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線錘鉛直投測(cè)法是一種比較古老的測(cè)量方法,測(cè)量精度難以滿足高層建筑越來(lái)越嚴(yán)格的技術(shù)要求,并且測(cè)量施工容易受到氣候、風(fēng)等天氣因素的影響,所以,它在高層建筑中的應(yīng)用并不廣泛;而經(jīng)緯儀斜投測(cè)方法的測(cè)量精度能夠滿足高層建筑的測(cè)量要求,但是,其開(kāi)展過(guò)程比較煩瑣,具有一定的局限性,適用性不強(qiáng);激光測(cè)量方法則包括經(jīng)緯天頂儀、天底儀豎向投測(cè)等測(cè)量方案,施工精度很高,并且施工測(cè)量的適應(yīng)性優(yōu)于經(jīng)緯儀測(cè)量方法,是目前高層建筑施工中常用的測(cè)量方法之一。將這些測(cè)量技術(shù)與gps測(cè)量技術(shù)比較發(fā)現(xiàn),在施工過(guò)程中,使用這些方法都需要維持通視孔的暢通,而且建筑高度增加不能有效克服溫度、日照載荷對(duì)其的影響,增加了施測(cè)的難度。使用GPS測(cè)量技術(shù)則能夠在維持較高精度的同時(shí)快捷地完成測(cè)量工作,是一種比較理想的測(cè)量方法。
2高層建筑施工GPS測(cè)量技術(shù)
2.1測(cè)點(diǎn)選擇
與其他幾種高層建筑施工的測(cè)量技術(shù)相比,GPS最大的優(yōu)勢(shì)在于觀測(cè)點(diǎn)之間不要求互相通視,并且測(cè)量網(wǎng)圖形結(jié)構(gòu)比較靈活,測(cè)點(diǎn)選擇工作更加簡(jiǎn)單,可以按照以下幾點(diǎn)選取原則選擇。減少電磁場(chǎng)干擾點(diǎn)位應(yīng)該選擇在遠(yuǎn)離大功率無(wú)線電發(fā)射源的位置,要遠(yuǎn)離電視臺(tái)、微波站等地,距離不小于200m的測(cè)點(diǎn)定位不能靠近高壓線,距離不得小于50m的測(cè)點(diǎn)要遠(yuǎn)離焊接場(chǎng)地和焊機(jī)。遠(yuǎn)離電磁波大面積反射介質(zhì)點(diǎn)位不能設(shè)置在大面積水域或?qū)﹄姶挪ǚ瓷?、吸收?qiáng)烈的物體附近,以削弱路徑效應(yīng)的影響。易于設(shè)備安裝點(diǎn)位需要設(shè)置在接收設(shè)備易于安裝、視野開(kāi)闊并且目標(biāo)明顯的位置。將其布置在即成建筑物或者高層建筑操作層上是比較理想的。與此同時(shí),要保障視場(chǎng)周?chē)?5°以上無(wú)障礙物,防止信號(hào)被吸收或遮擋。方便交通測(cè)點(diǎn)要盡量設(shè)置在交通方便的位置,便于與其他測(cè)量設(shè)備聯(lián)合定位。選點(diǎn)技術(shù)人員在選擇點(diǎn)位時(shí)要踏勘,按照實(shí)地規(guī)程選點(diǎn)定位。如果需要進(jìn)行水準(zhǔn)聯(lián)測(cè)時(shí),要實(shí)地踏勘水準(zhǔn)路線?;A(chǔ)穩(wěn)定測(cè)點(diǎn)要有穩(wěn)定的地面基礎(chǔ),以保證其具有良好的穩(wěn)定性和接收設(shè)備的完好度。只有它符合要求后,才能投入測(cè)量工作中。
2.2標(biāo)志設(shè)定
高層建筑施工測(cè)量需要設(shè)置明顯、精確的標(biāo)志,標(biāo)志要明顯可見(jiàn),并且要有效利用它,尤其是在施工場(chǎng)地外的測(cè)點(diǎn),要格外注意相關(guān)標(biāo)志不能在施工期間被破壞。測(cè)點(diǎn)名稱需要在與施工單位溝通之后確定,以便保護(hù)標(biāo)志,防止施工期間場(chǎng)內(nèi)外的施工人員對(duì)其造成破壞。標(biāo)志要設(shè)置在不受影響的位置,還要有專人保護(hù),并要在工程結(jié)束之后填寫(xiě)相關(guān)的技術(shù)資料。
2.3測(cè)量精度設(shè)計(jì)
高層建筑施工GPS測(cè)量精度的設(shè)計(jì),按照水平距離和精度可劃分為二、三、四核一,二級(jí)。因?yàn)楦邔咏ㄖ礼PS網(wǎng)中,相鄰測(cè)點(diǎn)之間的距離通常都超過(guò)了1km,所以,屬于二級(jí)測(cè)量。GPS測(cè)量精度是GPS網(wǎng)絡(luò)測(cè)量中非常關(guān)鍵的量,精度級(jí)別對(duì)GPS網(wǎng)點(diǎn)布置方案、觀測(cè)計(jì)劃和數(shù)據(jù)處理有非常大的影響。如果高層建筑的邊長(zhǎng)在200m以內(nèi),那么,邊長(zhǎng)誤差應(yīng)該在20mm內(nèi)。在實(shí)際選用中,還要考慮工程人力、物力、財(cái)力等情況,但也不能忽略建筑施工企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和作業(yè)經(jīng)驗(yàn)。
2.4測(cè)點(diǎn)天線安裝
正常的測(cè)點(diǎn)天線應(yīng)該設(shè)置在三角架上,并在安置標(biāo)志中心上方對(duì)中,同時(shí),整平天線基座上的圓水準(zhǔn)氣泡。一些特殊測(cè)點(diǎn)的天線可能需要設(shè)置在三角點(diǎn)基板或者回光臺(tái)上,這就需要將覘標(biāo)頂部拆除,減少信號(hào)的遮擋。如果覘標(biāo)頂部不能拆除而將接收天線設(shè)置在標(biāo)架內(nèi),就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)不連續(xù)。此時(shí),可以進(jìn)行偏心觀測(cè),在距三角點(diǎn)100m以內(nèi)的位置,可以采用解析法測(cè)定歸心元素。將天線定向標(biāo)志線指向整備,考慮到磁偏角,減弱相位中心偏差,天線定向誤差要按照定位精度確定,同時(shí),底盤(pán)要接地,避免出現(xiàn)雷擊天線。遇到惡劣天氣,比如風(fēng)天,在高度較高、風(fēng)力較強(qiáng)的測(cè)點(diǎn),比如建筑物施工層,需要從3個(gè)方向固定天線,避免它倒地。圓盤(pán)天線120°間隔3個(gè)方向量取天線高度,控制誤差在3mm內(nèi),要取其3次結(jié)果的平均值記錄到測(cè)量手簿中。在高層建筑施工中,可以不觀測(cè)氣象要素,但是要做好相應(yīng)的記錄。
2.5測(cè)量
GPS觀測(cè)作業(yè)的關(guān)鍵工作是接收GPS衛(wèi)星信號(hào),并實(shí)現(xiàn)跟蹤、處理,從而獲得施工測(cè)量需要的定位信息和觀測(cè)數(shù)據(jù)。天線安置完畢后,在離開(kāi)天線的適當(dāng)位置或者建筑物上,就可以安放GPS接收機(jī),接通接收機(jī)、電源、天線、控制器電纜,預(yù)熱和靜置之后啟動(dòng)接收機(jī),就可以開(kāi)始觀測(cè)。接收機(jī)鎖定衛(wèi)星記錄數(shù)據(jù)之后,觀測(cè)員就可以開(kāi)始輸入和查詢相關(guān)數(shù)據(jù)。在掌握相關(guān)操作系統(tǒng)前不能進(jìn)行數(shù)據(jù)操作,并且在測(cè)量過(guò)程中不能隨意設(shè)置參數(shù)。只有保證外界電源電纜和天線等連接無(wú)誤之后才能夠接通電源,接收機(jī)開(kāi)機(jī)。開(kāi)機(jī)后,接收機(jī)的相關(guān)指示和儀表顯示正常后才可以設(shè)置參數(shù)和自檢。接收機(jī)開(kāi)始正常工作、接收相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)之后,要注意查看衛(wèi)星數(shù)量、信號(hào)、定時(shí)定位結(jié)果等。在一個(gè)觀測(cè)時(shí)段中,不能關(guān)閉又重新啟動(dòng)接收機(jī),也不能改變衛(wèi)星高度角和天線的位置,不能執(zhí)行數(shù)據(jù)采樣間隔和關(guān)閉文件、刪除等操作。
