑物施工层,需要从3个方向固定天线,避免它倒地。圆盘天线120°间隔3个方向量取天线高度,控制误差在3mm内,要取其3次结果的平均值记录到测量手簿中。在高层建筑施工中,可以不观测气象要素,但是要做好相应的记录。
2.5测量
GPS观测作业的关键工作是接收GPS卫星信号,并实现跟踪、处理,从而获得施工测量需要的定位信息和观测数据。天线安置完毕后,在离开天线的适当位置或者建筑物上,就可以安放GPS接收机,接通接收机、电源、天线、控制器电缆,预热和静置之后启动接收机,就可以开始观测。接收机锁定卫星记录数据之后,观测员就可以开始输入和查询相关数据。在掌握相关操作系统前不能进行数据操作,并且在测量过程中不能随意设置参数。只有保证外界电源电缆和天线等连接无误之后才能够接通电源,接收机开机。开机后,接收机的相关指示和仪表显示正常后才可以设置参数和自检。接收机开始正常工作、接收相关测量数据之后,要注意查看卫星数量、信号、定时定位结果等。在一个观测时段中,不能关闭又重新启动接收机,也不能改变卫星高度角和天线的位置,不能执行数据采样间隔和关闭文件、删除等操作。
GPS是美国建立的高精度全球卫星定位导航系统,在陆地、海洋、航空和航天等领域有着广泛的应用。而高动态GPS接收机则可应用于导弹、卫星、飞机导航等许多场合,但由于高动态GPS接收机涉及军工等敏感领域,故国外的相关技术或产品对我国是封锁的,有关高动态的核心解决技术在各种文献中也见之甚少,相关技术必须自主开发。
GPS接收机的实时动态性能、定位精度以及功能的丰富性与其所选用的CPU性能有很大关系。具有较大动态范围的接收机的实时运算量大、刷新速度高,对微处理器提出了更高的要求,即接收机应具有较高的数字信号处理能力。DSP芯片具有适合于数字信号处理的软件和硬件资源,它运算速度快、接口方便、编程方便、稳定性好、精度高、集成方便,可用于复杂的数字信号处理算法。因此笔者的GPS接收机使用DSP芯片作为中央处理器。在此基础上,采用一系列的算法,如利用接收机原始的伪距和伪距变化率进行GPS/INS组合算法和抗多径算法及设计新的载波跟踪环路等,提高接收机的抗干扰和动态性能及定位精度。
1接收机的结构设计
采用相关接收技术的GPS接收机一般可以分为三个功能模块:射频前端模块,信号处理模块和应用处理模块,如图1所示。高动态GPS接收机组成与其类似,关键在于信号处理模块具有快速捕获功能和较大的捕获、跟踪带宽。
信号处理模块的主要功能是对信号进行捕获、跟踪、解扩、解调等,提取观测量和导航电文数据。GPS扩频信号的解扩一般通过相关接收技术完成,信号处理模块的核心就是相关器。多通道接收机一般采用多通道相关器实时地跟踪4颗或4颗以上的卫星信号。
以GP2010、GP2021芯片组作为接收前端和相关器,GP2021由时基产生电路、地址译码器、状态寄存器及12通道独立跟踪模块等组成。其中每一独立跟踪模块包含载波DCO、码DCO、相关器和相应的载波整周计数器、码相位和历元计数器等。相关器还提供了一个5.714MHz时钟给GP2010,对GP2010的4.309MHz信号进行欠采样,得到1.405MHz的中频数字信号。GP2010输出中心频率为1.405MHz的中频信号给GP2021。GPS接收机前端和相关器如图2所示。
根据DSP芯片运算速度、价格、软硬件资源、运算精度、开发工具、功耗等因素,以TI公司的32位DSP芯片TMS320VC33作为中央处理器进行GPS信号处理和定位求解。其运算速度为75MIPS,单指令周期为13ns,内置1.1MbitRAM,由0.18μmCMOS工艺制造。
DSP功能包括信号收集处理、GP2021硬件控制、相位跟踪和导航数据解调环路、GPS导航电文提取、电文推算、导航定位求解等[1](见图3)。
信号收集处理主要完成从相关器输入正交、同相超前和滞后通道的相关积分值,根据这些积分值实现码环、载波环捕获和跟踪过程中的判决和滤波等功能[2]。
GP2021硬件控制主要完成码环、载波环路的闭合控制过程。根据相位跟踪环路和码环、载波环路输出的控制量动态地调节GP2021的码DCO和载波DCO中的值,实现数据解调。
相位跟踪和导航数据解调环路是载波跟踪环路的最后一个环节,由它实现载波相位的抽取和数据解调。
接收机充分利用DSP处理器的功能,将以上软件都集中在一片DSP处理器中运行。DSP芯片的高速运算性能使得部分硬件功能软化,大大缩小了接收机的体积,同时增强了系统的灵活性。
在码和载波跟踪环路中,许多地方使用了数字滤波器。由于TMS320VC33计算精度很高,可以实现幅频特性很陡直的滤波器,完成带宽很窄的滤波。另外,DSP在进行数字信号处理过程中,仅受量化误差和有限字长影响,在处理过程中不引入其他噪声影响,有较高的信噪比。而这些正是笔者跟踪环路、跟踪频率斜升信号所必须的。同时,用DSP软件编程实现数字滤波,只需修改编程过程中的几个设计参数,就能灵活方便地实现不同性能的滤波器,从而改变跟踪环路的环路特性,为环路的调试带来极大的便利和灵活性。
2动态GPS接收机关键技术研究
(1)实时有效的GPS星的历书的推算:为快速捕获信号,快速地定位,缩短冷启动时间,必须保证实时有效的GPS星的历书的存在。卫星的最新历书直接由用户根据较早的星历导出,通过外推得到冷捕搜星时刻的有效数据。现在,经过对间隔一个月的星历进行推算,GPS星轨道长半径α、偏心率e、轨道面倾角i、轨道准经度Ω0、轨道近地点角矩ω、平近点角M、星钟参数af0、af1都可达到相当的精度,其中a、e、i的值变化不大,同时设6个摄动修正参数为零。这样,就可得间隔一个月后的历书。
t1时刻
af0=:0.596651807427D-04af1=0.579802872380D—11
t1+30天时刻
af0=0.724918209016D-04af1=0.477484718431D-11
t1+30天时刻的推算结果
afo=0.7237169739D-04af1=0.4706628D-11
t1时刻t1+30天时刻
Ωt1=-2.09716567564Ω0t2=-2.72117917258
ωt1=-1.71643691820ωt2=-1.67529031669
Mot1=3.08373107049Mot2=-2.08799859062
由toe1,时刻的星历可推算出toe2时刻的星历
计算得出Ω1ot2=-2.720653,ωt2=-1.666083,
Mlot2=-2.085210
