無線電基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇無線電基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞： 無線電力傳輸技術 電磁感應 射頻 原理與應用前景

1.引言

自17世紀人類發(fā)現(xiàn)如何發(fā)電后就用金屬電線來四處傳輸電力。時至今日，供電網(wǎng)、高壓線已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越來越多的電器給我們帶來極大便捷的同時，不知不覺各種“理不清”的電源線、數(shù)據(jù)線帶來的困擾也與日俱增。不過，這些年的科技發(fā)展表明，在無線數(shù)據(jù)傳輸技術日益普及之時，科學家對無線電力傳輸（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，從某種意義上來講，無線電力傳輸也不再是幻想――在未來的生活中擺脫那些紛亂的電源線已成為可能。

2.無線電力傳輸?shù)陌l(fā)展歷史

19世紀末被譽為“迎來電力時代的天才”的名尼古拉?特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在電氣與無線電技術方面作出了突出貢獻。他1881年發(fā)現(xiàn)了旋轉磁場原理，并用于制造感應電動機；1888年發(fā)明多相交流傳輸及配電系統(tǒng)；1889―1890年制成赫茲振蕩器；1891年發(fā)明高頻變壓器（特斯拉線圈），現(xiàn)仍廣泛用于無線電、電視機及其他電子設備。他曾致力于研究無線傳輸信號及能量的可能性，并在1899年演示了不用導線采用高頻電流的電動機，但由于效率低和對安全方面的擔憂，無線電力傳輸?shù)募夹g無突破性進展［1］。1901―1905年在紐約附近的長島建造Wardenclyffe塔，是一座復雜的電磁振蕩器，設想它將能夠把電力輸送到世界上任何一個角落，特斯拉利用此塔實現(xiàn)地球與電離層共振。

2001年5月，法國國家科學研究中心的皮格努萊特，利用微波無線傳輸電能點亮40m外一個200W的燈泡。其后，2003年在島上建造的10kW試驗型微波輸電裝置，已開始以2.45GHz頻率向接近1km的格朗巴桑村進行點對點無線供電。

2005年，香港城市大學電子工程學系教授許樹源成功研制出“無線電池充電平臺”，但其使用時仍然要將產(chǎn)品與充電器接觸。

2006年10月，日本展出了無線電力傳輸系統(tǒng)。此系統(tǒng)輸出端電力為7V、400mA，收發(fā)線圈間距為4mm時，輸電效率最大為50%，用于手機快速充電。

2007年6月，美國麻省理工學院的物理學助理教授馬林?索爾賈?？搜芯繄F隊實現(xiàn)了在短距離內(nèi)的無線電力傳輸。他們給一個直徑60厘米的線圈通電，6英尺（約1.83米）之外連接在另一個線圈上的60瓦的燈泡被點亮了。這種馬林稱之為“WiTricity”技術的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美電力研討會的論文顯示，他們已經(jīng)在美國內(nèi)華達州的雷電實驗室成功地將800W電力用無線的方式傳輸?shù)?m遠的距離。

2009年10月，日本奈良市針對充電式混合動力巴士進行了無線充電實驗。供電線圈埋入充電臺的混凝土中，汽車駛上充電臺，將車載線圈對準供電線圈就能開始充電。

3.無線電力傳輸?shù)?a href="http://www.ushengzhilian.com/haowen/243776.html" target="_blank">基本原理

3.1電磁感應――短程傳輸

電磁感應現(xiàn)象是電磁學中最重大的發(fā)現(xiàn)之一，它顯示了電、磁現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉化。電磁感應是電磁學中的基本原理，變壓器就是利用電磁感應的基本原理進行工作的。利用電磁感應進行短程電力傳輸?shù)幕驹砣鐖D1所示，發(fā)射線圈L1和接收線圈L2之間利用磁耦合來傳遞能量。若線圈L1中通已交變電流，該電流將在周圍介質中形成一個交變磁場，線圈L2中產(chǎn)生的感應電勢可供電給移動設備或者給電池充電。

3.2電磁耦合共振――中程傳輸

中程無線電力傳輸方式是以電磁波“射頻”或者非輻射性諧振“磁耦合”等形式將電能進行傳輸。它基于電磁共振耦合原理，利用非輻射磁場實現(xiàn)電力高效傳輸。在電子學的理論中，當交變電流通過導體，導體的周圍會形成交變的電磁場，稱為電磁波。在電磁波的頻率低于100khz時，電磁波就會被地表吸收，不能形成有效的傳輸，當電磁波頻率高于100khz時，電磁波便可以在空氣中傳播，并且經(jīng)大氣層外緣的電離層反射，形成較遠距離傳輸能力，人們把具有較遠距離傳輸能力的高頻電磁波稱為射頻（即：RF）。將電信息源（模擬或者數(shù)字）用高頻電流進行調(diào)制（調(diào)幅或者調(diào)頻），形成射頻信號后，經(jīng)過天線發(fā)射到空中；較遠的距離將射頻信號接收后需要進行反調(diào)制，再還原成電信息源，這一過程稱為無線傳輸。中程傳輸是利用電磁波損失小的天線技術，并借助二極管、非接觸IC卡、無線電子標簽，等等，實現(xiàn)效率較高的無線電力傳輸。

具體來說，整個裝置包含兩個線圈，每一個線圈都是一個自振系統(tǒng)。其中一個是發(fā)射裝置，與能量相連，它并不向外發(fā)射電磁波，而是利用振蕩器產(chǎn)生高頻振蕩電流，通過發(fā)射線圈向外發(fā)射電磁波，在周圍形成一個非輻射磁場，即將電能轉化為磁場。當接收裝置的固有頻率與收到的電磁波頻率相同時，接收電路中產(chǎn)生的振蕩電流最強，完成磁場到電能的轉換，從而實現(xiàn)電能的高效傳輸。圖2是一個典型的利用電磁共振來實現(xiàn)無線電力傳輸?shù)南到y(tǒng)方案。電磁波的頻率越高其向空間輻射的能量就越大，傳輸效率就越高。

3.3微波/激光――遠程傳輸

理論上講，無線電波的波長越短，其定向性越好，彌散就越小。所以，可以利用微波或激光形式來實現(xiàn)電能的遠程傳輸，這對于新能源的開發(fā)利用、解決未來能源短缺問題也有著重要意義。1968年，美國工程師彼得格拉提出了空間太陽能發(fā)電（Space Solar Power，SSP）的概念。其構想是在地球外層空間建立太能能發(fā)電基地，通過微波將電能送回地球。

4.無線電力技術的應用前景

無線電力傳輸作為一種先進的技術一般應用于特殊的場合，具有廣泛的應用前景。

4.1給一些難以架設線路或危險的地區(qū)供應電能

高山、森林、沙漠、海島等地的臺站經(jīng)常遇到架設電力線路困難的問題，而工作在這些地方的邊防哨所、無線電導航臺、衛(wèi)星監(jiān)控站、天文觀測點等需要生活和工作用電，無線輸電可補充電力不足。此外，無線輸電技術還可以給游牧等分散區(qū)村落無變壓器供電和給用于開采放射性礦物、伐木的機器人供電。

4.2解決地面太陽能電站、水電站、風力電站、原子能電站的電能輸送問題

我國的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒蕪土地，南方部分地區(qū)水力、風力資源豐富，這些地區(qū)有利于建造地面太陽能發(fā)電站或水電站、風力電站?？墒?，這些地區(qū)人煙稀少、地形復雜，在崇山峻嶺之中難以架設線路，這時無線輸電技術就有了用武之地。采用無線輸電技術，還可以把核電站建在沙漠、荒島等地。這樣一方面便于埋葬核廢料，另一方面當電站運行發(fā)生故障時也可以避免對周圍動植物的大量傷害和耕地的污染。

4.3傳送衛(wèi)星太陽能電站的電能

所謂衛(wèi)星太陽能電站，就是用運載火箭或航天飛機將太陽能電池板或太陽能聚光鏡等材料發(fā)送到赤道上空35800km的地球靜止同步軌道上。在太空的太陽光線沒有地球大氣層的影響，輻射能量十分穩(wěn)定，是“取之不盡”的潔凈能源。并且一年中有99%的時間是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太陽能電池板把陽光直接轉變?yōu)殡娔?，或者用太陽能聚光鏡把陽光匯聚起來作為熱源，像地面熱電廠一樣發(fā)電。這樣產(chǎn)生的電能供給微波源或激光器，然后采用無線輸電技術將大功率電磁射束發(fā)送至地面，接收到的微波能量經(jīng)整流器后變成直流電，由變、配電設施供給用戶。

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4.4無接點充電插座

隨著無線電力技術的發(fā)展，一些小型用電設備已經(jīng)實現(xiàn)了無線供電。如：電動牙刷、“免電池”無線鼠標、無線供電“膜片”/“墊”等。無線供電“膜片”/“墊”是一種家用電器無線供電方式，用一片圖書大小的柔軟塑料膜片就可對家電進行無線供電，可為圣誕樹上的LED、裝飾燈、魚缸水中的燈泡、小型電機、手機、MP3、隨身聽、溫度傳感器、助聽器、汽車零部件、甚至是植入式醫(yī)療器件等供電。