3結(jié)束語(yǔ)
關(guān)鍵詞GPRS;熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng);通訊終端;調(diào)度中心
1引言
我國(guó)北方地區(qū)冬季供暖普遍采用集中供熱方式。通常一個(gè)城市有幾個(gè)區(qū)域供熱網(wǎng),一個(gè)區(qū)域供熱網(wǎng)包含有幾十個(gè)到上百個(gè)換熱站。為了使熱網(wǎng)盡可能地在最佳工況下穩(wěn)定運(yùn)行,熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)需要將各換熱站的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送給調(diào)度中心,以便調(diào)度人員隨時(shí)了解各換熱站的工作狀況和有關(guān)信息,實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的熱能統(tǒng)一調(diào)配。
熱網(wǎng)的特點(diǎn)是點(diǎn)多面廣,距離較遠(yuǎn),現(xiàn)場(chǎng)情況千差萬(wàn)別。因此,我國(guó)多數(shù)城市的熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)都沒(méi)有專門(mén)鋪設(shè)通信線路,而是采用數(shù)傳電臺(tái)或電話線撥號(hào)上網(wǎng)【1-3】。采用數(shù)傳電臺(tái)作通信設(shè)備,需要向無(wú)線電管委會(huì)申請(qǐng)專用頻點(diǎn),易受風(fēng)雨雷電的影響,需要人工巡查維護(hù),并且由于體積大和發(fā)射功率大,易對(duì)儀表運(yùn)行造成干擾。利用電話線撥號(hào)上網(wǎng)方式,雖然安裝費(fèi)用低,但運(yùn)行期間電話費(fèi)很高,速度不穩(wěn)定,也無(wú)法很好的滿足系統(tǒng)需要。
針對(duì)上述兩種通信方式存在的不足,本文采用GPRS無(wú)線通信方式予以解決。GPRS是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展的一種新的承載業(yè)務(wù),目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)【4】?,F(xiàn)有的基站子系統(tǒng)(BSS)可以提供全面的GPRS覆蓋。GPRS網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn)【5】:永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、高速傳輸、組網(wǎng)簡(jiǎn)單靈活、維護(hù)便捷、使用安全。因此,使用GPRS構(gòu)建熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),可以充分彌補(bǔ)現(xiàn)有通信方式的不足。
2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與總體方案設(shè)計(jì)
熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由換熱站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備、GPRS通訊終端和調(diào)度中心組成。系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
監(jiān)控系統(tǒng)的工作過(guò)程一般分為以下幾個(gè)步驟:
(1)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備實(shí)時(shí)采集熱網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析,根據(jù)分析結(jié)果對(duì)換熱站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié);
(2)響應(yīng)GPRS通訊終端的數(shù)據(jù)發(fā)送請(qǐng)求,將采集處理后的數(shù)據(jù)上傳給通訊終端。通訊終端將數(shù)據(jù)打成IP包,通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò),經(jīng)Internet發(fā)送至調(diào)度中心;
(3)調(diào)度中心軟件將IP包解包,還原數(shù)據(jù),并根據(jù)熱網(wǎng)總體運(yùn)行情況實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
本文主要設(shè)計(jì)通訊終端和調(diào)度中心兩部分。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括終端硬件電路設(shè)計(jì)、TCP/IP協(xié)議處理、終端與調(diào)度中心的互聯(lián)、調(diào)度中心的網(wǎng)絡(luò)接入與功能實(shí)現(xiàn)等。
3GPRS通訊終端設(shè)計(jì)
3.1硬件電路設(shè)計(jì)
通訊終端的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示,其中最主要的是微處理器和GPRS模塊。本設(shè)計(jì)采用PhilipsLPC2106作為微處理器,它是一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的ARM7TDMI-SCPU。考慮到其內(nèi)部已帶有一個(gè)64KB的SRAM和一個(gè)128KB的高速Flash,因此無(wú)需外擴(kuò)存儲(chǔ)器。
GPRS模塊選用SiemensMC39i,可工作于EGSM900和GSM1800兩種模式,支持語(yǔ)音、短消息、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和傳真等。模塊內(nèi)集成天線、RF和基帶處理器等,支持標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口,外接SIM卡。它支持AT指令集,與微處理器的接口比較簡(jiǎn)單。
圖2通訊終端硬件結(jié)構(gòu)圖
本系統(tǒng)擴(kuò)展了RS232和RS485通訊接口,采用LPC2106的UART0口來(lái)實(shí)現(xiàn)。RS232接口用于終端與PC機(jī)進(jìn)行通訊,主要用于系統(tǒng)調(diào)試;RS485接口用于終端與用戶設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊。整個(gè)系統(tǒng)的輸入電壓為高質(zhì)量的5V直流穩(wěn)壓電源,共需要4種電壓。CPU內(nèi)核電壓為1.8V,I/O口電壓為3.3V;MC39i電壓范圍是3.3~4.8V,取4.3V供電;其余部分5V供電。