(2)时钟特性对高动态接收机的动态性能影响的研究:时钟特性(频率飘移和老化率)对高动态接收机的动态性能有较大的影响,在高动态接收机中必须予以考虑并尽量消除之。其中,频率飘移的消除大约可以使冷启动时间缩短60s。
(3)高加速度下的载波跟踪环路的研究:为检测高动态GPS信号,需要设计码环及载波环的捕获与跟踪数字系统。当使用对信号同时进行时域(码相位)和频域(多普勒频移)的二维搜索从而对载波多普勒频移逐次逼近扫描的串行搜索法时,在高动态下,由于码的捕获是分频段进行的,载波跟踪环路对码跟踪环路提供速度辅助,且由于码的跟踪是在频率误差范围500Hz以内进行的,一定范围内的高加速度引起的频率变化率对码的捕获和跟踪影响不大,环路失锁首先从载波跟踪环路开始。同时,一定范围内的高速度只影响频率捕获所涉及到的频段数而对频率跟踪影响不大。因此,在高动态下,在CPS信号的码跟踪和载波捕获与跟踪问题中解决在高加速度下的载波跟踪问题具有十分重要的意义。需设计出具有较大动态范围的载波跟踪相关算法。该算法应同时兼顾在高加速度和高加速度环境下的环路工作特性。
现在,笔者已设计出具有较大动态范围的载波跟踪环路,并使用在接收机中,但环路的各项具体指标正在测试中。接收机载波跟踪模块工作流程图如图4所示。
(4)对原低动态接收机的相位跟踪环路的改进。四项鉴频器和叉积鉴频器实现精确的频率跟踪,相位跟踪和导航数据解调环路是载波跟踪环路的最后一个环节,由它来实现载波相位的抽取和数据解调。到叉积鉴频器时只能实现码锁定、载波锁定。位同步和帧同步状态只有在相位跟踪和导航数据解调环路正确工作后才可实现。而只有当帧同步(即数据可以正确解调下来并实现帧同步)后,接收机才可得到正确的伪距。此后建立导航定位方程组并准确定位。故而,如相位跟踪和导航数据解调环路不能正常工作,接收机将不能定位。适当扩大载波跟踪环路等效噪声带宽BLF,跟踪精度降低,载波跟踪环路产生的各项误差会反应到相位跟踪环路,但捕获时间缩短且锁相环的动态范围会得到改善;同时,对于相位跟踪环路,由于它的线性牵引有效范围有限,如果可以扩大这个范围,则可补偿由于变宽而对相位跟踪环路造成的影响,同时增加相位跟踪环路对载波跟踪环路补偿作用的范围,从而改善在高加速度下载波跟踪性能。
(5)辅助跟踪环路的设计:信号一旦非正常失锁如何快速重新捕获,还必须结合GPS星历进行辅助跟踪环路的设计。
(6)冷启动算法的设计:当接收机无历书存储或由于长时间未开机造成历书无效时接收机开机即处于盲捕状态。而历书预报误差较大时,接收机将花费较长时间进行GPS星的捕获和星历下传后才可准确定位。而准确的轨道参数和星钟参数推算并辅之以合理的冷启动搜星算法则可使接收机快速定位。对接收机接收到的GPS信号的载波多普勒频移进行了分析并给出其各组成部分的计算公式,同时根据实验结果对各组成部分对接收机星捕获占用时间的影响进行了分析,提出了通过消除接收机时钟频率漂移并辅之以有效历书推算的新的冷启动算法,大大缩短了高动态GPS接收机冷启动的时间。在静止的接收机中预先输入接收机本地概略地址和时间的情况下,冷启动时间缩短至25s以内。
3实验
时间:2003.9.5~9.27
接收机状态:静止,接收机预先输入接收机本地概略地址和时间,有历书推算:
星号15262129
接收机测得的多普勒频移值7320257941202381
推算得到的多普勒频移值7201256643562210
程序设置的多普勒频移值7201256643562210
2中心服务器通道管理软件
中心服务器通道管理软件包括数据转发模块、系统设置模块、数据库模块、下位机管理模块通信协议栈模块、数据加密模块以及GPRS通信模块通道管理软件是目前所有电网调度自动化系统中的通信方式与通信规约的集成所在。其中通道管理软件每个模块都有各自的功能,系统设置模块主要是拥有用户权限管理、用户注销以及更改用户等功能系统设置在数据库中保存;数据库模块由系统配置库、报表库以及采集转发数据库三个子库组成,而系统配置库又包括系统设置库、下位机信息库以及通信协议栈库三个子库;每个子库又都有不同的模块来组成,每个模块都有其各自的作用,这里就不再进行一一的描述了。
3GPRS的安全性分析
3.1GPRS所采用的安全措施
与固定网络相比,无线网络在安全性方面做得还不够到位,为了使这种状况得到改善,对用户的传输信息进行保密,GPRS采用了GSM中大量的安全保证措施。
(1)为了不让未注册的用户接入,GPRS采用了GSM的移动终端鉴别方法进行加密,从而对SIM卡的有效性进行确认。
(2)运营商和用户首先商量好使用GPRS服务的区域,一旦离开这个区域就不能享受一定级别的QOS这是接入控制。
(3)由于GPRS中的所有安全功能都与SIM卡有关,所以对SIM卡进行了独特的设计,想要对其进行复制或伪造都是很难的,从而为网络以及用户的安全提供了可靠保障。根据对GPRS四点安全机制的描述不难看出,在GPRS的安全性已经能使电力系统的相关应用要求得到满足,最重要的就是对SIM卡的安全保护,确保用户信息不被泄露;除此之外GPRS本身也有不足之处,不能确保用户连接的GPRS网络都是真实的。
3.2应用GPRS的安全性建议
根据GPRS的变电站自动化监控系统情况,不光要在GPRS本身安全机制上作改变,还要加强应用层的安全保护。
(1)采用APN接入方式,利用SIM卡的唯一性来进行保护,只有是规定的SIM卡手机号才能访问,在移动终端与数据中心采用专门的APN进行无线网络接入,普通手机做不到。
(2)使用V.25协议的点对点传输方式。从调度自动化系统所处的位置来看,为了安全性考虑其不能采用TCP/IP网络与其他分区直接相连。利用V.25协议的点对点传输方式,不仅使调度自动化系统与外部公网的网络有所区分,而且这样是符合国家经济贸易委员会第30号令《电网和电厂计算机监控系统及调度数据网络安全防护规定》,同时也满足了电力系统二次安全防护的分区要求。
4GPRS技术特点
GPRS的分组交换技术与以前的GSM拔号方式的电路交换数据传送方式相比有许多优点,例如:(1)高速率。GPRS在理论上的最高速率能够达到171.2kbit/s。相比于现有的电路交换数据服务与短消息服务GPRS虽不能分配所有的时隙给数据服务但相比之下已有非常大的优越性。除此之外,与电路交换数据服务按连接时长计费法GPRS按数据通信量进行计费比较,后者更能享受实惠。(2)永远在线。无论是发送或者接收信息,GPRS能够立刻连接起来在无线信道内。当用户一直处在在线状态的时候,用户可以更快的进行连接不再需要复杂的程序。(3)费用低廉。GPRS付费按照接收和发送数据包的数据来进行付费,当用户不接收数据包时就算在网上挂着也不会有费用的流出。中国移动对GPRS的收费是按照1K数据1min来收取的,而且不收漫游费,非常有利于野外施工以及长途运输等行业。