4.5給以微波發(fā)動機推進的交通運輸工具供電

現(xiàn)在大部分交通運輸工具燃燒石油產(chǎn)品，其發(fā)動機叫做柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機等。與此類比，以微波作為能源推進的發(fā)動機叫做微波發(fā)動機。微波是工作頻率在0.3―300GHz的電磁波，不能直接用它來驅動電動機，因為要設計出在如此高的頻率下工作的發(fā)動機非常困難。如果思路加以改變，把微波能量轉變?yōu)橹绷麟娏鞯恼髌?，那么微波就可以直接作為交通工具的能源了。煤、石油、天然氣的存儲量有限，而日消耗量巨大，總有耗盡之日，到那時衛(wèi)星太陽能電站可望成為能源供給的主干，通過無線輸電技術就可以直接把微波能量輸給交通運輸工具。

4.6在月球和地球之間架起能量之橋

世界人口的不斷增長和地球資源的日益耗盡，太陽系中其他星球的開發(fā)利用是人類一直以來的夙愿。月球是地球的天然衛(wèi)星，其上資源豐富，地域遼闊，是首先要開發(fā)的星體。未來人類對月球的利用主要是移民和資源獲取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太陽能電池的原料。如果先在月球上建立起工廠，然后把太陽能電站直接建在月球上，比起建在地球靜止同步軌道上要容易些，借助于微波束或激光束把電能發(fā)送到地球。

5.結語

隨著無線電力傳輸技術的不斷發(fā)展與成熟，不但使人們未來的生活有望擺脫手機、相機、筆記本電腦等移動設備電源線的束縛，享受在機場、車站、酒店多種場所提供的無線電力，而且可用于一些特殊場合，如人體植入儀器如心臟起搏器等的輸電問題、新能源（電動）汽車、低軌道軍用衛(wèi)星、太陽能衛(wèi)星發(fā)電站等。在世界經(jīng)濟迅速發(fā)展的今天，節(jié)能和新的、可再生能源的開發(fā)是擺在能源工作者面前的首要問題。太陽能是取之不盡、用之不竭的干凈能源。除核能、地熱能和潮汐能之外，地球上的所有能源都來自太陽，建造衛(wèi)星太陽能電站是解決人類能源危機的重要途徑。要將相對地球靜止的同步軌道上的電能輸送的地面，無線輸電技術將發(fā)揮至關重要的作用。從長遠來看，該技術具有潛在的廣泛應用前景。但是，每一種無線傳輸方式，都有一系列問題需要解決，如電能傳輸效率問題，電力公司如何收費和計費，能量傳輸所產(chǎn)生的電磁波是否對人體健康帶來危害，等等。不管怎樣，一旦這項技術能夠普及，就會給人們的生活帶來巨大的便利。

參考文獻:

［1］白明俠，黃昭.無線電力傳輸?shù)臍v史發(fā)展及應用［J］.湘南學院學報，2010，31，（5）：51-53.

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關鍵詞：水工環(huán)；地質勘察；GPS-RTK；技術應用；

1.水工環(huán)地質的概述

水工環(huán)地質調(diào)查和研究與人類的生存有著密切的關系，特別是在全球環(huán)境變化和被社會經(jīng)濟環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的推崇的大背景之下，各國都將其引入更廣闊的空間。伴隨著不斷變化和發(fā)展的全球經(jīng)濟、資源、環(huán)境，各國對地質調(diào)查工作的方向和部署都進行了調(diào)整，相對的，發(fā)生巨大變化的還有水工環(huán)地質調(diào)查研究的內(nèi)容。水文地質、工程地質、環(huán)境地質的界限在傳統(tǒng)意義上被打破，現(xiàn)在發(fā)展的趨勢就是對水工環(huán)一體化的研究，它的服務領域越來越廣泛，信息量大、功能多樣的態(tài)勢不斷出現(xiàn)，環(huán)境地質學日益突顯其重要性。

2.水工環(huán)地質的應用范圍

在改革開放以后，人類對于自身行為要促使其進行反思，終于認識到，只有協(xié)調(diào)人和自然的關系，共榮共存才能實現(xiàn)。水工環(huán)地質工作新要求的提出，是要對可持續(xù)的發(fā)展的科學發(fā)展觀進行全面協(xié)調(diào)。隨著不斷加快的全球城市化進程，城市建設和規(guī)劃中的地質調(diào)查評價工作也逐漸成為了一項重要的工作。當前，逐漸形成水工環(huán)地質研究的重要領域之一就是其中的城市環(huán)境污染防治和監(jiān)測、土地利用規(guī)劃、工程地質災害調(diào)查和風險評價、垃圾填埋地質調(diào)查等。

3.GPS RTK的基本原理

3.1 GPS的基本原理

從地面把無線電信號發(fā)射臺搬到衛(wèi)星上，針對一個衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)進行組成，對無線電測距交會原理進行有效的應用，就可以對衛(wèi)星的位置用3個以上的地面未知點進行交會，相反的，對于地面未知點的位置，就可以利用3顆以上衛(wèi)星的已知空間位置進行交會，這就是GPS衛(wèi)星定位的基本原理。實時動態(tài)測量的基本工作方法是，安置1臺GPS接收機在基準站，連續(xù)觀測所有課件的GPS衛(wèi)星，并且通過無線電傳輸設備把它的觀測數(shù)據(jù)對用戶的觀測展進行實時地發(fā)送。在觀測站上，GPS衛(wèi)星信號在被GPS接受機接收的同時，對接收基準站的觀測數(shù)據(jù)和轉換參數(shù)通過無線電接收設備進行傳輸，然后把GPS原理相對定位作為依據(jù)，對相對基準站的基線向量進行及時的解算，對基準站的WGS―84坐標進行解算；再通過預設的WGS―84坐標系和地方坐標系的轉換參數(shù)，對用戶需要的三維坐標及精度進行實時地計算并且進行顯示。

3.2 RTK的基本原理

實時動態(tài)(RTK) 測量系統(tǒng)，是GPS 測量技術與數(shù)據(jù)傳輸技術的結合，是GPS 測量技術中的一個新突破。RTK測量技術是以載波相位觀測量為根據(jù)的實時差分GPS 測量技術，RTK測量系統(tǒng)一般由以下三部分組成：GPS 接收設備、數(shù)據(jù)傳輸設備、軟件系統(tǒng)。其基本思想是： 在基準站上設置1 臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛(wèi)星進行連續(xù)地觀測，并將其觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備，實時地發(fā)送給用戶觀測站。在用戶站上，GPS 接收機在接收GPS衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位原理，實時地解算整周模糊度未知數(shù)并計算顯示用戶站的三維坐標及其精度。通過實時計算的定位結果，便可監(jiān)測基準站與用戶站觀測成果的質量和解算結果的收斂情況，實時地判定解算結果是否成功，從而減少冗余觀測量，縮短觀測時間，因此可以提高生產(chǎn)效率。

4應用實例

GPS RTK技術經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)證明了具有多方面的用途。這些應用包括在水文地質方面可以用于淺部地下環(huán)境調(diào)查；在工程地質勘察方面可用于調(diào)查地下埋藏物、隧道、巖溶等方面等。

區(qū)域水文地質調(diào)查

某一特定地層雷達反射圖像特征的產(chǎn)生平均的總和就是我們所定義的雷達相圖，指的是雷達剖面資料上肉眼可見的反射波的組合形式的不同。雷達資料觀測中，對雷達響應并產(chǎn)生特征效應的就是地質體的構造和結構特征造成的影響。雷達相圖元素就是這些特征效應的名稱。從1990年以來，荷蘭TNO應用地學研究所在荷蘭30多個適合于GPS調(diào)查試驗的點上作了測量，用于評價GPS對不同水文地質目標成像和描述目標特征的可能性。

5. GPS RTK技術在水工環(huán)地質勘察中的優(yōu)點

5.1作業(yè)效率高，在普通的地形地勢下，高質量的RTK設站對5km半徑的測區(qū)進行測量只需要一次，和傳統(tǒng)測量相比，其所需的控制點數(shù)量和測量儀器的“搬站”次數(shù)大大減少，操作只需要一個人，1.2s是每個放樣點僅需要停留的時間，在這個時間內(nèi)就可以完成作業(yè)。

5.2滿足定位精度，只要滿足所有對RTK的基本工作條件，就不存在偏差，在一定的作業(yè)半徑范圍內(nèi)（一般為5km），RTK的平面精度和高程精度都能達到厘米級，且不存在誤差積累。

5.3全天候作業(yè)，RTK技術不要求兩點間滿足光學通視，只需要對 “電磁波通視和對空通視的要求”進行滿足，所以和傳統(tǒng)測量相比，受阻因素比較少的RTK技術作業(yè)，作業(yè)幾乎是可以進行全天候的。

5.4 RTK作業(yè)自動化、集成化程度高，對于各種測繪外業(yè)RTK都可以勝任。高效手持操作手簿要在流動站中盡心配備，多種測繪功能在內(nèi)置專業(yè)軟件中都可以自動實現(xiàn)，對人為誤差也可以有所減少，對作業(yè)精度也有了保證。

6. 結束語

GPS RTK技術已為測量界普遍地接受，并得到越來越廣泛的應用，在水工環(huán)地質中對GPS RTK技術的采用，已經(jīng)得到了很好驗證，可以一步到位外業(yè)的測量，節(jié)省了很多不必要的中間環(huán)節(jié)，對外業(yè)工作量進行最大限度地減少，從而縮短整個測量工期，提高工作效率。同時，簡化外業(yè)工序和迅速完成也可以使所有的后續(xù)專業(yè)工序更快的完成。

參考文獻：

【1】付麗莉.淺析水工環(huán)地質勘察中的技術應用[J].華章2010，（11）.