3.2終端軟件設(shè)計(jì)
終端軟件設(shè)計(jì)采用在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下編程的方法,軟件結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個(gè)功能模塊:終端初始化模塊、GPRS通信初始化模塊、TCP/IP協(xié)議處理模塊和應(yīng)用程序模塊等。
為了節(jié)省費(fèi)用,通信終端采用了動(dòng)態(tài)IP地址分配方式,即終端每次上電后GPRS網(wǎng)絡(luò)為其分配動(dòng)態(tài)IP地址和端口號(hào),終端將此動(dòng)態(tài)IP地址和端口號(hào)發(fā)給調(diào)度中心,以便于調(diào)度中心訪問(wèn)。終端需要定時(shí)向調(diào)度中心注冊(cè),以維持先前動(dòng)態(tài)分配的IP地址和端口號(hào)。
終端上電或復(fù)位后,首先等待參數(shù)配置命令,如果收到配置命令,則進(jìn)入配置狀態(tài);否則,讀取片內(nèi)用戶Flash中保存的配置信息。接著通過(guò)串口向GPRS無(wú)線模塊發(fā)送相應(yīng)的AT指令,GPRS終端開(kāi)始進(jìn)行撥號(hào)和PPP協(xié)商過(guò)程。當(dāng)PPP協(xié)商成功,無(wú)線模塊登錄網(wǎng)絡(luò)成功后,系統(tǒng)通過(guò)加載PPP/TCP/UDP/IP等協(xié)議,同中心建立起Socket連接,數(shù)據(jù)的雙向傳輸通道建立,系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)送接收用戶數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)上報(bào)故障和定時(shí)向中心注冊(cè)的循環(huán)狀態(tài)。
4調(diào)度中心設(shè)計(jì)
調(diào)度中心的主要功能是:接收各換熱站通訊終端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理;保存各終端的動(dòng)態(tài)IP地址,監(jiān)視各終端的狀態(tài);維護(hù)熱網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù),提供用戶數(shù)據(jù)查詢、打印報(bào)表;實(shí)現(xiàn)調(diào)度與遠(yuǎn)程控制等。
這些主要功能由軟件實(shí)現(xiàn),使用了VB6.0進(jìn)行開(kāi)發(fā)。軟件設(shè)計(jì)主要包括6個(gè)相對(duì)獨(dú)立的功能模塊:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、遠(yuǎn)程控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、換熱站自動(dòng)上傳報(bào)警信號(hào)處理模塊,如圖4所示。
調(diào)度中心有以下幾種組網(wǎng)方式:光纖專線方式;ADSL方式,中心需要申請(qǐng)一個(gè)固定的IP地址,或使用動(dòng)態(tài)IP地址+域名;GPRSMODEM方式,使用SIM卡綁定固定IP地址的方式。本系統(tǒng)采用ADSL+固定IP地址的接入方式。在對(duì)GPRS通訊終端進(jìn)行配置時(shí),寫(xiě)入這個(gè)固定的IP地址,這樣終端一開(kāi)機(jī)就能自動(dòng)與調(diào)度中心進(jìn)行通信。調(diào)度中心數(shù)據(jù)收發(fā)的流程如圖5所示。
圖4調(diào)度中心軟件功能
圖5調(diào)度中心數(shù)據(jù)收發(fā)流程圖
5結(jié)束語(yǔ)
城市集中供熱行業(yè)中,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)控?zé)峋W(wǎng)的運(yùn)行可實(shí)現(xiàn)能源的充分利用,減小環(huán)境污染。同數(shù)傳電臺(tái)相比,利用GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)可靠性高,在建設(shè)成本和維護(hù)成本上都有很大的優(yōu)勢(shì),對(duì)于供熱企業(yè)提高工作效率和生產(chǎn)管理水平、保證供熱質(zhì)量和熱網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和廣泛的應(yīng)用價(jià)值。隨著GPRS網(wǎng)絡(luò)的完善和費(fèi)用的進(jìn)一步降低,基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將得到更廣泛的應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
[1]丁艷華.熱網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].城市公共事業(yè),2005,19卷2期:34~37
[2]林艷,楊建華等.集中供熱監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].控制工程,2003,10卷6刊:539~541
[3]董志國(guó).集中供熱管網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤氣與熱力,2005,25卷10期:19~21
關(guān)鍵詞:慣性導(dǎo)航,陸基導(dǎo)航,星基導(dǎo)航
0引言
導(dǎo)航是一種為運(yùn)載體航行時(shí)提供連續(xù)、安全和可靠服務(wù)的技術(shù)。航空和航海的需求是導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展的主要推動(dòng)力。尤其是航空技術(shù),由機(jī)在空中必須保持較快的運(yùn)動(dòng)速度,留空時(shí)間有限,事故后果嚴(yán)重,對(duì)導(dǎo)航提出了更高的要求;同時(shí)飛機(jī)所能容納的載荷與體積較小,使導(dǎo)航設(shè)備的選擇受到較大的限制。對(duì)于航空運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)講,導(dǎo)航的基本作用就是引導(dǎo)飛機(jī)安全準(zhǔn)確地沿選定路線、準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。
自無(wú)線電導(dǎo)航技術(shù)的廣泛應(yīng)用以來(lái),導(dǎo)航已從通過(guò)觀測(cè)地形地物、天體的運(yùn)動(dòng)以及燈光電磁現(xiàn)象,改變?yōu)橹饕蕾囯姶挪ǖ膫鞑ヌ匦詠?lái)實(shí)現(xiàn),部分?jǐn)[脫了天氣、季節(jié)、能見(jiàn)度和環(huán)境的制約,以及精度十分低下的狀況。飛機(jī)在云海茫茫的天上,能隨時(shí)掌握自己的位置,大大降低了飛行安全風(fēng)險(xiǎn)。導(dǎo)航已成為民航完全可以依賴的技術(shù)手段,促進(jìn)了世界民航事業(yè)的發(fā)展。