1引言
我国北方地区冬季供暖普遍采用集中供热方式。通常一个城市有几个区域供热网,一个区域供热网包含有几十个到上百个换热站。为了使热网尽可能地在最佳工况下稳定运行,热网监控系统需要将各换热站的运行数据传送给调度中心,以便调度人员随时了解各换热站的工作状况和有关信息,实现全网的热能统一调配。
热网的特点是点多面广,距离较远,现场情况千差万别。因此,我国多数城市的热网监控系统都没有专门铺设通信线路,而是采用数传电台或电话线拨号上网【1-3】。采用数传电台作通信设备,需要向无线电管委会申请专用频点,易受风雨雷电的影响,需要人工巡查维护,并且由于体积大和发射功率大,易对仪表运行造成干扰。利用电话线拨号上网方式,虽然安装费用低,但运行期间电话费很高,速度不稳定,也无法很好的满足系统需要。
针对上述两种通信方式存在的不足,本文采用GPRS无线通信方式予以解决。GPRS是在现有GSM系统上发展的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式的数据业务【4】。现有的基站子系统(BSS)可以提供全面的GPRS覆盖。GPRS网络具有如下特点【5】:永远在线、按流量计费、高速传输、组网简单灵活、维护便捷、使用安全。因此,使用GPRS构建热网监控系统,可以充分弥补现有通信方式的不足。
2系统结构与总体方案设计
热网监控系统由换热站现场测控设备、GPRS通讯终端和调度中心组成。系统的拓扑结构如图1所示。
图1热网监控系统总体结构图
监控系统的工作过程一般分为以下几个步骤:
(1)现场测控设备实时采集热网运行数据,对数据进行处理、分析,根据分析结果对换热站设备的运行状态进行调节;
(2)响应GPRS通讯终端的数据发送请求,将采集处理后的数据上传给通讯终端。通讯终端将数据打成IP包,通过GPRS网络,经Internet发送至调度中心;
(3)调度中心软件将IP包解包,还原数据,并根据热网总体运行情况实现远程监控。
本文主要设计通讯终端和调度中心两部分。设计的主要内容包括终端硬件电路设计、TCP/IP协议处理、终端与调度中心的互联、调度中心的网络接入与功能实现等。
3GPRS通讯终端设计
3.1硬件电路设计
通讯终端的硬件结构如图2所示,其中最主要的是微处理器和GPRS模块。本设计采用PhilipsLPC2106作为微处理器,它是一个支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-SCPU。考虑到其内部已带有一个64KB的SRAM和一个128KB的高速Flash,因此无需外扩存储器。
GPRS模块选用SiemensMC39i,可工作于EGSM900和GSM1800两种模式,支持语音、短消息、数据业务和传真等。模块内集成天线、RF和基带处理器等,支持标准RS-232接口,外接SIM卡。它支持AT指令集,与微处理器的接口比较简单。
图2通讯终端硬件结构图
本系统扩展了RS232和RS485通讯接口,采用LPC2106的UART0口来实现。RS232接口用于终端与PC机进行通讯,主要用于系统调试;RS485接口用于终端与用户设备之间的数据通讯。整个系统的输入电压为高质量的5V直流稳压电源,共需要4种电压。CPU内核电压为1.8V,I/O口电压为3.3V;MC39i电压范围是3.3~4.8V,取4.3V供电;其余部分5V供电。
3.2终端软件设计
终端软件设计采用在嵌入式实时操作系统下编程的方法,软件结构主要包括以下几个功能模块:终端初始化模块、GPRS通信初始化模块、TCP/IP协议处理模块和应用程序模块等。
为了节省费用,通信终端采用了动态IP地址分配方式,即终端每次上电后GPRS网络为其分配动态IP地址和端口号,终端将此动态IP地址和端口号发给调度中心,以便于调度中心访问。终端需要定时向调度中心注册,以维持先前动态分配的IP地址和端口号。
终端上电或复位后,首先等待参数配置命令,如果收到配置命令,则进入配置状态;否则,读取片内用户Flash中保存的配置信息。接着通过串口向GPRS无线模块发送相应的AT指令,GPRS终端开始进行拨号和PPP协商过程。当PPP协商成功,无线模块登录网络成功后,系统通过加载PPP/TCP/UDP/IP等协议,同中心建立起Socket连接,数据的双向传输通道建立,系统进入发送接收用户数据、监测上报故障和定时向中心注册的循环状态。
4调度中心设计
调度中心的主要功能是:接收各换热站通讯终端发来的数据,并对数据进行分析处理;保存各终端的动态IP地址,监视各终端的状态;维护热网数据库,提供用户数据查询、打印报表;实现调度与远程控制等。
这些主要功能由软件实现,使用了VB6.0进行开发。软件设计主要包括6个相对独立的功能模块:实时监测模块、数据分析模块、数据库管理模块、远程控制模块、参数设置模块、换热站自动上传报警信号处理模块,如图4所示。
调度中心有以下几种组网方式:光纤专线方式;ADSL方式,中心需要申请一个固定的IP地址,或使用动态IP地址+域名;GPRSMODEM方式,使用SIM卡绑定固定IP地址的方式。本系统采用ADSL+固定IP地址的接入方式。在对GPRS通讯终端进行配置时,写入这个固定的IP地址,这样终端一开机就能自动与调度中心进行通信。调度中心数据收发的流程如图5所示。
图4调度中心软件功能
图5调度中心数据收发流程图
5结束语
城市集中供热行业中,利用计算机技术监控热网的运行可实现能源的充分利用,减小环境污染。同数传电台相比,利用GPRS网络传输数据可靠性高,在建设成本和维护成本上都有很大的优势,对于供热企业提高工作效率和生产管理水平、保证供热质量和热网的安全稳定运行具有重大的现实意义和广泛的应用价值。随着GPRS网络的完善和费用的进一步降低,基于GPRS网络的热网远程监控系统将得到更广泛的应用。
参考文献
[1]丁艳华.热网远程监控系统的设计与实现[J].城市公共事业,2005,19卷2期:34~37
[2]林艳,杨建华等.集中供热监控系统的设计[J].控制工程,2003,10卷6刊:539~541
关键词:GPS;卫星通信;铱星SBD9601;ARM嵌入式系统
Key words: GPS;satellite communication;iridium SBD9601;ARM embedded system