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目前，院校的理論教學大多涵蓋有相應的實驗實習教學，隨著電子設備水平的不斷提高，學生學習內(nèi)容日益豐富，學習者的任職教育標準逐步提高，教學實踐與實習設備的矛盾越來越突出。一方面，理論和原理知識繁雜抽象、難于理解掌握，另一方面，設備、裝備的掌握使用又建立在理論知識的理解基礎上，然而由于種種原因，實驗實習設備和實踐裝備短時期又難于配備齊全，無可避免地影響了教學計劃的全面實施。因此，探索缺少實驗實習設備情況下的教學措施和方法尤為重要。

2.指導原則

要合理開展實驗實習設備不足情況下的理論教學，既要把握實踐教學的宗旨，合理分配理論、實踐教學的課時比例。理論教學是主體，實踐教學是基礎理論的實際應用，要明確二者的主次地位。又要保證教學質量和良好的經(jīng)濟效益。教學手段和方法要得當，確保教學任務的順利完成，又要能使有限的教學經(jīng)費取得良好的效益。

針對院校理論教學演示環(huán)節(jié)的現(xiàn)狀，切實結合教學需求和學生學習狀況，正確處理好理論教學和演示環(huán)節(jié)的主次作用，全面合理開發(fā)虛擬實驗系統(tǒng)，要著重把握以下方面。

一是虛擬教學要貼近教學，針對教學實際需求。虛擬實驗系統(tǒng)要實現(xiàn)理論學習的主要演示功能，滿足教學和實習的實踐需求。虛擬實驗系統(tǒng)的開發(fā)應該將相關演示功能展現(xiàn)出來，體現(xiàn)教學需求相關操作和知識。二是虛擬教學要設計合理，功能完善。虛擬實驗系統(tǒng)雖然通過軟件編程模擬實際的功能，但要充分考慮理論知識的代表性實驗環(huán)節(jié)和設備使用的具體條件，虛擬仿真模型的建立要貼近設備實際。三是虛擬教學要滿足任職需要，全面提升學生素質。虛擬實驗仿真系統(tǒng)開發(fā)不能僅限于實現(xiàn)單一功能，應該結合實際開發(fā)相應系統(tǒng)的訓練程序，要滿足任職需要，促使學生得到全面的訓練。再者，虛擬實驗系統(tǒng)要在教學實踐中進一步充實完善。

電子設備更新速度較快，設計開發(fā)人員的技術水準逐步提高，學生在使用過程中會提出一些問題和建議，虛擬仿真系統(tǒng)針對某一教學需求開發(fā)，必須在使用中不斷更新完善，需要留有一定的擴展接口，為類似的教學訓練提供通用平臺，既要增加新功能，新模塊，又要提高系統(tǒng)的通用性和推廣性。一個項目的成功研制，要為以后研制其他類型的虛擬實驗系統(tǒng)提供技術儲備，以便推廣至其他類型的教學需求，提高其通用價值。

3.無線電虛擬實驗系統(tǒng)設計

3.1 設計目的

通信設備教學是培養(yǎng)通信人才的重要教學內(nèi)容，是將原理知識與設備操作相結合的過程。通信設備水平在不斷提高，新裝備新技術的掌握，很大程度上取決于基礎理論知識的學習。電工無線電原理是無線電設備課程的理論基礎，涉及到電子元件、微機原理、電路分析、通信原理等方面，理論性強，復雜抽象，學生掌握難度較大。因此，建設機載無線電虛擬實驗系統(tǒng)能夠解決教學實踐與理論知識的矛盾，方便學生的理論學習，而且能夠節(jié)省大量的訓練經(jīng)費，達到高效節(jié)省的目的。

3.2 設計方案

無線電虛擬實驗系統(tǒng)，是研究為適應無線電原理及設備教學而構建的模擬實驗系統(tǒng)，必須圍繞相關原理講解及設備使用，滿足不同期班、不同層次的教學需求。首先要準確定位，全面合理確定設計內(nèi)容。以無線電課程的教學內(nèi)容為主體，涵蓋相關原理、設備教學的全部內(nèi)容，包括無線電元器件、電路分析、電子線路、通信相關理論等，仿真原理的主要工作過程，演示工作波形。其次要主次分明，原理和設備的比重合理分配。以基本原理為主線，圍繞無線電設備的使用，科學分配二者的比例。以原理知識作為基礎，無線電設備內(nèi)容作為核心和學習重點，貫徹設備的使用為目的的宗旨。再者要針對教學對象特點，適合本院校學生使用。結合本院校學員的知識層次和培訓計劃，針對其特點，設定合適的難度、深度，既要演示相關的理論、設備工作波形圖，又要適合學生學習掌握。

無線電虛擬實驗系統(tǒng)主要包括無線電虛擬實驗系統(tǒng)基本架構、系統(tǒng)軟件兩部分的內(nèi)容。無線電虛擬實驗系統(tǒng)軟件是該系統(tǒng)的主要部分，利用面向對象、虛擬儀器等技術手段，完成無線電虛擬實驗系統(tǒng)軟件的設計，主要功能包括：基本無線電原理、電臺通信原理的虛擬演示等。

從無線電設備的教學目的出發(fā)，設計無線電虛擬實驗系統(tǒng)，密切結合無線電設備相關的理論教學內(nèi)容，以虛擬儀器為基礎，采用實用的基于PC的數(shù)據(jù)采集（DAQ）技術，開發(fā)系統(tǒng)及虛擬檢測軟件，以微機和局域網(wǎng)為基礎構成虛擬儀器實驗系統(tǒng)。采用LabVIEW或CVI軟件為開發(fā)平臺，根據(jù)相關需求設計儀器的測試功能，代替常規(guī)的儀器，如函數(shù)發(fā)生器、示波器、萬用表等，又能擴展成數(shù)字萬用表、溫度計、頻譜分析儀或邏輯分析儀等不同的儀器儀表。通過開發(fā)系統(tǒng)軟件來控制整個DAQ系統(tǒng)，完成采集原始數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、輸出結果等流程，實現(xiàn)對相關電路、器件、設備等的虛擬測試演示，以微機和局域網(wǎng)構成硬件環(huán)境，建成虛擬儀器實驗系統(tǒng)。

系統(tǒng)建成后將配置多部虛擬實驗系統(tǒng)終端，可以輔助無線電設備課的理論教學，教師可以通過多媒體演示實例并講解其原理，代替實際儀器下的原理演示，提高學生對抽象理論的理解和掌握，能夠充分滿足通信專業(yè)的無線電理論教學需求，增強生動性、提高教學效果。

3.3 使用分析

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關鍵詞：工程測量 GPS 技術研究

中圖分類號：TB22 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（b）-0034-02

GPS―RTK具有全天候、無需通視、定位精度高、測量時間短等優(yōu)點，全站儀具有快速、高效、準確、輕便的特點。兩者在測量領域都具有廣泛的應用前景。RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集，集合了兩種測量方法的優(yōu)點，減輕了測繪人員的工作強度，提高了效率和測繪精度，尤其在地形復雜的區(qū)域，聯(lián)合數(shù)據(jù)采集更顯示了不可替代的優(yōu)越性。

本文介紹了大連市某鎮(zhèn)土地整理項目中采用RTK與全站儀進行工程測量的應用情況。

1 RTK與全站儀數(shù)據(jù)采集基本原理

1.1 GPS-RTK工作原理

GPS―RTK技術即實時載波相位差分技術，是實時處理兩個測點載波相位觀測量的差分方法，它分為兩類：差分法和修正法。差分法是將基準站采集的載波相位發(fā)送給用戶，進行求差解算坐標；修正法是將準站載波相位修正值發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的載波相位?；鶞收緦崟r地將測量的載波相位觀測值、偽距觀測值、基準站坐標等用無線電傳送給運動中的流動站，流動站通過無線電接收基準站發(fā)射的信息，將載波相位觀測值實時進行差分處理，得到基準站和流動站坐標差X、Y、H。坐標差加上基準站坐標得到每個點的WGS-84坐標，通過坐標轉換參數(shù)轉換得出流動站每個點的平面坐標X，Y和海拔高H。RTK工作原理見圖1所示。

基準站和流動站同時接收到5顆或5顆以上衛(wèi)星信號以及基準站發(fā)出的差分信號；基準站和流動站要連續(xù)接收衛(wèi)星信號以及流動站能接基準站發(fā)出的差分信號。即移動站遷站過程中不能關機、不能失鎖，否則RTK須重新初始化；基準站要選在地勢較高，交通方便，周圍無高度角超過10°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號的接收和數(shù)據(jù)鏈發(fā)射的位置；防止數(shù)據(jù)鏈丟失及多路經(jīng)效應的影響，基準站和流動站必須設置在周圍無GPS信號反射物（大面積水域、大型建筑物），無高壓線，電視臺，無線電發(fā)射臺等干擾源；流動站安置于周圍無高度角超過15°的障礙物，有利于衛(wèi)星信號和基準站發(fā)射無線電信號的接收的位置。

1.2 全站儀基本原理

全站儀是全站型電子速測儀的簡稱，又被稱為“電子全站儀”，它是一種兼有自動測距、測角、計算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能的自動化、數(shù)字化的三維坐標測量與定位系統(tǒng)。廣泛應用于控制測量、地形測量地籍與房產(chǎn)測量、施工放樣、工業(yè)測量及近海定位等的電子測量儀器。測量時用儀器照準棱鏡，通過望遠鏡成像，然后經(jīng)過儀器內(nèi)裝識別器，將信號進行放大和數(shù)字化后，即可得到讀數(shù)值。