20年代70世紀(jì)發(fā)展起來(lái)的信息技術(shù)使導(dǎo)航技術(shù)呈現(xiàn)了新面貌。衛(wèi)星導(dǎo)航(GPS和GLONASS)以及其增強(qiáng)系統(tǒng)和組合系統(tǒng),已經(jīng)能夠方便、廉價(jià)地為全球任何地方、全天候提供較高精度和連續(xù)的位置、速度、航姿和時(shí)間等導(dǎo)航信息,成為支持未來(lái)航空運(yùn)輸發(fā)展的又一股強(qiáng)大動(dòng)力。
1民航導(dǎo)航技術(shù)的現(xiàn)狀
1.1支持航路的導(dǎo)航技術(shù)
1.1.1慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
從20世紀(jì)20年代末開(kāi)始,雖然陸基無(wú)線電導(dǎo)航逐漸成為航空的主要導(dǎo)航手段,但由于需要地面系統(tǒng)或設(shè)施的支持,無(wú)法實(shí)現(xiàn)自主定位和導(dǎo)航,限制了航空的發(fā)展。首先,軍事上對(duì)導(dǎo)航系統(tǒng)提出了生存能力、抗干擾、反利用和抗欺騙的需求,具有自主導(dǎo)航能力的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)于60年代在航空領(lǐng)域投入使用。但民用飛機(jī)采用INS的主要原因是由于INS提供的導(dǎo)航信息連續(xù)性好,導(dǎo)航參數(shù)短期精度高,更新速率高(可達(dá)50~1000Hz)。
20世紀(jì)70年代后,由于數(shù)字計(jì)算機(jī)的使用和寬體飛機(jī)的發(fā)展,INS也開(kāi)始了大發(fā)展階段。由于INS具有許多陸基導(dǎo)航系統(tǒng)不具備的優(yōu)點(diǎn),尤其是可以產(chǎn)生包括飛機(jī)三維位置、三維速度與航向姿態(tài)等大量有用信息,在民航中得到了應(yīng)用,是民航飛機(jī)的基本導(dǎo)航系統(tǒng)。當(dāng)然它自生的垂直定位功能不好誤差是發(fā)散的,不能單獨(dú)使用,在現(xiàn)代民用飛機(jī)上通常與氣壓高度表組合使用,確定垂直高度信息。一般航空用INS平均無(wú)故障間隔時(shí)間超過(guò)600h,定位誤差漂移率為0.5n mile/h~1.5n mile/h,測(cè)速精度0.8m/s,準(zhǔn)備時(shí)間8min左右。
1.1.2陸基無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)
陸基無(wú)線電導(dǎo)航盡可能把整個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)的復(fù)雜性集中到了地面導(dǎo)航臺(tái),使機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備比較簡(jiǎn)單,因此價(jià)格低廉且可靠性較高,迅速得到了推廣使用。
目前支持民航航路空中交通管理的主要地面設(shè)備包括:NDB、VOR和DME。碩士論文,慣性導(dǎo)航。NDB已不建議使用,本部分中不再做介紹;VOR/VOR和VOR/DME由于定位精度無(wú)法滿足較高的區(qū)域?qū)Ш揭?,ICAO現(xiàn)在更多的采用DME/DME支持航路的導(dǎo)航。
1.1.3星基導(dǎo)航系統(tǒng)
GPS是投入運(yùn)行最早,一直穩(wěn)定工作的星基導(dǎo)航系統(tǒng),而且一直在不斷的創(chuàng)新和改進(jìn)中。碩士論文,慣性導(dǎo)航。已有其他的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在做改進(jìn)和新研制的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中,都以GPS作為藍(lán)本和參考,并在盡可能的條件下與之兼用。GPS已深入到現(xiàn)代軍事和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面,成為提供位置、速度和時(shí)間(PVT)基準(zhǔn)的賦能系統(tǒng),圍繞GPS及其應(yīng)用已形成了一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè),是了解現(xiàn)代星基導(dǎo)航技術(shù)的基礎(chǔ)。目前階段,民航在GNSS應(yīng)用方面的工作也主要集中于GPS及相關(guān)技術(shù)的研究,試圖解決其在民航應(yīng)用中的特殊性問(wèn)題,主要是解決完好性監(jiān)測(cè)等問(wèn)題所開(kāi)展的增強(qiáng)技術(shù)。美國(guó)利用其技術(shù)上的優(yōu)勢(shì),在這方面開(kāi)展了以GPS廣域增強(qiáng)系統(tǒng)(WAAS)和機(jī)載增強(qiáng)系統(tǒng)(ABAS)的研究工作。其他國(guó)家開(kāi)展的相關(guān)增強(qiáng)技術(shù)也同期進(jìn)行,其中包括:日本等國(guó)家開(kāi)展的基于衛(wèi)星的廣域增強(qiáng)技術(shù)和澳大利亞等國(guó)開(kāi)展的基于陸基區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)(GRAS)。
1.2終端區(qū)進(jìn)近引導(dǎo)技術(shù)分析
1.2.1大規(guī)模應(yīng)用中的ILS系統(tǒng)
ILS的作用是向處于著陸過(guò)程中的飛機(jī)提供著陸引導(dǎo)信息,包括航向道信息、下滑道信息和距離信息。目前ILS在民航中廣泛應(yīng)用。根據(jù)性能,ILS可以分為I類(lèi)、II類(lèi)和III類(lèi)。I類(lèi)ILS是從覆蓋其邊沿開(kāi)始,導(dǎo)航道和下滑道的高度不低于60m的范圍提供引導(dǎo)信息的設(shè)備;II類(lèi)ILS能夠引導(dǎo)飛機(jī)到30m的設(shè)備;III類(lèi)ILS能引導(dǎo)飛機(jī)降落到跑道的設(shè)備。我國(guó)現(xiàn)在裝備的絕大多數(shù)系統(tǒng)只能達(dá)到I類(lèi)標(biāo)準(zhǔn),只有少數(shù)系統(tǒng)性能可以達(dá)到II類(lèi)。主要原因除設(shè)備性能外,很大的因素取決于場(chǎng)地;場(chǎng)地達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),障礙物較多、場(chǎng)地不平整,造成航道、下滑道彎曲,超出類(lèi)別標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)周邊地區(qū)的電磁干擾也會(huì)導(dǎo)致引導(dǎo)信號(hào)超過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)。碩士論文,慣性導(dǎo)航。
在較早期裝備的ILS系統(tǒng)中,一般采用指點(diǎn)信標(biāo)給飛機(jī)提供到跑道入口的距離信息,現(xiàn)在更多采用DME測(cè)距的方式。在基本配置中采用DME/N,按照ICAO的規(guī)定,DME/N的系統(tǒng)精度是370m,對(duì)于III類(lèi)著陸、曲線進(jìn)近和自動(dòng)駕駛儀相交聯(lián)實(shí)施自動(dòng)著陸來(lái)講,誤差顯然過(guò)大,一般采用DME/P(精密測(cè)距器)。按規(guī)定,DME/P的路徑跟隨誤差(PEE)在進(jìn)近基準(zhǔn)點(diǎn)上為±30m或±12m。碩士論文,慣性導(dǎo)航。