中图分类号:TN96 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)10-0142-02
0引言
随着科学技术的发展,人们活动领域日益扩大,为了提高野外作业、海上作业和偏远山区作业的人身和设备安全,本文设计了一款卫星定位及呼叫系统,用于接收指挥中心的信息,当危险情况发生时向外界报告自己的位置信息,以得到及时救援。
1铱星SBD9601通信模块通信原理
铱星的数据模块SBD9601是一种简单而有效的卫星网络传输模块,它能够实现移动设备和主控制中心的数据传输。SBD9601主叫消息可达205字节,被叫消息可达135字节,接续时间小于1分钟。SBD9601通信系统由控制器、SBD9601模块、铱星通信卫星、地面站、internet网络和控制中心组成,其通信过程是控制器通过AT+SBDWB/AT+SBDWT指令将信息发送至SBD9601的缓存中,再通过AT+SBDI指令将信息发送,地面站的SBD系统通过卫星收到信息后,利用与控制中心的特定通信协议,将信息送至指定的邮箱中;当SBD9601收到控制中心下发的信息时,会发出RING信号,同时接口有管脚产生持续时间5s的5V高电平,这时信息被放在缓存中,控制器通过AT+SBDRB/AT+SBDRT指令读取信息。其通信过程如图1所示。
2硬件设计
卫星定位及呼叫系统由控制器、GPS模块、卫星通信模块、键盘和液晶显示终端五部分构成。控制器采用ARM7系列的工业级的AT91SAM7S64,接收GPS信息,通过液晶显示终端显示其中的经纬度、日期和时间、行驶状态以及GPS卫星状态信息。卫星通信模块采用铱星的SBD9601,通过按键控制或定时、定距离的三种方式经卫星通信模块向控制中心上传信息,也可以接收中心下发的新闻和天气信息,通过液晶显示端显示,按键可以翻阅历史信息和紧急报警。硬件结构如图2所示。
GPS与控制器之间采用TTL电平的串行通信; 9601与控制器之间采用232通信方式;LCD与控制器之间采用485通信,距离可超过几十米。原理图如图3所示。
3软件实现
程序的主要功能是接收GPS数据、接收卫星下发的短信、定时或定距离发送经纬度信息以及通过键盘上发报警信息,最后显示相关信息在本地系统的LCD上。
3.1 上行数据发送程序上行数据转换模块的主要功能是把接收到的GPS数据或是相关的状态信息转换成约定好的数据格式以便同监控中心的通信。数据格式如表1。
3.2 上传数据的流程图卫星定位及呼叫系统能够定时或定距离的向控制中心上传最新的位置信息,报警信息的6个位为零;如果危险情况发生,通过报警按键立即发送位置信息,报警的6个位不为零。上传信息流程图如图4所示。
3.3 上传数据的子程序
void send10byte(void)
{
unsigned int cheksum;
cheksum=s9601[0]+s9601[1]+s9601[2]+s9601[3]+s9601[4]+s9601[5]+s9601[6]+s9601[7]+s9601[8]+s9601[9];
txb0[0]=s9601[0];
txb0[1]=s9601[1];
txb0[2]=s9601[2];
txb0[3]=s9601[3];
txb0[4]=s9601[4];
txb0[5]=s9601[5];
txb0[6]=s9601[6];
txb0[7]=s9601[7];
txb0[8]=s9601[8];
txb0[9]=s9601[9];
txb0[10]=cheksum/256;
txb0[11]=cheksum%256;
uart_send0(12);
num9601=10;
}
3.4 下行数据接收程序控制中心每天下发新闻、天气预报信息和控制信息,系统及时接收并通过显示终端显示。下行数据接收程序流程图如图5所示。第二位是Y,表示新闻;第二位是X,表示天气预报信息;第二位是Z,表示控制信息。
4总结
该系统融合了GPS全球定位技术,卫星通信技术和ARM嵌入式技术,属于一个交叉学科的工程项目。本项目选用工业级的ARM7芯片AT91SAM7S64作为处理器,并围绕它进行电路设计,使得该系统有很高的可靠性,并且能够适应比较恶劣的环境。本系统通过海上渔船和草原越野实地测试,测试效果很好。
参考文献:
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中图分类号:O329文献标识码: A 文章编号:
一.引言
随着我国经济建设的加快,城市建设规模也越来越大,商品房市场发展的如火如荼。房产交易中房产建筑面积、分摊面积、共用面积等核心参数成为房产购买者用于衡量房产的主要因素,而房产测量通过房产调查、房产平面控制测量以及房产要素测量,绘制房产图,测算房产面积,为购房者提供了参考依据。
二.房产测量的内容、目的和意义。
房产测量的内容包括:房产调查、房产平面控制测量、房产要素测量、房产面积测算、变更测量、房产图绘制以及测量成果检查及验收等。
房产测量是采集和表述房屋以及房屋用地有关的信息,为房产产权、房地产开发和利用、房产交易、产籍管理、征收房产税费提供依据,同时为城镇规划建设提供数据和资料支持。
在房屋面积测算中,房产测量是具体形式,房产测量的结果通过房产管理部门的严格审核和批准,具有法律效力,房产测量结果减少了房产产权纠纷的发生率,为房产产权人提供了产权法律保护依据。同时,房产测量在测量过程中,采用了科学的测量技术,实现对房屋面积的计算,能提供较高精度的测量结果,这为房产产籍管理部门提供了处理和协调房产产权纠纷。另外,房产测量根据国家有关测量测绘标准和技术规范,对房屋信息进行采集和测量,对房屋建筑面积、使用面积、占地位置、周边状况等信息提供专业性数据,形成了房地产档案的原始资料,为规范城市发展、管理城市建设提供了可靠依据。房产测量形成的房产簿册、房产图集和房产数据,为房产购买者提供了检测房屋买卖面积是否存在缩水、缩水比例大小等有所顾虑问题的解决手段。同时,在房地产行业快速发展,商品房屋价格居高不下的市场情况下,房产测量在某种程度上能监督房地产开发商的交易诚信,避免部分开发商因为房产利益趋势而在房产面积上动手脚,由此,加强房产测量管理和监督,有利于保证房产买卖双方的正常利益,同时也有利于维护正常的房地产交易市场秩序。
房产测量就是表述房屋以及房屋用地等相关信息的测量技术,通过采取科学的测绘手段和方法,根据房地产管理的需要和要求,对房屋及房屋用地的相关信息进行调查和测量,并提供测量结果,用于表述房屋相关信息。房产测量的结果,构成了建筑产权面积的基础,同时也成为了购房者需要掌握的信息。由于房产测量结果涉及到房屋产权人的利益,做好房产测量,减少测量偏差,避免给房地产企业带来不必要的麻烦。同时,提高房产测量水平,对提高建筑质量效果具有积极意义。