2 RTK與全站儀工程測量應用實例

2.1 測區(qū)概況及作業(yè)目的

測區(qū)內(nèi)大多是旱地，農(nóng)業(yè)種植以糧食作物、大棚蔬菜和果樹為主；村莊周圍有大量村邊林和成片果園，幾個村莊由于是蔬菜種植專業(yè)村，村莊周圍及旱地里90%都是2米余高的溫室大棚，這些都給測量工作帶來諸多不便。本次作業(yè)目的是為該鎮(zhèn)土地整理項目的規(guī)劃設計提供前期的規(guī)劃圖件資料和土地利用現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)資料。

2.2 資料及儀器準備

2.3 野外測量

2.3.1 控制測量

首級控制網(wǎng)采用GPS靜態(tài)定位，布設整個測區(qū)，以便于控制網(wǎng)的加密及數(shù)字化測圖。由于測區(qū)范圍較大，我們?yōu)榱四軡M足測量精度及后期工程施工的需要，共在測區(qū)內(nèi)布設GPS點6個作為首級控制點。

在首級GPS控制網(wǎng)的基礎上，利用RTK進行了圖根點的測繪，并用全站儀進行了部分導線測量，以便進行檢查和碎部點測量。在本次測量中，點位設置除了顧及方便測圖使用和便于RTK操作外，還需滿足RTK測量對外界觀測條件的特殊要求：基準站的設置應盡量避開高壓線、高大建筑物、高密的樹林、大面積水域、遠離強電磁波發(fā)射源等。為了增大基準站無線電發(fā)射的距離，要盡可能把基準站放在地勢較高、開闊的地方；對RTK所測圖根點在全站儀使用時進行檢查，以保證圖根點的精度。

2.3.2 碎部測量

該鎮(zhèn)土地整理項目測區(qū)內(nèi)有大量的果園，村莊邊有大量的村邊林及部分村莊有大量的溫室大棚等因素，造成通視條件較差。同時由于該項目時間緊、任務重，單純用常規(guī)全站儀測量方法來施測工作效率太低，完全采用RTK進行碎部采集雖然效率高，但由于對工作環(huán)境有要求，部分地區(qū)存在信號盲區(qū)，因此在測量時，采用RTK與全站儀聯(lián)合測量，取長補短，以確保能高質量、高效率地按時完成該項目。

全站儀與RTK在同一區(qū)域聯(lián)合測量，根據(jù)實地情況分工進行碎部點的數(shù)據(jù)采集。利用RTK技術的優(yōu)勢，進行道路、河流、獨立地物及高程點等的測量；全站儀主要利用首級控制點以及RTK加密的圖根點測量影響RTK信號的有大量村邊林的村莊線、RTK信號盲區(qū)地物、地類界等。每天外業(yè)結束，將全站儀及RTK野外采集數(shù)據(jù)導出至筆記本電腦，統(tǒng)一轉換成*.dat數(shù)據(jù)格式，在南方cass7.0中展點，根據(jù)野外繪制草圖或編碼進行數(shù)字化成圖，最后對地形圖進行整飾和精度檢查。

2.4 精度分析

3 結語

RTK與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集，避免了單純的全站儀測量容易受到地形、植被覆蓋等諸多因素的影響和RTK測量中衛(wèi)星接收和外界干擾的問題，互補優(yōu)缺，大大提高了作業(yè)效率。因此，將兩者有機結合，充分發(fā)揮各自優(yōu)點，對加快工程進度，具有很大的實際意義。本文案例將為從事相關工作的工程和技術人員提供有益借鑒。

參考文獻

[1] 徐紹銓，張華海，楊志強，等.GPS測量原理及應用[M].武漢：武漢大學出版社，2003.

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關鍵詞：測繪中的問題；原理；應用

Abstract: in the rendering of topographic map, just a single application or GPS RTK tachometer often can't satisfy the requirements of the job, if the use of combination type will compensate for their faults, this paper is to GPS RTK surveying instrument topographic map surveying and mapping and the combined application of discussed.

Key words: surveying and mapping of the problem; Principle; application

中圖分類號： P217文獻標識碼：A 文章編號：

地形的測量是利用測量儀器對所要測量的地區(qū)的地物，地貌等按照一定比例縮放的，再依據(jù)圖示規(guī)范，繪制地形圖的。由于所測量的地區(qū)的不同，有的適合GPS刀K測量，有的適合用全站儀測量，如能將二者結合就能取長補短。

一、GPS刀K與全站儀在地形圖測繪中存在的一些問題

一般野外數(shù)據(jù)的采集都不夠全面，準確度低。在通過GPS刀K與全站儀在地形圖測繪中，無論是全站儀的現(xiàn)場采集還是GPS刀K的現(xiàn)場采集都會遇到數(shù)據(jù)采集的片面性，準確度低的情況發(fā)生。因為野外采集一般都會遇到建筑物，居民地，林場，牧地水域等地區(qū)，這些地點的取點不足或是封閉不好都是影響采集的因素之一；由于現(xiàn)在的數(shù)字化地形測繪軟件都是根據(jù)野外采集點采集的。在野外采集過程中，會避免不了人工的干預，刪除一些自動組網(wǎng)中不能內(nèi)插的高線角邊。在人工的干擾下測繪的質量就會降低，就會造成等高線的不合理勾繪，人工干擾下的低質量問題；往往在數(shù)字地形測量過程中，由于人員對技術設計書及標準規(guī)范方面的文獻認識理解的程度不夠，造成對各種地物的綜合取舍，表示定位方面處理的不夠規(guī)范。使得地質取舍的不合理，定位不夠準確，表達的不全面。

二、RTK與全站儀數(shù)據(jù)采集基本原理

1.GPS RTK的工作原理

GPS RTK技術就是實時載波相位差分技術，是實時處理兩個測點載波相位觀測量的差分方法，它分為差分法和修正法。差分法是將基準站所采集的載波相位直接發(fā)送給用戶，進行求差坐標；修正法是將基準站所測出來的載波相位的修正值發(fā)送給用戶，改正用戶接收到的載波相位。基準站要實時地將測量到的載波相位觀測值，偽距觀測值，基準站坐標等通過無線電傳送方式傳送到流動站，流動站再通過無線電接收基準站所發(fā)射的信息，將載入的相位觀測值隨時的進行差分處理，得到基準站與流動站的坐標差?；鶞收镜淖鴺思由献鴺瞬罹涂梢缘玫礁鱾€點的坐標，再通過坐標參數(shù)轉換得出流動站各個點的平面坐標與海拔高。

2．全站儀的基本原理

全站式電子速測儀的簡稱就是全站儀，又可以稱為電子全站儀，它是即能夠自動測角、測距、計算及數(shù)據(jù)的自動記錄，同時還具備了三維坐標測量的傳輸功能與定位系統(tǒng)。它是廣泛應用于控制測量、地形測量、房產(chǎn)測量、施工放樣、工業(yè)測量及近海定位等的電子測量儀器。在測量時是通過儀器照準棱鏡，再用望遠鏡成像，然后再經(jīng)過儀器內(nèi)的識別器，將信號進行放大及數(shù)字化后，即可得到讀數(shù)值。

三、GPS刀K與全站儀在地形圖測繪中的應用

自從GPS刀K和全站儀系統(tǒng)應用到地形測量以來，地形圖的測繪取得了飛速的發(fā)展。全站儀它具備了精度高、速度快、勞動強度低的優(yōu)點，但是在較弱的光線以及測點間無通視等情況下，其測量的精度會大大受到影響；而GPS刀K則不同了，它可以全球性、全天候用于測量，且不需要測點間的通視。但是在具有大功率無線電的發(fā)射源下或高壓線、高大建筑物以及樹下時，衛(wèi)星和無線電信號的接受就會變得很難，也就無法正常地進行測量。如果用GPS刀K與全站儀聯(lián)合測圖，那么上述的種種弊端就可以克服了。

1、測區(qū)的概況

有些測區(qū)多為城縣，大多都包含居民地、農(nóng)田，而在農(nóng)田中還有高桿的農(nóng)作物以及樹木等，可見通視的條件是相當差的。如果只是單一的使用全站儀進行測量的話，工作效率會很低，因此就要采用GPSRTK和全站儀的聯(lián)合測圖，才可以確保高質量、高效率的完成任務。

2．GPS刀K與全站儀聯(lián)合數(shù)據(jù)采集

在地形的測量中，為了避免測量誤差的累積，一般都遵循從整體到局部，先控制后碎部的原則，即先把測量控制網(wǎng)建立在測區(qū)內(nèi)，然后再根據(jù)控制網(wǎng)來進行測量。

1）測區(qū)的控制測量

測區(qū)的平面坐標應采用對應城市的坐標系，在測區(qū)可利用GPS布設一級導線網(wǎng)。為了測圖方便，可根據(jù)三個已知點位均勻的進行布設GPS控制點，再用四等水準來進行高程聯(lián)測。一級GPS控制網(wǎng)是按照嚴格按照的規(guī)范要求所進行布設和實測的，并且盡可能的做到每個點位都會兼顧兩個方向的通視，以便于全站儀的測量。