1.2.2重要的輔助設(shè)施助航燈光系統(tǒng)
助航燈對(duì)飛機(jī)的安全起降有著至關(guān)重要的作用,曾經(jīng)對(duì)飛機(jī)的安全降落起到關(guān)鍵作用。隨著ILS等著陸引導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用,現(xiàn)在的助航燈光系統(tǒng)更多的承擔(dān)輔助引導(dǎo)或備份的功能。但助航燈光系統(tǒng)本身也在不斷的發(fā)展。除更高的工作可靠性和更長(zhǎng)的工作時(shí)間外,現(xiàn)在的助航燈光系統(tǒng)更是集成了高級(jí)地面活動(dòng)引導(dǎo)功能和單燈引導(dǎo)控制系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱),能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每架飛機(jī)的個(gè)性化引導(dǎo)。碩士論文,慣性導(dǎo)航。實(shí)現(xiàn)了從空中到地面的無(wú)間隙引導(dǎo),大大提高飛機(jī)滑行及跑道運(yùn)行的安全保障,提高飛機(jī)地面運(yùn)行效率和機(jī)場(chǎng)運(yùn)行容量,給機(jī)組提供更準(zhǔn)確、更簡(jiǎn)單、更人性化的引導(dǎo)信息。
1.2.3發(fā)展中的局域衛(wèi)星增強(qiáng)系統(tǒng)
為了將GPS用機(jī)的精密進(jìn)近和著陸,F(xiàn)AA在1994年以前主要著力于發(fā)展LAAS。它屬于GBAS,有地面設(shè)施和機(jī)載設(shè)備組成。地面設(shè)施有一組高品質(zhì)的GPS基準(zhǔn)接收機(jī),位于準(zhǔn)確已知的位置上,所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)處理后,產(chǎn)生視界內(nèi)GPS衛(wèi)星的誤差校正信號(hào)和完好性信息,在通過(guò)VHF數(shù)據(jù)鏈廣播至進(jìn)近中的飛機(jī),以提高機(jī)載GPS設(shè)備的精度、完好性、連續(xù)性和可用性等性能,用以滿足I類(lèi)、II類(lèi)和III類(lèi)精密進(jìn)近與著陸的要求。目前,ICAO和FAA對(duì)飛機(jī)精密進(jìn)近系統(tǒng)的四性有明確且嚴(yán)格的規(guī)定,LAAS必須滿足。
按原理,一套LAAS地面設(shè)施不僅可以覆蓋一個(gè)機(jī)場(chǎng)的所有跑道,而且可以覆蓋相距不遠(yuǎn)的幾個(gè)機(jī)場(chǎng),做曲線進(jìn)近或折線進(jìn)近均無(wú)問(wèn)題。而ILS或MLS則每條跑道兩端都要各設(shè)一套,因此LAAS在經(jīng)濟(jì)性上是非常有利的,對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家尤其具有吸引力,因?yàn)樗鼈円粋€(gè)機(jī)場(chǎng)常有多條跑道,而大城市周?chē)矔?huì)同時(shí)有多個(gè)機(jī)場(chǎng)。LAAS的地面臺(tái)信號(hào)覆蓋半徑可達(dá)370km,如果布臺(tái)合理,也可以用于本土的航路導(dǎo)航,滿足終端區(qū)區(qū)域?qū)Ш剑≧NAV)需要。
2導(dǎo)航技術(shù)的未來(lái)發(fā)展分析
2.1 GNSS發(fā)展分析
以GPS為代表的新一代星基導(dǎo)航技術(shù)正在受到普遍重視,但GNSS性能無(wú)法滿足民航高可靠性的要求。美國(guó)開(kāi)展以WAAS、LAAS和ABAS為核心的民航GPS應(yīng)用研究,目前WAAS和LAAS已在大規(guī)模應(yīng)用前的準(zhǔn)備之中,ABAS技術(shù)也已在技術(shù)驗(yàn)證階段。
但這種完全依靠美國(guó)軍方控制的GPS系統(tǒng)實(shí)施導(dǎo)航,無(wú)法令世界其它一些國(guó)家放心,為此歐洲著手開(kāi)展Galileo計(jì)劃、中國(guó)正在開(kāi)展北斗計(jì)劃以及俄羅斯正在完善其GLONNASS,并開(kāi)始加快現(xiàn)代化進(jìn)程。但截至目前,GPS仍然是唯一可以實(shí)現(xiàn)全球定位導(dǎo)航的星基技術(shù)。
在過(guò)去幾十年里,全球軍、民用機(jī)場(chǎng)和飛機(jī)依靠地面安裝的著陸系統(tǒng)卓有成效地保證了飛機(jī)的全天候盲目著陸,數(shù)以萬(wàn)計(jì)的飛機(jī)在儀表著陸系統(tǒng)、GCA、微波著陸系統(tǒng)和其他的陸基系統(tǒng)的精確引導(dǎo)下安全降落。碩士論文,慣性導(dǎo)航。但是,在最近幾年,隨著GPS開(kāi)發(fā)應(yīng)用的深入,其作用日益受到人們的關(guān)注。GPS應(yīng)用機(jī)著陸的實(shí)驗(yàn)與研究工作成為最熱門(mén)的項(xiàng)目。
2.2新型導(dǎo)航技術(shù)的研究
地形輔助導(dǎo)航:地形輔助導(dǎo)航系統(tǒng)基本上是一種低高度工作的系統(tǒng),離地高度超過(guò)300m時(shí)其精度就會(huì)明顯降低,而到800m~1500m的高度則無(wú)法使用。但是,該系統(tǒng)不僅能提供飛行器的水平精度位置,而且還能提供精確的高度信息;不僅能提供飛行器前方和下方的地形,而且還能提供視距范圍以外的周?chē)匦涡畔ⅰ?/p>
視見(jiàn)著陸設(shè)備:由前視探測(cè)器生成視覺(jué)圖像顯示在平視顯示器上,同時(shí)將儀表數(shù)據(jù)、指引信息疊加在圖像上,構(gòu)成人工合成圖像。當(dāng)在低能見(jiàn)度時(shí),飛行員根據(jù)人工合成圖像分辨出跑道,知道肉眼直接看見(jiàn)風(fēng)擋外的景象和跑道時(shí),人工合成圖像才逐漸淡化。這種合成視景視見(jiàn)著陸系統(tǒng)打破了幾十年來(lái)無(wú)線電波束引導(dǎo)的壟斷局面,開(kāi)辟了一種新的低能見(jiàn)度下進(jìn)近著陸的途徑。
3小結(jié)
以INS為基礎(chǔ)導(dǎo)航源、GNSS為主導(dǎo)航源的導(dǎo)航新模式將成為未來(lái)一段時(shí)間的民航主要導(dǎo)航系統(tǒng),但備份系統(tǒng)仍將在一段時(shí)間內(nèi)采用陸基導(dǎo)航設(shè)施。但在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),考慮到陸基導(dǎo)航系統(tǒng)的維護(hù)成本和技術(shù)性能,這種局面將會(huì)改變。備份系統(tǒng)將有可能采用類(lèi)似現(xiàn)在的羅蘭-C系統(tǒng)作為航路導(dǎo)航的冗余配置,而終端區(qū)和進(jìn)近著陸階段,多點(diǎn)定位引導(dǎo)技術(shù)成熟后,可考慮作為備份使用。這樣配置的優(yōu)點(diǎn)非常顯著,一方面冗余配置系統(tǒng)的多功能和多用途,將是整個(gè)系統(tǒng)成本大幅降低,提高經(jīng)濟(jì)性能;另一方面相關(guān)技術(shù)的發(fā)展也將為它們?cè)诿窈街谐墒鞈?yīng)用提供保障。
【參考文獻(xiàn)】
[1]中國(guó)民用航空局.基于性能的導(dǎo)航實(shí)施路線圖[S].2009.