三.房产测量技术。
1.房产数字化测图技术。
数字化测图是通过收集房产相关信息,采用计算机数字化数据处理软件,经过图形生成、编辑、处理,形成数字化房产图,利用数控绘图仪和其他图形输出设备,最终获得房产图的技术。
数字化测图技术是通过收集房产信息资料,踏勘拟定设计方案,对测量进行基本控制,根据测量界址点进行测量,在完成房产调查后,采用光学经纬仪、电子经纬仪等光电测距仪和全站型电子测速仪,开展野外数据采集,将采集和测量数据输入计算机图形处理、测量软件和相关应用软件内,计算机进行图形编辑,通过数控绘图仪绘制线划图,最终完成房产图的绘制。
2.GPS-RTK技术在房产测量中的应用。
RTK测量技术,即实时动态差分法(Real-time kinematic)是常用的GPS测量方法,其在野外测量定位精度达到了厘米级别,采用了载波相位动态实时差分方法,极大的提高了测量的作业效率,同时也提高了测量的精度。RTK定位技术是建立在载波相位观测值的实施动态定位技术之上的,由于定位精度达到厘米级,能实时的提供测量站点在测量指定坐标系中的三维定位结果。在RTK作业的模式中,基准站将观测值和测量站的具体坐标信息,通过数据链传送给流动站,而流动站在通过数据链接收基准站的数据的同时,也同步采集GPS的观测数据,并在极短时间内将差分观测值进行实时处理,实现精确定位。通过RTK技术的应用,很大程度上提高了房产测量的作业效率和测量精度,同时RTK采集的数据全部是数字化,经过软件的简单处理,可直接输出电子地图,非常适用房产测量要求。
RTK测量系统通常包括:数据传输设备、数据处理软件系统和GPS接收设备。通过在基准站上设置GPS信号接收设备,连续观测所有可见GPS卫星,并通过无线电传输其观测数据,及时的将数据传输给观测站,基准站根据观测数据,依据相对定位的原理,及时对整周模糊度未知数进行解算,并显示用户站的测量精度及三维坐标情况,根据计算的实时定位结果,监测用户站和基准站的观测质量和结算结果。RTK能实施判定解算结果是否成功,在一定程度上减少了观测冗余量,大大缩短了测量观测时间。
3.GIS测量技术。
地理信息系统GIS系统,利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软、硬件支持下,把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标,以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出,以满足应用需要的人-机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出。房产测量中,GIS系统将信息以数字化、直观化和可视化,将复杂的施工过程采用动画图像描绘出来,为房产信息提供信息支持和可视化支持。
四.结束语。
房产测量结果是房屋买卖交易以及业主办理房屋产权的依据和基础,同时也是房屋产权的法律保障和依据。随着商品房市场的火爆走向,房产所有权更需要详细、明确,因此,加强房产测量研究,对于引导房产交易、提升建筑服务水平、提高建筑水平都具有重要意义。
参考文献
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[3] 龙明皓 浅谈GPS-RTK 技术在房产测量中的应用[期刊论文] 《城市建设理论研究(电子版)》2012年23期
[4] 周日圣 房产测量中预测与实测面积差异的分析 [期刊论文] 《中国房地产》2012年12期
0引言
导航是一种为运载体航行时提供连续、安全和可靠服务的技术。航空和航海的需求是导航技术发展的主要推动力。尤其是航空技术,由机在空中必须保持较快的运动速度,留空时间有限,事故后果严重,对导航提出了更高的要求;同时飞机所能容纳的载荷与体积较小,使导航设备的选择受到较大的限制。对于航空运输系统来讲,导航的基本作用就是引导飞机安全准确地沿选定路线、准时到达目的地。
自无线电导航技术的广泛应用以来,导航已从通过观测地形地物、天体的运动以及灯光电磁现象,改变为主要依赖电磁波的传播特性来实现,部分摆脱了天气、季节、能见度和环境的制约,以及精度十分低下的状况。飞机在云海茫茫的天上,能随时掌握自己的位置,大大降低了飞行安全风险。导航已成为民航完全可以依赖的技术手段,促进了世界民航事业的发展。
20年代70世纪发展起来的信息技术使导航技术呈现了新面貌。卫星导航(GPS和GLONASS)以及其增强系统和组合系统,已经能够方便、廉价地为全球任何地方、全天候提供较高精度和连续的位置、速度、航姿和时间等导航信息,成为支持未来航空运输发展的又一股强大动力。
1民航导航技术的现状
1.1支持航路的导航技术
1.1.1惯性导航系统
从20世纪20年代末开始,虽然陆基无线电导航逐渐成为航空的主要导航手段,但由于需要地面系统或设施的支持,无法实现自主定位和导航,限制了航空的发展。首先,军事上对导航系统提出了生存能力、抗干扰、反利用和抗欺骗的需求,具有自主导航能力的惯性导航系统(INS)于60年代在航空领域投入使用。但民用飞机采用INS的主要原因是由于INS提供的导航信息连续性好,导航参数短期精度高,更新速率高(可达50~1000Hz)。
20世纪70年代后,由于数字计算机的使用和宽体飞机的发展,INS也开始了大发展阶段。由于INS具有许多陆基导航系统不具备的优点,尤其是可以产生包括飞机三维位置、三维速度与航向姿态等大量有用信息,在民航中得到了应用,是民航飞机的基本导航系统。当然它自生的垂直定位功能不好误差是发散的,不能单独使用,在现代民用飞机上通常与气压高度表组合使用,确定垂直高度信息。一般航空用INS平均无故障间隔时间超过600h,定位误差漂移率为0.5n mile/h~1.5n mile/h,测速精度0.8m/s,准备时间8min左右。
1.1.2陆基无线电导航系统
陆基无线电导航尽可能把整个导航系统的复杂性集中到了地面导航台,使机载导航设备比较简单,因此价格低廉且可靠性较高,迅速得到了推广使用。
目前支持民航航路空中交通管理的主要地面设备包括:NDB、VOR和DME。硕士论文,惯性导航。NDB已不建议使用,本部分中不再做介绍;VOR/VOR和VOR/DME由于定位精度无法满足较高的区域导航要求,ICAO现在更多的采用DME/DME支持航路的导航。