2）基準站的設置

儀器在任意選定好的點位上架設后，用手簿啟動基準站接收機，再設置基準站的各項配置參數(shù)，如基準的未知點，手簿中所建立的坐標系，無投影、無轉換等。然后輸入基準站的天線高，經(jīng)過單點定位測量將基準站的坐標測量出來并存儲到所建立的任務當中，最后進行無線電臺的連接。當無線電連接以后，就可將手簿從基站接收機上分開，基站的設置啟動就此完成。

3）流動站的設置

連接好流動站的接收機、測桿、天線后，再用手簿開啟接收機，要先進行測量類型、電臺的配置，能使其與基站的無線電連接。先輸人流動站的天線高，再輸入觀測的時間、次數(shù)，設置機內(nèi)的精度，施測，獲得數(shù)據(jù)。

3．碎部的測量

1）圖根控制的測量

測區(qū)圖根控制可采用GPS RTK方法的布設，基準站應設在測區(qū)中心的控制點上，流動站的邊長均不可超過三千米。布設圖根點要求十四個，要密度合理、布設的均勻，方可完全滿足測圖的需要。

2）地形圖的測繪

利用RTK進行地形圖的測量時，要在已知的GPS控制點上安置好基準站，然后再根據(jù)其它的已知點來求定轉換參數(shù)，流動站就可進行數(shù)據(jù)的采集。在采集的過程中，如遇到高大的樹木、高壓線、建筑物等時，GPS的信號將會受到干擾，影響測量的精度，此時，需要用到全站儀來進行測量。

全站儀的操作：將全站儀置于圖根導線點上設站、定向、檢查，施測碎部點坐標和高程點，利用全站儀內(nèi)部存儲器記錄觀測數(shù)據(jù)、野外繪制草圖、記錄觀測。

3）內(nèi)業(yè)成圖

利用RTK軟件把所測碎的部點和全站儀所記錄的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C上，將數(shù)據(jù)的格式轉換成開思軟件數(shù)據(jù)的格式。并在開思軟件中繪圖，對應草圖所繪制的數(shù)字化地形圖。

四、結束語

在地形圖的測繪中，會伴隨著各種復雜多變的地形，如果只用GPS刀K測量或全站儀測量是很難達到工作上的要求的，即使是完成了，繪制的地形圖也是片面的，準確度低，不夠規(guī)范等。因此二者的結合也是勢在必行的，在今后的地形圖測繪中二者是必不可分的。

參考文獻：

[1] 李秀江．測量學[M]．北京：中國林業(yè)出版社，2007(7)．

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1.1硬件平臺

軟件無線電技術的硬件平臺組成較為復雜，它主要包括模擬前端、寬帶數(shù)模變換器、寬帶模數(shù)變換器、數(shù)字上下變頻器以及高速數(shù)字信號處理器這五個部分，其有著模塊化、開放性及可拓展性等優(yōu)勢。該平臺的數(shù)據(jù)源可以是文字、聲音和視頻等，通過對數(shù)據(jù)進行信息道編碼和信息源編碼，而且可以采用多路方式對其進行訪問，然后對其進行調(diào)制解調(diào)。值得注意的是，不同系統(tǒng)下的不同調(diào)制方式，應盡可能采用能夠兼容的方式。

1.2軟件平臺

數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中的軟件無線電技術采用的是分層軟件體系，其包括DSP指令、函數(shù)庫、信號流變換庫、小波與濾波的變換、調(diào)制算法庫、編碼算法庫、信道糾錯編碼庫及各種無線電信令規(guī)程庫等。

1.3關鍵技術

現(xiàn)代的無線電已經(jīng)是將計算機、通信等技術融合為一體的新技術。首先，寬帶多頻段是其核心技術，軟件無線電技術的工作寬帶一般是1Mhz到3Ghz，如果其天線采用傳統(tǒng)方法，由于天線長度的影響，會對信號的傳輸產(chǎn)生影響。其次，采用數(shù)模和模數(shù)技術，將兩者的轉換器靠近天線，并將其移到RF前端，對較高頻段的信號進行數(shù)字化，這個過程需要對工作寬帶和模數(shù)采樣頻率進行較高的要求。另一方面，環(huán)境的復雜性對模數(shù)轉換器的速率和寬帶都提出了較高的標準，要求其動態(tài)范圍較大，在寬帶達到要求時，也應注意ADC是否具有較高的采樣率。最后，DSP技術和高速數(shù)字處理技術也是軟件無線電的核心技術之一，數(shù)字信號在經(jīng)過模數(shù)轉換器處理后，DSP軟件將繼續(xù)對其進行處理，因此說軟件無線電技術的關鍵是數(shù)字處理能力。硬件技術和軟件技術是影響無線電技術的重要因素，目前軟件無線電技術在實際中的應用由于受到硬件技術的限制，特別是在木塊分化方面，因此應加強硬件技術的改進，為軟件技術提供一個廣闊的發(fā)展平臺。

2數(shù)字廣播電視系統(tǒng)中軟件無線電技術的應用

數(shù)字廣播電視的基本原理就是將模擬信號轉變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)其完美過渡。將A/D變換器靠近射頻天線以盡早獲取模擬信號，隨后將其轉化為數(shù)字信號是軟件無線電技術的基本思路。無線電技術以數(shù)字廣播電視為載體，在產(chǎn)生數(shù)字信號后，利用數(shù)模轉換器將信號轉化為模擬信號。軟件無線電技術以較強的靈活性，通過升級去完成對一些關鍵技術的突破。

2.1DRM的發(fā)展

由于數(shù)字化媒體的快速發(fā)展及調(diào)頻廣播競爭的加強，許多機構已經(jīng)開始了調(diào)頻廣播數(shù)字化的技術實驗。由于當前數(shù)字信號和模擬信號同時存在，可以借助無線電技術對模擬設備進行研制。隨著無線電技術的發(fā)展，為了提升無線電廣播的質量，可以將數(shù)字廣播與資源有效結合起來。

2.2DRM中無線電技術的應用

由于廣播的寬帶較窄，信號的動態(tài)范圍較大，在實際應用中對其方案的選擇應慎之又慎?？梢詫σ粋€寬帶變頻模塊進行增加，將其增加到A/D/A天線間，使信號由全頻變?yōu)橹蓄l帶，然后對中頻帶信號的預定功能進行實現(xiàn)。

2.3DRM發(fā)射機中軟件無線電技術的應用

相比較接收機，發(fā)射機的研制顯得更為復雜，發(fā)射機一般包含三個獨立的子系統(tǒng)，其中的調(diào)制子系統(tǒng)和數(shù)字編碼負責對數(shù)字信號和相位的處理，而模擬處理子系統(tǒng)則更多的被應用于調(diào)相符號或幅相符號的轉換上，功率放大以及信號的發(fā)射則依靠發(fā)射子系統(tǒng)來實現(xiàn)。

2.4數(shù)字電視接收系統(tǒng)

當前廣泛采用的是中頻數(shù)字化結構，其原理是通過多頻段的天線將數(shù)字信號傳送到RF部分，隨后經(jīng)過模數(shù)轉換器和數(shù)模轉換器的轉換，再經(jīng)過數(shù)字上下變頻器，其將信號傳送給DSP進行處理。在以軟件無線電技術為基礎的數(shù)字電視接受系統(tǒng)，首先要通過模擬變頻對信號進行處理，使其與模數(shù)轉換器的信號相適應，經(jīng)過模數(shù)轉換器的處理后，其輸出為基帶信號，然后數(shù)字變頻對寬帶內(nèi)的信號進行正交變頻，使其成為與信號帶寬相適應的數(shù)字信號，這種信號要能夠被HDTV處理。在實際中，為了提高數(shù)據(jù)的處理速度，常常采用較多的處理器模塊。而在軟件無線電技術中，都是采用軟件對算法進行處理，通過軟件的升級來增加新的功能，而HDTV接收機正是以軟件無線電原理為依據(jù)，在此基礎上，其不僅可以產(chǎn)生能夠適應多種編碼速率的數(shù)字電視信號，而且其自身的系統(tǒng)升級能力也較強。HDTV實現(xiàn)新制式的播放方法對軟件無線電技術降低成本具有較大的幫助。

2.5軟件無線電技術中的實際應用

在互聯(lián)網(wǎng)和3G時代，信道調(diào)制方式會極大影響數(shù)字廣播電視的發(fā)展，因此需要引進新的無線通信技術。當下用戶需要的是多層次配置，而軟件無線電技術中正是一種優(yōu)質資源，依靠其實現(xiàn)各種業(yè)務的最佳配置，改變以往的追求統(tǒng)一性的調(diào)制方式，努力建立一個開放性的平臺，通過平臺上軟件的升級來實現(xiàn)業(yè)務的各種特征。

3結束語

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關鍵詞：GPS定位技術；工程施工測量；基本原理；優(yōu)缺點；操作方法；誤差分析

1引言

GPS英文全名是“Global Position System”，意為“全球定位系統(tǒng)”，簡稱GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎的無線電導航定位系統(tǒng)。GPS空間部分使用了二十四顆衛(wèi)星組成的星座，衛(wèi)星高度約20200公里，分布在六條升交點互隔60度的軌道面上，每條軌道上均勻分布四顆衛(wèi)星，相鄰兩軌道上的衛(wèi)星相隔40度，使得地球任何地方至少同時可看到四顆衛(wèi)星。

GPS測量通過接收衛(wèi)星發(fā)射的信號并進行數(shù)據(jù)處理，從而求定測量點的空間位置，它具有全球性、全天侯、連續(xù)性、實時性導航定位和定時功能，能提供精密的三維坐標、速度和時間，而且具有良好的抗干擾性和保密性。目前，在工程測量中，為了保證控制測量和施工放樣的精度，滿足工程質量要求，GPS定位技術被廣泛應用于工程施工測量中。