[2]以光衡.慣性導(dǎo)航原理[M].北京:航空工業(yè)出版社.1987
[3]周世勤.新型慣性技術(shù)的發(fā)展[J].飛航導(dǎo)航,2001,6:70-77
[4]AhnIS,SennottJ.Multi-antennaGPSreceptionwithvehicleflexure[J].ProceedingsofIONGPS-2002.TheInstituteofNavigation,2002:19–55
[5]周其煥,陳惠萍.ICAO定義的第一代GNSS概貌[J].導(dǎo)航,1993,2
[6]徐楨,劉強(qiáng).衛(wèi)星導(dǎo)航區(qū)域增強(qiáng)系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展[A].2007第三屆中國(guó)智能交通年會(huì)論文集[C],2007
[7]FAA.Stand-AloneAirborneNavigationEquipmentUsingTheGlobalpositioningSystem(GPS)AugmentedByTheWideAreaAugmentationSystem(WAAS)[R].FAA/TSO-C146
關(guān)鍵詞 GPS;RTK;地籍測(cè)量;應(yīng)用;分析;簡(jiǎn)述
中圖分類(lèi)號(hào)P21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708(2012)65-0129-02
在我國(guó)第二次的部分的土地調(diào)查中,地籍測(cè)量主要是將土地權(quán)屬和利用的狀況進(jìn)行摸清,將各個(gè)宗地位置、地類(lèi)、面積以及權(quán)屬等等情況核查清楚,并且將各類(lèi)土地綜合利用的情況摸清楚,這樣就能夠?yàn)橥恋厥褂弥贫雀母锾峁┮粋€(gè)基礎(chǔ)的資料,更加為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了一定的保證。下面,筆者就地籍測(cè)量中RTK技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。
1 關(guān)于GPS-RTK技術(shù)
伴隨著我國(guó)人造地球衛(wèi)星技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和光電技術(shù)的不斷發(fā)展這三者在測(cè)繪過(guò)程中得到了普及和應(yīng)用,測(cè)繪作業(yè)的方式以及應(yīng)用的領(lǐng)域也已經(jīng)發(fā)生了十分重大的變化,過(guò)去傳統(tǒng)作業(yè)的方式已經(jīng)不能夠完全的適應(yīng)當(dāng)前測(cè)繪工作的需求,所以,將GPS技術(shù)應(yīng)用到測(cè)繪工作中為我們測(cè)繪工作帶來(lái)了過(guò)去從來(lái)沒(méi)有過(guò)的重大變革,這樣不僅僅將我們工作的效率大大提高,更加將我們成果精度大大提高了。所謂的GPS-RTK技術(shù)也被我們稱為載波相位差分技術(shù),GPS-RTK技術(shù)主要是將WGS84的坐標(biāo)作為一個(gè)基礎(chǔ)全球范圍內(nèi)通用一種動(dòng)態(tài)測(cè)量的技術(shù),是將基準(zhǔn)站和流動(dòng)站這兩個(gè)測(cè)站載波的相對(duì)位觀測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)處理的差分的方法。GPS-RTK技術(shù)主要包括差分法以及修正法這兩個(gè)主要方法,其中,所謂的差分法就是指把基準(zhǔn)站所采集到的那些載波相位發(fā)送到流動(dòng)站中,再進(jìn)行求差解算坐標(biāo),也就是真正的一個(gè)RTK。而修正法就是指把基準(zhǔn)站載波相位修正值發(fā)送到流動(dòng)站中,將流動(dòng)站所接收到的那些載波的相位進(jìn)行改正,再繼續(xù)求坐標(biāo),這也被稱為準(zhǔn)RTK。RTK關(guān)鍵的技術(shù)就在于數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)處理技術(shù)這兩個(gè)技術(shù),RTK定位就要求基準(zhǔn)站的接收機(jī)所觀測(cè)到的載波相位觀測(cè)值以及基準(zhǔn)站的坐標(biāo)等等都通過(guò)數(shù)據(jù)通信鏈來(lái)實(shí)時(shí)的傳送到流動(dòng)站的接收機(jī)中,流動(dòng)站不僅通過(guò)自身的數(shù)據(jù)鏈將來(lái)自于基準(zhǔn)站的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收,還必須要進(jìn)行GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集工作,并且要在系統(tǒng)里面組成差分觀測(cè)值來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)的處理,這樣也就能夠得到高精度定位那樣的結(jié)果。GPS-RTK技術(shù)的系統(tǒng)配置主要包括數(shù)據(jù)鏈、移動(dòng)站接收機(jī)以及基準(zhǔn)站的接收機(jī)這三個(gè)部分。
2 在地籍測(cè)量中RTK技術(shù)應(yīng)用分析
將RTK技術(shù)在某一個(gè)地籍測(cè)量工程中應(yīng)用作為例子,對(duì)這一項(xiàng)技術(shù)在地籍測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用的方法和精度進(jìn)行說(shuō)明,測(cè)區(qū)位于某一個(gè)城區(qū),城市建構(gòu)筑物十分密集,交通十分繁忙,無(wú)線電信號(hào)比較復(fù)雜,街道兩邊的樹(shù)木茂密,這一次需要測(cè)量宗地的地塊遍布了整個(gè)城區(qū),權(quán)屬的關(guān)系相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜,用地的種類(lèi)比較多,宗地的數(shù)目也比較多,權(quán)屬界址點(diǎn)的數(shù)量很多,如果我們采用一個(gè)常規(guī)的測(cè)量手段進(jìn)行測(cè)量比較困難,也很難能夠在較短的時(shí)間里面將所有宗地權(quán)屬界址點(diǎn)的測(cè)量工作完成,采用RTK測(cè)量技術(shù)能夠滿足該項(xiàng)地籍測(cè)量工作要求。
2.1基準(zhǔn)站的確定和選取
安置基準(zhǔn)站是使得RTK測(cè)量能夠順利進(jìn)行的關(guān)鍵,要求我們要避免選擇那些無(wú)線電干擾十分強(qiáng)烈地區(qū),數(shù)據(jù)鏈電臺(tái)發(fā)射天線以及基準(zhǔn)站站址必須要具有高度,為了要防止數(shù)據(jù)鏈發(fā)生丟失和多路徑效應(yīng)產(chǎn)生的影響,周?chē)鷳?yīng)該沒(méi)有GPS信號(hào)的反射物,在試驗(yàn)和試用的階段中,針對(duì)已經(jīng)選用了的GPS的儀器,我們得出了這一個(gè)城區(qū)流動(dòng)站在其作用距離五千米范圍里面,能夠清晰并且高質(zhì)量的進(jìn)行基準(zhǔn)站所發(fā)出數(shù)據(jù)的接收,將此作為參考選擇了那些分布在這一個(gè)城區(qū)城市的D級(jí)GPS控制網(wǎng)點(diǎn)的七點(diǎn),組成了這一次地籍測(cè)量工作基準(zhǔn)的框架網(wǎng)并且利用七個(gè)控制點(diǎn)坐標(biāo)系和1954年北京坐標(biāo)系成果計(jì)算出該項(xiàng)用在GPS-RTK技術(shù)的七個(gè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)。