1.1.3星基导航系统
GPS是投入运行最早,一直稳定工作的星基导航系统,而且一直在不断的创新和改进中。硕士论文,惯性导航。已有其他的卫星导航系统在做改进和新研制的卫星导航系统在设计过程中,都以GPS作为蓝本和参考,并在尽可能的条件下与之兼用。GPS已深入到现代军事和国民经济的各个方面,成为提供位置、速度和时间(PVT)基准的赋能系统,围绕GPS及其应用已形成了一个庞大的产业,是了解现代星基导航技术的基础。目前阶段,民航在GNSS应用方面的工作也主要集中于GPS及相关技术的研究,试图解决其在民航应用中的特殊性问题,主要是解决完好性监测等问题所开展的增强技术。美国利用其技术上的优势,在这方面开展了以GPS广域增强系统(WAAS)和机载增强系统(ABAS)的研究工作。其他国家开展的相关增强技术也同期进行,其中包括:日本等国家开展的基于卫星的广域增强技术和澳大利亚等国开展的基于陆基区域增强系统(GRAS)。
1.2终端区进近引导技术分析
1.2.1大规模应用中的ILS系统
ILS的作用是向处于着陆过程中的飞机提供着陆引导信息,包括航向道信息、下滑道信息和距离信息。目前ILS在民航中广泛应用。根据性能,ILS可以分为I类、II类和III类。I类ILS是从覆盖其边沿开始,导航道和下滑道的高度不低于60m的范围提供引导信息的设备;II类ILS能够引导飞机到30m的设备;III类ILS能引导飞机降落到跑道的设备。我国现在装备的绝大多数系统只能达到I类标准,只有少数系统性能可以达到II类。主要原因除设备性能外,很大的因素取决于场地;场地达不到标准,障碍物较多、场地不平整,造成航道、下滑道弯曲,超出类别标准。同时周边地区的电磁干扰也会导致引导信号超过使用标准。硕士论文,惯性导航。
在较早期装备的ILS系统中,一般采用指点信标给飞机提供到跑道入口的距离信息,现在更多采用DME测距的方式。在基本配置中采用DME/N,按照ICAO的规定,DME/N的系统精度是370m,对于III类着陆、曲线进近和自动驾驶仪相交联实施自动着陆来讲,误差显然过大,一般采用DME/P(精密测距器)。按规定,DME/P的路径跟随误差(PEE)在进近基准点上为±30m或±12m。硕士论文,惯性导航。
1.2.2重要的辅助设施助航灯光系统
助航灯对飞机的安全起降有着至关重要的作用,曾经对飞机的安全降落起到关键作用。随着ILS等着陆引导系统的应用,现在的助航灯光系统更多的承担辅助引导或备份的功能。但助航灯光系统本身也在不断的发展。除更高的工作可靠性和更长的工作时间外,现在的助航灯光系统更是集成了高级地面活动引导功能和单灯引导控制系统(简称),能够实现对每架飞机的个性化引导。硕士论文,惯性导航。实现了从空中到地面的无间隙引导,大大提高飞机滑行及跑道运行的安全保障,提高飞机地面运行效率和机场运行容量,给机组提供更准确、更简单、更人性化的引导信息。
1.2.3发展中的局域卫星增强系统
为了将GPS用机的精密进近和着陆,FAA在1994年以前主要着力于发展LAAS。它属于GBAS,有地面设施和机载设备组成。地面设施有一组高品质的GPS基准接收机,位于准确已知的位置上,所产生的数据经处理后,产生视界内GPS卫星的误差校正信号和完好性信息,在通过VHF数据链广播至进近中的飞机,以提高机载GPS设备的精度、完好性、连续性和可用性等性能,用以满足I类、II类和III类精密进近与着陆的要求。目前,ICAO和FAA对飞机精密进近系统的四性有明确且严格的规定,LAAS必须满足。
按原理,一套LAAS地面设施不仅可以覆盖一个机场的所有跑道,而且可以覆盖相距不远的几个机场,做曲线进近或折线进近均无问题。而ILS或MLS则每条跑道两端都要各设一套,因此LAAS在经济性上是非常有利的,对发达国家尤其具有吸引力,因为它们一个机场常有多条跑道,而大城市周围也会同时有多个机场。LAAS的地面台信号覆盖半径可达370km,如果布台合理,也可以用于本土的航路导航,满足终端区区域导航(RNAV)需要。
2导航技术的未来发展分析
2.1 GNSS发展分析
以GPS为代表的新一代星基导航技术正在受到普遍重视,但GNSS性能无法满足民航高可靠性的要求。美国开展以WAAS、LAAS和ABAS为核心的民航GPS应用研究,目前WAAS和LAAS已在大规模应用前的准备之中,ABAS技术也已在技术验证阶段。
但这种完全依靠美国军方控制的GPS系统实施导航,无法令世界其它一些国家放心,为此欧洲着手开展Galileo计划、中国正在开展北斗计划以及俄罗斯正在完善其GLONNASS,并开始加快现代化进程。但截至目前,GPS仍然是唯一可以实现全球定位导航的星基技术。
在过去几十年里,全球军、民用机场和飞机依靠地面安装的着陆系统卓有成效地保证了飞机的全天候盲目着陆,数以万计的飞机在仪表着陆系统、GCA、微波着陆系统和其他的陆基系统的精确引导下安全降落。硕士论文,惯性导航。但是,在最近几年,随着GPS开发应用的深入,其作用日益受到人们的关注。GPS应用机着陆的实验与研究工作成为最热门的项目。
2.2新型导航技术的研究
地形辅助导航:地形辅助导航系统基本上是一种低高度工作的系统,离地高度超过300m时其精度就会明显降低,而到800m~1500m的高度则无法使用。但是,该系统不仅能提供飞行器的水平精度位置,而且还能提供精确的高度信息;不仅能提供飞行器前方和下方的地形,而且还能提供视距范围以外的周围地形信息。
视见着陆设备:由前视探测器生成视觉图像显示在平视显示器上,同时将仪表数据、指引信息叠加在图像上,构成人工合成图像。当在低能见度时,飞行员根据人工合成图像分辨出跑道,知道肉眼直接看见风挡外的景象和跑道时,人工合成图像才逐渐淡化。这种合成视景视见着陆系统打破了几十年来无线电波束引导的垄断局面,开辟了一种新的低能见度下进近着陆的途径。
3小结
以INS为基础导航源、GNSS为主导航源的导航新模式将成为未来一段时间的民航主要导航系统,但备份系统仍将在一段时间内采用陆基导航设施。但在较长时间内,考虑到陆基导航系统的维护成本和技术性能,这种局面将会改变。备份系统将有可能采用类似现在的罗兰-C系统作为航路导航的冗余配置,而终端区和进近着陆阶段,多点定位引导技术成熟后,可考虑作为备份使用。这样配置的优点非常显著,一方面冗余配置系统的多功能和多用途,将是整个系统成本大幅降低,提高经济性能;另一方面相关技术的发展也将为它们在民航中成熟应用提供保障。