2工程測量中應用GPS定位技術的基本原理

GPS 定位系統(tǒng)主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設備三部分構成。

⑴空間衛(wèi)星星座由24 顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，GPS衛(wèi)星用L 波段的兩個無線電載波向使用者連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位信號，信號中含有衛(wèi)星的位置坐標信息，使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點。在地球的任何地點、任何時刻，在高度角15°以上，平均可同時觀測到6 顆衛(wèi)星，最多可達到9 顆。

⑵地面監(jiān)控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站組成。主控站收集各監(jiān)測站的觀測數(shù)據(jù)，計算各衛(wèi)星的軌道參數(shù)、鐘差參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)傳送到注入站，再由注入站將主控站發(fā)來的導航信息數(shù)據(jù)注人到相應衛(wèi)星的存儲器中。

⑶用戶設備由GPS 接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及終端設備（如計算機）等組成。GPS 接收機接受待測衛(wèi)星的信號，對信號進行一系列地處理，再通過相應軟件計算待測點的三維坐標。

GPS 系統(tǒng)采用了距離交會法，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標（ 、 、 ），確定用戶天線所對應觀測點的位置。設接收機天線的相位中心坐標為（x、y、z），則GPS 衛(wèi)星和用戶接收天線之間的幾何距離ρ= ，式中有X、Y、Z 三個未知量，只要同時接收3 顆GPS 衛(wèi)星，就能解出測站點坐標（X、Y、Z），在以上敘述中我們可以看到，用戶可以平均同時觀測到6顆衛(wèi)星，所以我們可以經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS 接收機中心（測站點）的三維坐標。

3GPS定位技術在工程施工測量中應用的具體方法

3.1準備工作

3.1.1對待測區(qū)進行勘察，并收集相關資料

主要調(diào)查當?shù)氐目刂泣c分布情況、交通情況、水文分布情況、植被情況、以及當?shù)氐娘L俗民情等。相關資料包括待測區(qū)的地形圖，各類控制點成果以及與之有關的地質、交通、氣象、通信等方面的資料。

3.1.2擬定觀測計劃

觀測計劃的主要內(nèi)容包括：

⑴設計精度。要求平均邊長小于1 km，最弱邊相對誤差小于1/10 000，GPS 接收機標稱精度的固定誤差a≤15 mm，比例誤差系數(shù) 。

⑵編制GPS 衛(wèi)星的可見性預報圖，選擇衛(wèi)星的幾何圖形強度。

⑶選擇最佳的觀測時段。根據(jù)衛(wèi)星可見預報和天氣預報選擇最佳觀測時段，衛(wèi)星的幾何分布越好，定位精度就越高

⑷觀測區(qū)域的設計與劃分。設計基準和控制網(wǎng)，一般采用3 臺GPS 接收機進行觀測，網(wǎng)形布設成邊連式。

⑸設計GPS 網(wǎng)與地面的聯(lián)測方案。尤其對信號接受不好的待測區(qū)，應做好聯(lián)測方案的設計，以保證其精度。

⑹編排作業(yè)調(diào)度表，以保證測量任務按時完成。

3.1.3選擇接收機型號并檢驗

一般小于20 公里點位情況良好，宜采用單頻接收機，反之，選用雙頻接收機。接收機性能的檢驗主要有：一般檢驗，主要檢查接收機各部件及其附件是否完好，使用手冊等相關資料是否齊全等；通電檢驗，主要是檢驗接收機通電后有關信號燈、按鍵、顯示系統(tǒng)和儀表的工作情況；實測檢驗，主要檢驗方法為標準基線檢驗、已知坐標邊長檢驗、零基線檢驗、相位中心偏移量檢驗。

3.2外業(yè)測量工作

3.2.1合理選點

GPS 觀測點的選取比較靈活，但也要遵循GPS 測量的一些原則。

⑴每點最好能與其中某一點通視。

⑵應選擇在上空開闊、視場內(nèi)周圍障礙物的高度角小于15 °，以免信號被遮擋或吸收，影響觀測質量。

⑶要遠離大功率無線電發(fā)射源和高壓電線等，其距離應大于200 m，以免電磁場對信號的干擾。

⑷避免大面積水域對電磁波反射和吸收。

⑸選擇交通方便的地方，以有利與其它觀測手段聯(lián)測。

3.2.2埋設標志

GPS 網(wǎng)點應埋設具有標志的標石，以精確標志點位，點的埋設必須堅固以利于長久保存與利用，并做好記錄。

3.2.3外業(yè)觀測

外業(yè)觀測工作主要包括：安裝天線、觀測作業(yè)和觀測記錄等。天線利用三腳架安置，天線底板上的圓水準器氣泡必須居中，天線的定向標志應指北，三次測量互差小于3mm 取平均值。觀測作業(yè)就是獲取所需要的定位信息和觀測數(shù)據(jù)。觀測記錄由GPS 接收機自動進行，觀測者應做好記錄。在測量的過程中，應嚴格限制高頻及對講機等無線電波的使用，避免環(huán)境對信號的干擾，從而提高GPS 本身的定位精度。

篇8

關鍵字：無線對講機、因素、通訊現(xiàn)狀、安全系統(tǒng)、報警

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

Abstract: This paper focuses on the relevant theoretical knowledge of radio technology and radio technology application status of the mine, the focus of the introduction of radios to expand the application of coal mine safety systems, large-scale equipment used for coal mine sites implement a radio alarm, warning applications.

Keywords: wireless intercom factors, communication situation, security systems, alarm

目錄

1 概述 1

2無線電對講機電路原理與框圖 2

3影響對講機通話距離和效果的因素有以下幾個方面： 4

4無線電公共對講機的工作頻率及運行狀態(tài) 4

5認知無線電在煤礦井下通信系統(tǒng)中的現(xiàn)狀 5

6無線電泄漏通訊技術的基本原理 5

7認知無線電應用于煤礦無線通信中 ,主要存在以下優(yōu)點 : 6

8福城煤礦壓風機房故障遠程自動化報警裝置 6

9降壓站遠程自動化接地報警裝置 7

10無線電技術在煤礦安全系統(tǒng)報警的設計拓展 9

1 概述

在手機非常普及的今天，無線電對講機無論在工作或者是生活中都不可避免的存在在人們的生活中，為什么人們還會選擇無線電對講機呢？與手機相比，無線電對講機不受網(wǎng)絡的限制，在網(wǎng)絡不能覆蓋的地方，無線電對講機可以讓你輕松的溝通；另外無線電對講機提供了一對一，一對多的通話方式，一按就說，操作十分簡單，令溝通更自由，尤其在緊急調(diào)度和集體協(xié)作工作的情況下，這些特點是非常重要的。與手機相比，無線電對講機通話成本低。能夠在團體成員間的聯(lián)絡和指揮調(diào)度，來提高溝通效率和提高處理突發(fā)事件的快速反應能力。

對于礦井來說，無線電通訊對于保障礦井安全生產(chǎn)和搶險救災 具有十分重要的作用，無論在地面和井下，無線電通訊都發(fā)揮著其重要作用。地面是無線電對講機重點使用的地點，地面上使用無線電對于團體成員間的聯(lián)絡和指揮調(diào)度，大大提高人們對突發(fā)事件的快速反應能力和解決效率。礦井井下也是無線電對講機的重要應用地點，但是由于礦井井下巷道截面、彎曲、傾斜都對礦井巷道中電磁波傳播特性即信道有較大的影響，因此礦井井下無線電技術主要用于絞車安全運行過程，主要用于泄漏通訊的使用?，F(xiàn)在無線電對講機用于地點十分廣泛，尤其在網(wǎng)絡無法覆蓋的地方，無線對講機成為了人們喜愛的通訊工具。

本文圍繞無線電技術相關的理論知識和無線電技術的在礦井的應用現(xiàn)狀，重點引入無線電對講機對于煤礦安全系統(tǒng)的拓展應用，對用于煤礦礦井大型設備場所實現(xiàn)無線電報警、預警應用。

2無線電對講機電路原理與框圖

無線電對講機作為一種簡單的通信工具，它不需要中轉站和地面交換機站支持，就可以進行有效的移動通信，無線電對講機技術是很多無線移動通信技術的基礎，目前應用比較廣泛的蜂窩式移動電話技術，就是在無線雙工無線電對講機的基礎上發(fā)展起來的新型現(xiàn)代通信技術。

無線電對講機的電路形式較多，從調(diào)制方式上可以分為調(diào)幅式和調(diào)頻式；從收發(fā)功能上可以分為單工式和雙工式。單工式無線電對講機在同一時間內(nèi)只能工作在一種狀態(tài)下，即接受或者發(fā)射狀態(tài)，而不能同時處于收發(fā)狀態(tài)。單工無線電對講機工作時，要不停地切換開關來控制收發(fā)狀態(tài)，所以使用起來不太方便。但是單工式無線電對講機則由于它造價低、、體積小、耗電低等優(yōu)點，而被大量應用，而煤礦由于其特點，應用比較廣泛的是單工式無線。

圖2-1就是單工式無線電對講機的原理框圖。

圖2-1 無線無線電對講機電路原理框圖

一部無線電對講機工作性能的優(yōu)劣，常用以上幾項電氣指標參數(shù)來表示，其指標內(nèi)容含義如下：

（1）、靈敏度

接收機在接收信號時是不是靈敏，主要是指它接收微弱的信號能力。如果接收機能在極微弱的信號下良好地工作，并能夠輸出一定得功率性能良好的解調(diào)信號，那么這部接收機就具有較高的靈敏度，靈敏度是衡量接收機接收微弱信號能力的重要指標。