2.2 RTK定位精度的試驗(yàn)
均勻的實(shí)施了這一個(gè)城市、D、E級(jí)的GPS控制點(diǎn)等共計(jì)19個(gè)點(diǎn)的進(jìn)行了測(cè)量,最后把這些測(cè)量的結(jié)果和已知的成果相互比較。
3 測(cè)量界址點(diǎn)的坐標(biāo)
采取RTK測(cè)量技術(shù)來(lái)實(shí)施測(cè)量界址點(diǎn)坐標(biāo),在檢測(cè)試驗(yàn)已經(jīng)取得了成功這一個(gè)基礎(chǔ)之上,將RTK基準(zhǔn)框架網(wǎng)點(diǎn)作為一個(gè)基礎(chǔ),分別進(jìn)行GPS基準(zhǔn)站的架設(shè),使用一加二的工作模式,采用兩套R(shí)TK接收機(jī)作為流動(dòng)站來(lái)進(jìn)行測(cè)量,因?yàn)樗玫腞TK系統(tǒng)發(fā)射電臺(tái)僅僅有4W,十分節(jié)省電能,并且在中途的時(shí)候并不需要進(jìn)行電池的更換就能夠足足使用一整天,在開(kāi)機(jī)以后就能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)人值守,相對(duì)來(lái)說(shuō)是十分方便的。在每天第一次進(jìn)行流動(dòng)站測(cè)量的時(shí)候,至少在一個(gè)已知點(diǎn)上面進(jìn)行RTK測(cè)量,這一個(gè)測(cè)量的結(jié)果和已知點(diǎn)相互比較,以便將RTK系統(tǒng)到底有沒(méi)有正常工作進(jìn)行檢查,還要檢查基準(zhǔn)站的坐標(biāo)輸入到底是否正確,最后,我們?cè)侔袵PS所獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以后直接輸入到計(jì)算機(jī)中,這樣就能夠及時(shí)并且精確的獲取界址點(diǎn)圖形的信息,準(zhǔn)確的進(jìn)行地籍圖和宗地圖的制作,計(jì)算出宗地的面積。
4結(jié)論
本文中,筆者首先介紹了RTK測(cè)量技術(shù),接著又從基準(zhǔn)站的確定和選取、RTK定位精度的試驗(yàn)以及測(cè)量界址點(diǎn)的坐標(biāo)從三個(gè)方面對(duì)地籍測(cè)量中應(yīng)用GPS-RTK技術(shù)進(jìn)行了分析,筆者認(rèn)為,理論只有應(yīng)用到實(shí)際操作之中去才能夠真正發(fā)揮自身的作用,所以,筆者主張將這一個(gè)理論知識(shí)應(yīng)用到地籍測(cè)量中去指導(dǎo)地籍測(cè)量工作,再通過(guò)地籍測(cè)量工作的實(shí)施情況對(duì)這一個(gè)理論知識(shí)存在的不足進(jìn)行很好的更改和完善。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:GPS; 基線解算; 精度
Accuracy analysis on high-precision baseline resolution algorithm of GPS / COMPASS combination
LIU Yang1, WANG Yanguo2
(1. Jilin Normal University, School of Science and Technology of Computer, Siping 136000, China;
2. CCCC Fourth Harbor Engineering Institute Co., Ltd, Guangzhou 510000, China)
Abstract: This paper first analyzes the nature of the the Beidou carrier phase observation data,solve the program of Beidou-data cycle slip detecting and repairing,using classic ionospheric residuals method and M-W combination algorithm.A set of high-precision baseline resolution algorithm suitable for this model is developed through using LAMBDA algorithm to accurately fix ambiguity. Further , the accuracy of single and double datas can be analysed.
Keywords: Global Positioning System, baseline solution, accuracy
1 引言
隨著衛(wèi)星定位技術(shù)的日益普及,GPS、GLONASS、GALILEO系統(tǒng)和我國(guó)的第二代北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Compass)是目前全球四大導(dǎo)航定位系統(tǒng)。由于各衛(wèi)星系統(tǒng)使用權(quán)限及觀測(cè)條件的限制,定位精度、安全性、 可靠性及可用性難以得到保證[1],而多星座組合定位可以解決這一問(wèn)題,組合定位可以增加觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)目,降低精度稀釋因子,并且有更好的幾何分布,為高精度定位提供可能。本文的研究成果―GPS/北斗組合的高精度基線解算技術(shù)將能廣泛應(yīng)用于測(cè)量工作的各個(gè)領(lǐng)域。
2 數(shù)據(jù)預(yù)處理
衛(wèi)星數(shù)據(jù)的預(yù)處理的目的是:對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑濾波的檢驗(yàn)、剔除粗差;統(tǒng)一數(shù)據(jù)文件的格式,并將數(shù)據(jù)文件加工成標(biāo)準(zhǔn)文件;周跳的探測(cè)與修復(fù);對(duì)各觀測(cè)值進(jìn)行模型改正。在軟件的具體實(shí)現(xiàn)中,為快速獲得衛(wèi)星信息和載波相位觀測(cè)值等相關(guān)信息,在數(shù)據(jù)預(yù)處理后生成共視衛(wèi)星文件(.coms),該格式文件由基線兩端觀測(cè)站觀測(cè)文件及星歷文件生成,不僅包含了觀測(cè)站的觀測(cè)信息,還融合了參與解算的衛(wèi)星高度角、空間信息等解算基線所需信息,能夠提高軟件的解算效率。
共視衛(wèi)星文件由文件頭和各歷元衛(wèi)星的有關(guān)數(shù)據(jù)組成。在文件頭中,解釋了兩測(cè)站的一些必要的基本信息,如基線長(zhǎng)度、起止歷元、衛(wèi)星截止高度角、方位角、電離層延遲、參考衛(wèi)星編號(hào)、共視衛(wèi)星的編號(hào)、衛(wèi)星的坐標(biāo)、載波相位觀測(cè)值等組成[2]。
3 周跳的探測(cè)與修復(fù)
1、電離層殘差法
從圖1中明顯看出紅色線所示衛(wèi)星產(chǎn)生周跳,運(yùn)用電離層殘差法將該衛(wèi)星踢除后,周跳修復(fù)后:
經(jīng)數(shù)據(jù)測(cè)試可以得出,運(yùn)用電離層殘差法能有效探測(cè)出周跳并可對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行適當(dāng)提出[3]。但由于電離層殘差法具有以下缺點(diǎn):1.不能判別出周跳出現(xiàn)在哪個(gè)頻率上;2.只用到觀測(cè)數(shù)據(jù)而無(wú)衛(wèi)星、測(cè)站坐標(biāo)等信息;3.僅適用于雙頻數(shù)據(jù),而對(duì)單頻機(jī)不適用?;谝陨戏椒ǖ牟蛔悖菊撐奶岢鲈龠M(jìn)行M-W組合觀測(cè)值計(jì)算寬巷模糊度。
分析:
a、采樣間隔大小對(duì)于電離層殘差法探測(cè)影響較大,若觀測(cè)數(shù)據(jù)的采樣間隔是1s,周跳誤差比較敏感;若數(shù)據(jù)的采樣間隔較大,那么相近歷元的電離層變化很大,這種情況下探測(cè)結(jié)果很可能出現(xiàn)錯(cuò)誤;若周跳組合能夠形成一定的組合關(guān)系,此方案將會(huì)失效。因此用此種方法探測(cè)周跳,較為有效,聯(lián)合M-W方法再進(jìn)行修復(fù)周跳,兩種方法結(jié)合效果更好。
b、M-W的核心是利用寬巷模糊度探測(cè)周跳與修復(fù)周跳,在進(jìn)行模型分析處理時(shí)要用到偽距的觀測(cè)值,因此這會(huì)影響到周跳偏差的估值,如果周跳發(fā)生在兩頻段上,且大小相同,這種方法便無(wú)意義。
c、聯(lián)合利用M-W組合及電力層殘差法進(jìn)行處理周跳,彌補(bǔ)了各自方法的不足,可以得到高精度結(jié)果,為下一步高精度基線解算提供保障。
4 數(shù)據(jù)處理及精度評(píng)定
基線解算時(shí)由GPS_COMPASS軟件對(duì)處理GPS/COMPASS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算,探測(cè)并修復(fù)周跳,求算參數(shù)的浮點(diǎn)解、固定解(基線向量坐標(biāo)分量、基線向量長(zhǎng)度、整周模糊度)及其方差協(xié)方差、中誤差,用來(lái)評(píng)定基線解算質(zhì)量?jī)?yōu)劣。
論文中算例由雙頻接收機(jī)測(cè)得,盡量減小接收機(jī)鐘差、電離層延遲、對(duì)流層延遲的影響,首先探討單基線數(shù)據(jù)。此次測(cè)試觀測(cè)條件良好,采樣間隔1s,選取1h的數(shù)據(jù)進(jìn)行解算比對(duì)。本論文采用如下指標(biāo)進(jìn)行精度評(píng)定:
1、基線分量及精度
2、單歷元載波雙差定位基線分量改正分析,對(duì)窄巷組合方案進(jìn)行分析,見(jiàn)下圖
由以上各圖歸納如下表:
表4 精度評(píng)定
從以上各圖及統(tǒng)計(jì)表分析及目前COMPASS衛(wèi)星的發(fā)射狀況來(lái)看,對(duì)于短基線的載波雙差定位解算數(shù)據(jù),觀測(cè)條件良好的情況下,無(wú)論采用何等組合方案, GPS/COMPASS組合基線解算的精度與單系統(tǒng)基線解算相比,解算精度有了小幅提高,但基本都維持在毫米級(jí)精度水平,精度差距并不明顯。
3、RATIO
數(shù)據(jù)處理完畢后,查看靜態(tài)基線,我們要檢查RATIO是否大于3,若比3大,證明基線的固定雙差解解算合格,若小于3,說(shuō)明此基線解算的固定雙差解不夠合格
雙系統(tǒng)RATIO值見(jiàn)下表
表5 RATIO值對(duì)照表
由表中RITIO值我們可以得出,GPS/COMPASS組合后基線解算的RATIO值,用L1、窄波組合時(shí),明顯優(yōu)于單GPS系統(tǒng),單COMPASS系統(tǒng)基線解算質(zhì)量最差。
4、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析
選用了一段18km的基線,選用測(cè)站名為L(zhǎng)IXI,JLHU,采樣率5s,同步接收數(shù)據(jù)5小時(shí),數(shù)據(jù)下載后經(jīng)過(guò)衛(wèi)星狀況分析,分成5個(gè)觀測(cè)時(shí)段進(jìn)行分析,每個(gè)時(shí)段時(shí)間約為1小時(shí),在整個(gè)觀測(cè)過(guò)程中前4個(gè)間段雙系統(tǒng)衛(wèi)星質(zhì)量較好,單系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以單獨(dú)進(jìn)行基線解算,求出固定解。第5時(shí)段GPS衛(wèi)星數(shù)量不足3課,無(wú)法固定衛(wèi)星,這時(shí)將COMPASS數(shù)據(jù)引入進(jìn)行雙星組合解算基線,便可以對(duì)基線進(jìn)行解算處理。
在第3時(shí)段,GPS衛(wèi)星質(zhì)量較差,但可以求出固定解,但接收機(jī)接收各系統(tǒng)衛(wèi)星的數(shù)目都大于4課,以第3時(shí)段基線解算為例,探討18km基線解算精度。
分析:在第3時(shí)段,對(duì)于18km基線進(jìn)行解算,由于觀測(cè)條件及電離層改正等因素的限制,GPS衛(wèi)星的觀測(cè)質(zhì)量不佳,由上述表看出,單GPS衛(wèi)星系統(tǒng)的基線分量的誤差最大,但是經(jīng)過(guò)GPS/COMPASS衛(wèi)星組合解算基線[8],精度有了顯著提高,基線分量的誤差在4cm以下,維持在厘米級(jí)水平。在第5時(shí)段,GPS衛(wèi)星質(zhì)量更差,觀測(cè)的衛(wèi)星數(shù)據(jù)不足4顆,不能求出固定解,COMPASS衛(wèi)星質(zhì)量稍好。
測(cè)試數(shù)據(jù)分析:在本數(shù)據(jù)測(cè)試中,GPS衛(wèi)星僅為三顆:‘G04',‘G10',‘G17',而COMPASS衛(wèi)星則有多顆:‘C01',‘C03',‘C04',‘C06',‘C08',‘C09'。此時(shí)段GPS衛(wèi)星數(shù)目不足,無(wú)法進(jìn)行基線的固定解算,而加入COMPASS衛(wèi)星后共同參與解算,便能能準(zhǔn)確固定,定位誤差大幅度減小,精度明顯優(yōu)于單COMPASS衛(wèi)星數(shù)據(jù)解算結(jié)果,說(shuō)明在GPS衛(wèi)星較少時(shí),COMPASS衛(wèi)星可以起到補(bǔ)充作用,能大幅提升衛(wèi)星定位精度,使基線解算更為穩(wěn)定?!?/p>
參考文獻(xiàn)
[1]黨亞民,秘金鐘,成英燕.全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)原理與應(yīng)用[M].北京:測(cè)繪出版社,2007
[2]劉基余等.GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位原理與方法 [M].北京: 科學(xué)出版社,2008
[3]中國(guó)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)管理辦公室.北斗衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)展報(bào)告(2.1版)[S]. 2012
[4]劉智敏.改進(jìn)的遺傳算法在GPS基線解算上的研究[J],測(cè)繪科學(xué),2008(9)
[5]楊潤(rùn)書(shū).GPS基線解算的優(yōu)化技術(shù)[J].測(cè)繪通報(bào),2005(5):36-39
[6] Alfred Leick, Jacques Beser and Paul Rosenboom. Assesing GLON ASS Observation. ION GPS-98, The Institute of Navigation, 1998, pp.1605-1612