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中图分类号:TE933.207 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)22-0160-01
引言:在我国乃至全世界的很多珍稀动物濒临灭绝,对于野生动物的保护受到各个领域的关注。然而对于我国卫星定位导航领域的尖端“北斗”来说更希望为此提供帮助,北斗导航系统是基于卫星定位与通信系统架构的动态监控系统,基本管理的内容有状态管理信息储存。可以对动物个体的动态监测信息进行唯一标识、采集、传输、接收、储存等。采用卫星定位与通信系统(BDS)与集传感器、GPS技术、GIS技术、无线通讯技术、计算机、数据处理技术相结合,使的对濒危动物的跟踪和保护更具人性化、实时性和可靠性。
一、北斗导航系统的简介
在美国研制出全球定位系统(GPS)和俄国的GLONASS之后我国自行研制出了北斗卫星导航系统简称BDS。北斗BDS的主要组成部分有空间端、地面端和用户端。BDS具有短报文通信能力,并且初步具备区域导航、区域定位、区域授时能力,可以在全球范围内为各类用户提供高精度、高可靠的全天候、全天时的导航授时服务。其定位精度优于20米,授时精度由于100纳秒。2000年以来我国的4颗北斗导航试验卫星已成功发射,北斗导航的第一代系统由此建立。并且具备了包括中国以及周边地区范围内的定位、授时、报文、GPS广域差分功能。目前中国已经建成由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成的斗卫星导航系统空间段,属于二代系统。包括开放服务和授权服务两种服务方式。在服务区内免费提供的定位、测速以及授时服务叫做开放服务,其定位精度为10米,测速精度为0.2米/秒。授权用户和享受更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。这也是授权服务的特点。
二、如何实现“北斗”对濒危动物的跟踪保护
要利用北斗导航系统实现对濒危动物的跟踪保护,可以运用BDS技术制作成无线项圈,这样可以了解到动物所在的位置和行程,是否会进入人类生活的区域等。运用BDS跟踪项圈可以让研究人员了解动物的情况,避免人和野生动物发声冲突,起到保护濒危动物的作用。无线项圈的标记范围从0.5g 用于鸟类和田鼠到460g用于大象、熊和大角麋,最小的标记电池寿命14天,最大的标记电池寿命长达1600天(>4年)。对没有明显颈部的动物(如爬行动物蛇、蜥蜴和鱼类),可使用可植入标记(Implantable Tag)。所有的标记均可配死亡率和行动传感器(Mortality and activity sensors)。可改变动物标记的峰值电流和功率输出,用来改变动物标记的使用范围。
三、利用北斗导航系统跟踪濒危动物的必要性
(一)从北斗的角度分析
北斗导航系统是基于卫星定位与通信系统架构的动态监控系统,基本管理的内容有状态管理信息储存。可以对动物个体的动态监测信息进行唯一标识、采集、传输、接收、储存等。采用卫星定位与通信系统(BDS)与集传感器、GPS技术、GIS技术、无线通讯技术、计算机、数据处理技术相结合,使的对濒危动物的跟踪和保护更具人性化、实时性和可靠性。北斗BDS具有全天候定位、高精度定位、观测时间短、测站间无需通视、仪器操作简便的优势。开放服务的定位精度为10米,测速精度为0.2米/秒。授权用户和享受更安全的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。各个领域都应该提高濒危动物的保护意识,对于我国自行研制的北斗卫星定位与通信系统来说更应发挥其特长,为濒危动物的保护贡献力量。
(二)从社会和自然的角度分析
人类在对自然资源开发利用的过程中,大自然的生态系统遭到破坏,环境也受到污染。动物的物种由此灭绝的速度加快,不少珍稀动物濒临灭绝,对于野生动物的保护已迫在眉睫。濒危动物保护对于社会来说耗资巨大又十分艰巨,需要采用多种手段来进行,涉及到法律、行政、经济、社会舆论等诸多方面。建立自然保护区、驯养繁殖、采用法律的手段禁止商业性开发、开展国际合作、采用先进技术等都是保护濒危动物的一些措施。目前濒危动物的保护涉及到物种的多样性,维持物种多样性有利于自然的和谐发展。我们每一个人都应该意识到濒危动物保护的重要性。
四、北斗导航系统跟踪保护濒危动物的意义
人类在对自然资源开发利用的过程中,大自然的生态系统遭到破坏,环境也受到污染。动物的物种由此灭绝的速度加快,不少珍稀动物濒临灭绝,对于野生动物的保护已迫在眉睫。北斗导航系统是基于卫星定位与通信系统架构的动态监控系统,基本管理的内容有状态管理信息储存。可以对动物个体的动态监测信息进行唯一标识、采集、传输、接收、储存等。采用卫星定位与通信系统(BDS)与集传感器、GPS技术、GIS技术、无线通讯技术、计算机、数据处理技术相结合,使的对濒危动物的跟踪和保护更具人性化、实时性和可靠性。可以起到维持生态平衡,维护物种的多样性,对于我国自行研制的北斗卫星定位与通信系统来说更是发挥其特长,为濒危动物的保护贡献力量,同时也体现出我国高新技术对于生态环境具有很高的保护意识。
五、结论
多种多样的物种组成了生态系统,每一个物种都是生态系统中的一个重要组成部分,包括人类,他们相互依存,相互联系,物种多样性被破坏,整个生态系统就会受到影响。大多数的濒危动物都具有较高的经济价值、药用价值以及医用价值。所以对于野生动物的保护受到各个领域的关注。科技的发展和进步对于野生动物的保护起到了促进的作用,卫星定位与通信系统的出现,对野生动物的跟踪保护更是起到了不可替代的作用。卫星定位与通信系统对濒危动物的活动范围和行动轨迹进行实时监控,对濒危动物进行定位跟踪,对跟踪动物的体温、脉搏等数据进行采集和传送。运用环境优化、刺激等手段引诱物种向有利的方向发展。北斗又是国卫星定位导航领域的尖端,利用北斗导航系统跟踪濒危动物能起到更好的保护作用。
参考文献
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一、概述
全球定位系统GPS(GlobalPositioningSystem)是美国陆海空三军联合研制的卫星导航系统,具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能,能为各类用户提供精密的三维坐标、速度和时间。GPS应用到测量行业,设计了静态、快速静态以及RTK等作业模式。
其中RTK模式的工作原理,就是在已知高等级点上安置接收机为参考站,对卫星进行连续观测,并将其观测数据和测站信息,通过无线电传输设备,实时地发送给流动站,流动站GPS根据相对定位的原理,实时解算出流动站的三维坐标。