（2）、選擇性

接收機工作時，要在眾多的信號中把有用的信號選擇出來，這種選擇信號的能力稱為信號選擇性，一般用于接收電路隊調(diào)頻帶以外信號的衰減量計量，單位為dB。

（3）、限幅靈敏度

限幅靈敏度是指，當接收機的中放的輸出信號出現(xiàn)限幅時，所需的最小輸入信號電壓值稱為限幅靈敏度，限幅靈敏度的高低和接收機的高放、中放電路的電壓增益有直接的關系，它和靈敏度指標一樣，也是衡量接收機接收微弱信號能力的重要指標。

（4）、頻率穩(wěn)定度

無線電對講機電路中發(fā)射及接收的頻率是否穩(wěn)定，直接關系到能否正常通信一般無線電對講機的頻率穩(wěn)定主要是由于晶體的品質決定，同時也受工作電壓、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度等因素的影響，頻率穩(wěn)定度的高低，一般用指數(shù)來表示，指數(shù)的絕對值越大，表示穩(wěn)定度越高。

（5）、調(diào)制頻偏

制頻頻或者稱頻偏調(diào)量，是指調(diào)制信號（音頻）對載波信號頻率（）調(diào)制后使載波的中心頻率產(chǎn)生的頻率偏移量。調(diào)制頻偏可以用相對量百分比來表示，也可以用絕對量正負值來表示。

（6）、靜態(tài)工作電流

無線電對講機的靜態(tài)工作電流，是指無線電對講機的接收電路，在無通話的待機狀態(tài)下所消耗的電流量。由于一般無線電對講機都采用電流供電，所以靜態(tài)電流越小，無線電對講機的待機時間久越長。

靜態(tài)工作電流的高低，用電流值來表示，單位為mA。

（7）、高頻輸出功率

高頻輸出功率也稱為載波輸出功率，它是指發(fā)射機將高頻載波送往發(fā)射天線上的高頻發(fā)射功率，是無線電對講機的一個重要性能指標，發(fā)射機輸出功率的大小，直接關系到無線電對講機通信距離的遠近。

高頻輸出功率的大小，一般用功率（W）來表示，輸出功率的測量一般要用專業(yè)的高頻功率計來測量。

（8）、發(fā)射機工作效率

發(fā)射機工作效率是指發(fā)射電路將電路所消耗的電流直流功率，轉換為高頻發(fā)射功率的效率，或者稱電路實際消耗功率和發(fā)射有用功率之比。發(fā)射機工作效率的高低，一般用百分比來表示，即電源消耗功率比高頻輸出功率。它們的比值越小，表示能源轉換效率越高。

（9）、音頻輸出功率

音頻輸出功率是指，無線電對講機解調(diào)信號輸出的最大失真功率值。一般測量音頻輸出功率時，均以喇叭兩端所獲得的1kHz正弦波電壓為準。當所有測量的音頻信號波形沒有明顯的失真時，進行測量。測量的方法和一般交流功率測量的一樣。

3影響對講機通話距離和效果的因素有以下幾個方面：

（1）、系統(tǒng)參數(shù)：

I、發(fā)射機輸出功率越強，發(fā)射信號的覆蓋范圍越大，通信距離也越遠。但發(fā)射功率也不能過大，發(fā)射功率過大，不僅耗電，影響功放元件壽命，而且干擾性強，影響他人的通話效果，還會產(chǎn)生輻射污染。

II、通信機的接收靈敏度越高，通信距離就越遠。

III、天線的增益，在天線與機器匹配時，通常情況，天線高度增加，接收或發(fā)射能力增強。手持對講機所用天線一般為螺旋天線，其帶寬和增益比其他種類的天線要小，更容易受人體影響。

（2）、環(huán)境因素：

環(huán)境因素主要有路徑、樹木的密度、環(huán)境的電磁干擾、建筑物、天氣情況和地形差別等。這些因素和其他一些參數(shù)直接影響信號的場強和覆蓋范圍。

（3）、其它影響因素：

I、電池電量不足，當電池電量不足時，通話質量會變差。嚴重時，會有噪音出現(xiàn)，影響正常通話。

II、天線匹配，天線的頻段和機器頻段不一致，天線阻抗不匹配，都會嚴重影響通話距離。對于使用者來說，在換用天線時要注意將天線擰緊，另外不能隨便使用非廠家提供的天線，也不能使用不符合機器頻點的天線。

III、音質的好壞主要取決于預加重和去加重電路，目前還有較先進的語音處理電路"語音壓擴電路和低水平擴張電路的應用"，這對于保真語音有很好的效果。

IV、影響對講機通話距離和效果的因素還與季節(jié)有關,夏季優(yōu)于冬季。

4無線電公共對講機的工作頻率及運行狀態(tài)

公眾對講機是指：發(fā)射功率不大于0.5W，工作于指定頻率的無線對講機，其無線電發(fā)射頻率、功率等射頻技術指標須符合下列要求：

（1）、工作頻率（.9000 ; 409.單位：MHz）: 409.7500、 409.7625、409.7750、 409.7875、 409.8000、 409.8125、 409.8250、 409.8375、 409.8500、 409.8625、 409.8750、 409.8875、 4099125、 409.9250、 409.9375、 409.9500、 409.9625、 409.9750、409.9875；

專業(yè)對講機的：V段136MHZ~~174MHZ；U段400MHZ~~470MHZ。

（2）、調(diào)制方式：F3E；

（3）、有效發(fā)射功率（EIRP）：< 0.5W；

（4）、發(fā)射頻率容限：

（5）、發(fā)射機雜散輻射：

（6）、接收機雜散輻射：

（7）、信道間隔：12.50kHz。

5認知無線電在煤礦井下通信系統(tǒng)中的現(xiàn)狀

與地面通信系統(tǒng)不同 ,礦井井下地形復雜 ,電磁干擾嚴重 ,電磁波在礦井巷道中傳播衰耗嚴重、無線通訊距離短，這幾個特點制約礦井巷道無線通信的決定性因素，因此，如何解決這些問題是建立礦井無線通訊的關鍵。

現(xiàn)如今礦井無線通信的主要方式利用電纜的泄漏原理實現(xiàn)礦井的無線通訊，礦井泄漏通信系統(tǒng)采用超高頻進行無線通信 ,具有信道較穩(wěn)定、電磁干擾較小等優(yōu)點 ,但也存在成本高、活性差、干擾能力差等缺點。

此外，礦井無線電通信過程中還應用了礦用超低頻透地通訊、中頻感應通訊系統(tǒng)、小區(qū)域制礦井全雙工無線通訊系統(tǒng)等。

6無線電泄漏通訊技術的基本原理

利用漏泄電纜及雙向中繼放大器技術 ,解決了無線電波在井下巷道非自由空間不能遠距離傳輸?shù)碾y題。漏泄通信就是在巷道中敷設一條開放式的射頻同軸電纜 ,射頻電磁波信號沿著它一邊傳輸 ,一邊向周圍空間幅射 ,從而該電纜同時起著傳輸線和天線的作用 ,在電纜周圍形成一個連續(xù)無線電波漏泄場 ,使巷道任何截面都有足夠的無線電波場強。實現(xiàn)漏泄電纜長天線和流動天線之間的雙向可逆藕合。使流動臺和基地臺之間復雜的遠距離電磁波傳播轉化為流動臺與漏泄電纜之間簡單的近距離傳播。無線電波沿電纜傳輸時 ,必然帶來傳輸損耗 ,必須對其電波損耗進行補償 ,這就需要增加中繼放大器 ,通過漏泄電纜加中繼放大器構成礦井巷道中無線電波傳輸?shù)耐ǖ?,是無線電波傳播的媒介。這種傳輸媒介的特點是低衰耗、有補償、傳輸電平穩(wěn)定、頻帶寬 ,是一個最佳模式的傳輸通道 ,在傳輸通道的周圍形成一個均衡漏泄場 ,取代了地面以空間為無線電波的傳輸媒介。利用漏泄原理建立無線電波傳輸通道 ,實現(xiàn)礦井巷道中的移動通信稱之為漏泄通信 ,成為井下移動通信新的科學分支。漏泄通信使用的頻段是目前通信技術最成熟的 V HF頻段 ,采FM調(diào)頻制式 ,優(yōu)良的性能指標 ,使漏泄通信有很強的生命力，是其他制式是無法比擬的。

7認知無線電應用于煤礦無線通信中 ,主要存在以下優(yōu)點 :

(1)提高系統(tǒng)容量 ,功能全面

認知無線電能夠根據(jù)井下的實際情況動態(tài)分配頻譜 ,改變傳統(tǒng)的井下無線通信一經(jīng)安裝 ,工作頻率、作方式隨即確定的狀況 ,并且認知無線電還可以根據(jù)同一礦井中的不同巷道、同工作面、同地形、同工作介質的環(huán)境動態(tài)選擇適當?shù)臒o線電傳輸參數(shù)。認知無線電理論上可將頻譜利用率提高10倍 ,以實現(xiàn)井下語音通信和實時圖象信息的傳輸和遠程監(jiān)控功能。