传统的导线测量,不仅要求相邻点之间通视GPS,而且精度分布不均匀,在较大的区域布设时,精度往往都不高。而采用常规的GPS静态测量、快速静态方法虽然精度高,但效率低,而且不能实时提供定位坐标和精度。利用RTK技术,则不受天气、地形、通视等条件的限制,操作简便,并节省了人力,不仅能够达到导线测量的精度要求,而且误差分布均匀,没有误差累积问题,提高了作业效率期刊网。对图根点的检测是精度检核的重要技术手段,在RTK图根控制测量需进行检核。
二、RTK图根控制的检测
1.项目概况
兴业县葵阳镇整村推进土地整治项目是广西区重点项目,地势平缓开阔,南北都是丘陵,中间是水田和三个村庄,交通便利。位于东经109°45′~49′,北纬22°41′~44′之间。测区总面积6.8平方公里,成图比例尺为1:1000,已做好12个E级GPS控制点的测量工作,准备检测E级GPS点后开始对已埋设图根点的标石、钢钉或木桩作控制测量。
2.测量技术要求
RTK测量卫星状态的高度截止角在15°以上的卫星个数≥5个,PDOP值≤6。
RTK平面控制点测量主要技术要求如下表:
等级
相邻间点平均边长/m
点位中误差/cm
边长相对中误差
与基准站的距离/km
观测次数
起算点等级
一级
500
≤±5
≤1/20000
≤5
≥4
四等以上
二级
300
≤±5
≤1/10000
≤5
≥3
一级以上
三级
200
≤±5
≤1/6000
中图分类号P21 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2012)65-0129-02
在我国第二次的部分的土地调查中,地籍测量主要是将土地权属和利用的状况进行摸清,将各个宗地位置、地类、面积以及权属等等情况核查清楚,并且将各类土地综合利用的情况摸清楚,这样就能够为土地使用制度改革提供一个基础的资料,更加为我国国民经济的可持续发展提供了一定的保证。下面,笔者就地籍测量中RTK技术的应用进行分析。
1 关于GPS-RTK技术
伴随着我国人造地球卫星技术、计算机技术和光电技术的不断发展这三者在测绘过程中得到了普及和应用,测绘作业的方式以及应用的领域也已经发生了十分重大的变化,过去传统作业的方式已经不能够完全的适应当前测绘工作的需求,所以,将GPS技术应用到测绘工作中为我们测绘工作带来了过去从来没有过的重大变革,这样不仅仅将我们工作的效率大大提高,更加将我们成果精度大大提高了。所谓的GPS-RTK技术也被我们称为载波相位差分技术,GPS-RTK技术主要是将WGS84的坐标作为一个基础全球范围内通用一种动态测量的技术,是将基准站和流动站这两个测站载波的相对位观测值进行实时处理的差分的方法。GPS-RTK技术主要包括差分法以及修正法这两个主要方法,其中,所谓的差分法就是指把基准站所采集到的那些载波相位发送到流动站中,再进行求差解算坐标,也就是真正的一个RTK。而修正法就是指把基准站载波相位修正值发送到流动站中,将流动站所接收到的那些载波的相位进行改正,再继续求坐标,这也被称为准RTK。RTK关键的技术就在于数据传输技术以及数据处理技术这两个技术,RTK定位就要求基准站的接收机所观测到的载波相位观测值以及基准站的坐标等等都通过数据通信链来实时的传送到流动站的接收机中,流动站不仅通过自身的数据链将来自于基准站的各项数据进行接收,还必须要进行GPS观测数据的采集工作,并且要在系统里面组成差分观测值来进行实时的处理,这样也就能够得到高精度定位那样的结果。GPS-RTK技术的系统配置主要包括数据链、移动站接收机以及基准站的接收机这三个部分。
2 在地籍测量中RTK技术应用分析
将RTK技术在某一个地籍测量工程中应用作为例子,对这一项技术在地籍测量过程中应用的方法和精度进行说明,测区位于某一个城区,城市建构筑物十分密集,交通十分繁忙,无线电信号比较复杂,街道两边的树木茂密,这一次需要测量宗地的地块遍布了整个城区,权属的关系相对来说比较复杂,用地的种类比较多,宗地的数目也比较多,权属界址点的数量很多,如果我们采用一个常规的测量手段进行测量比较困难,也很难能够在较短的时间里面将所有宗地权属界址点的测量工作完成,采用RTK测量技术能够满足该项地籍测量工作要求。
2.1基准站的确定和选取
安置基准站是使得RTK测量能够顺利进行的关键,要求我们要避免选择那些无线电干扰十分强烈地区,数据链电台发射天线以及基准站站址必须要具有高度,为了要防止数据链发生丢失和多路径效应产生的影响,周围应该没有GPS信号的反射物,在试验和试用的阶段中,针对已经选用了的GPS的仪器,我们得出了这一个城区流动站在其作用距离五千米范围里面,能够清晰并且高质量的进行基准站所发出数据的接收,将此作为参考选择了那些分布在这一个城区城市的D级GPS控制网点的七点,组成了这一次地籍测量工作基准的框架网并且利用七个控制点坐标系和1954年北京坐标系成果计算出该项用在GPS-RTK技术的七个坐标转换参数。
2.2 RTK定位精度的试验
均匀的实施了这一个城市、D、E级的GPS控制点等共计19个点的进行了测量,最后把这些测量的结果和已知的成果相互比较。
3 测量界址点的坐标
采取RTK测量技术来实施测量界址点坐标,在检测试验已经取得了成功这一个基础之上,将RTK基准框架网点作为一个基础,分别进行GPS基准站的架设,使用一加二的工作模式,采用两套RTK接收机作为流动站来进行测量,因为所用的RTK系统发射电台仅仅有4W,十分节省电能,并且在中途的时候并不需要进行电池的更换就能够足足使用一整天,在开机以后就能够实现无人值守,相对来说是十分方便的。在每天第一次进行流动站测量的时候,至少在一个已知点上面进行RTK测量,这一个测量的结果和已知点相互比较,以便将RTK系统到底有没有正常工作进行检查,还要检查基准站的坐标输入到底是否正确,最后,我们再把GPS所获取数据进行处理以后直接输入到计算机中,这样就能够及时并且精确的获取界址点图形的信息,准确的进行地籍图和宗地图的制作,计算出宗地的面积。
4结论
本文中,笔者首先介绍了RTK测量技术,接着又从基准站的确定和选取、RTK定位精度的试验以及测量界址点的坐标从三个方面对地籍测量中应用GPS-RTK技术进行了分析,笔者认为,理论只有应用到实际操作之中去才能够真正发挥自身的作用,所以,笔者主张将这一个理论知识应用到地籍测量中去指导地籍测量工作,再通过地籍测量工作的实施情况对这一个理论知识存在的不足进行很好的更改和完善。