(2)提高系統(tǒng)抗干擾能力

抗干擾能力是衡量通信可靠性的重要指標之一。井環(huán)境復雜 ,巷道形狀、度不一 ,電磁干擾的耦合和傳播與地面不同。因此 ,固定的、一的通信方式必然在一定地形、一定環(huán)境下存在嚴重的干擾 ,使通信質量大大下降 ,甚至不能通信。認知無線電通過感知環(huán)境電磁信息 ,經(jīng)過學習和分析 ,來決策采用何種適用于傳輸?shù)木幋a方式 ,并可自適應調(diào)整發(fā)射功率、作頻率等參數(shù) ,以減小電磁干擾對通信的影響。

(3)增強互聯(lián)互通能力

目前各大煤礦配備了多種無線電通信設備 ,應調(diào)整發(fā)射功率等功能 ,為實現(xiàn)不同通信設備的互聯(lián)互通提供了可能。

（4）靈活多變

無線電漏泄通信系統(tǒng)對于故障排查、事故處理方便 ,傳輸速率快 ,頻帶寬 ,誤碼低,初期資金投入適中 ,特別是使用方便靈活 ,非常適合于移動設備或移動作業(yè)崗位。隨著礦井自動化水平的不斷提高 ,固定崗位、固定崗位人員不斷減少,取而代之的將是大量流動性巡檢、護人員,因此移動性通訊裝備是首選 ,也是必須配備的。無線電漏泄通信系統(tǒng)將在煤礦井下發(fā)揮巨大的、不可替代的

8福城煤礦壓風機房故障遠程自動化報警裝置

福城煤礦使用的壓風機為復盛實業(yè)（上海）有限公司空氣壓縮機和英格索蘭廠家生產(chǎn)的空氣壓縮機，為實施礦井自動化系統(tǒng)建設，現(xiàn)在壓風機房為無人值守崗位，自2008年投產(chǎn)后英格索蘭壓風機在每次故障停機條件下會出現(xiàn)噴油泄壓現(xiàn)象，造成事故和還有事故的擴大化，造成井下風動工具不能正常使用，嚴重影響礦井生產(chǎn)水平和開拓進度。

為解決上述為問題，福城煤礦除了在解決壓風機故障噴油現(xiàn)狀的同時，也在壓風機房故障預警上和故障排除上做了很大的想法，成功的提高了壓風機房的自動化能力，研制成功了壓風機房遠程自動化報警裝置。使得壓風機在發(fā)生故障時，人員能第一時間趕赴現(xiàn)場，控制事故局面，減少事故影響時間，滿足生產(chǎn)需要。

（1）、壓風機房便攜式遠程自動化報警裝置原理

如下圖所示，將高壓柜故障信號線并聯(lián)出來，作為繼電器開關控制信號、無限對講機的開通信號和繼電器開關控制聲光報警信號。

高壓柜開關柜發(fā)生故障后，本身的電壓15v故障信號通過0.5m信號線并聯(lián)接入繼電器，通過信號線并聯(lián)接入無限對講機，繼電器得電后吸合，從而使得聲、光報警器報警；無限對講機得電，可以將現(xiàn)場聲光報警器聲音傳遞出去，從而使的機電工區(qū)值班人員及崗位工維修人員在第一時間內(nèi)得到故障信息，及時處理事故

（2）經(jīng)濟效益分析：

I、每次故障后，壓風機會噴油25kg，造成壓風機英格索蘭油資源的浪費，實施這樣壓風機房停機故障后施工人員及時到達現(xiàn)場及時對壓風機停機，并對現(xiàn)場事故處理，減小故障時間延長，縮短影響礦井供風時間，縮短影響礦井生產(chǎn)時間。

II、根據(jù)現(xiàn)場試驗得出結果，平均每次故障停機事故及時處理，能夠節(jié)省20kg的油，據(jù)三個月完全統(tǒng)計，平均一個月壓風機故障停機次數(shù)為3次，也就是平均每年停機次數(shù)為36次，也就是每年能夠節(jié)省36次×20kg/.次=720kg，平均一桶油為150kg，一桶油為34000元，一年能夠節(jié)省：34000×720÷150=163200元。

III、每一次更換壓風機液壓油，需要很大人力、物力，所以每更換一次會造成很大物力、人力、和資源的浪費。

9降壓站遠程自動化接地報警裝置

福城煤礦降壓站目前建有35KV箱變一臺，兩回路并列運行方式供電，35KV主結線采用全橋結線。根據(jù)礦井總負荷、高壓電機容量等因素，選用兩臺SZ11―12500/ 35/10KV 12500KVA低損耗環(huán)保、節(jié)能型變壓器作為礦井主變壓器，采用戶外布置。正常情況下兩臺變壓器一臺工作，一臺備用。由于惡劣天氣等因素，導致35KV降壓站高壓接地報警，一旦出現(xiàn)故障發(fā)生后、處理不及時，將造成更嚴重后果。

根據(jù)降壓站現(xiàn)狀，當出現(xiàn)高壓接地故障時，通過互感器檢測到接地電流，連接對講機報警信號，對講機發(fā)出警報，放置在維修工宿舍的另一臺對講機和機電工區(qū)值班室接收到報警信號隨之報警，維修工能在第一時間得知降壓站出現(xiàn)接地故障，立即組織人員處理，降低事故擴大的風險。

（1）、利用對講機無線傳輸功能，在信號覆蓋范圍內(nèi)可以任意移動，將對講機放置在維修工宿舍，24小時隨時可通知維修工；

（2）、自制電流互感器，將接地電流信號放大，可使對講機報警線路閉合

10無線電技術在煤礦安全系統(tǒng)報警的設計拓展

進入21世紀，煤礦業(yè)正進入一個信息化、自動化、智能化的科技發(fā)展領域，數(shù)字礦山成為礦山自動化控制的發(fā)展趨勢。根據(jù)壓風機房故障遠程自動化報警和降壓站遠程自動化接地報警裝置的基礎的上，探索礦井無線電自動化控制系統(tǒng)的建設之路。

實施建議：在主井、副井、壓風、提風、降壓站、動篩、鍋爐、甚至井下泵房等等大型設備高壓柜安裝故障遠程自動化報警裝置，并建設自動化報警平臺，比如自動化報警平臺建設在調(diào)度臺機電部及崗位工宿舍，對設備設施進行監(jiān)控，在事故出現(xiàn)的一瞬間，維修工能在第一時間得知事故出現(xiàn)地點，馬上組織人員進行處理，降低事故的擴大，通過電流互感器，將故障電流信號放大，可使對講機致使報警線路閉合，甚至可以復位故障信號，。

目前認知無線電技術發(fā)展正在起步，信號處理、人工智能、軟件無線電、動態(tài)頻率選擇、自適應功率控制技術等正在迅猛發(fā)展，他們都為無線電技術的研究提供了很大的條件，相信無線電的技術在煤礦認知領域空間很大，早日實現(xiàn)無線電在煤礦的自動化。

參考文獻

【1】.《煤炭科學技術》.國家煤炭安全監(jiān)察局主管、煤炭科學研究總院主辦

【2】張平方.《無線電泄露通訊在煤礦井下的應用和展望》.《煤炭科學技術》 2013期 第41卷

【3】國家煤礦安全監(jiān)察局.《煤礦安全規(guī)程》

【4】《煤礦電工手冊》11.煤炭工業(yè)出版社

【5】《煤炭工程》《煤炭應急預案技術的研究及應用現(xiàn)狀》. 國家煤炭安全監(jiān)察局主管、煤炭科學研究總院主辦

【6】《礦山固定設備測試技術》.煤炭工業(yè)出版社

篇9

關鍵詞：電子設備 電磁兼容性 干擾源 有效抑制

1引言

隨著電子技術的迅速發(fā)展，現(xiàn)代的電子設備已廣泛地應用于人類生活的各個領域。當前，電子設備已處速發(fā)展的時期，并且這個發(fā)展過程仍以日益增長的速度持續(xù)著。電子設備的廣泛應用和發(fā)展，必然導致它們在其周圍空間產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加。也就是說，電子設備不可避免地在電磁環(huán)境（EME）中工作。因此，必須解決電子設備在電磁環(huán)境中的適應能力。電磁兼容性（EMC）是一門關于抗電磁干擾（EMI）影響的科學。目前，就世界范圍來說，電磁兼容性問題已經(jīng)形成一門新的學科。電磁兼容的中心課題是研究控制和消除電磁干擾，使電子設備或系統(tǒng)與其它設備聯(lián)系在一起工作時，不引起設備或系統(tǒng)的任何部分的工作性能的惡化或降低。一個設計理想的電子設備或系統(tǒng)應該既不輻射任何不希望的能量，又應該不受任何不希望有的能量的影響。

2電磁干擾源的分類

各種形式的電磁干擾是影響電子設備電磁兼容性的主要因素，因此，它是電磁兼容性設計中需要研究的重要內(nèi)容。

2－1 內(nèi)部干擾

內(nèi)部干擾是指電子設備內(nèi)部各元部件之間的相互干擾，包括以下幾種。

（1）工作電源通過線路的分布電容和絕緣電阻產(chǎn)生漏電造成的干擾；(與工作頻率有關)

（2）信號通過地線、電源和傳輸導線的阻抗互相耦合，或導線之間的互感造成的干擾；

（3）設備或系統(tǒng)內(nèi)部某些元件發(fā)熱，影響元件本身或其它元件的穩(wěn)定性造成的干擾；

（4）大功率和高電壓部件產(chǎn)生的磁場、電場通過耦合影響其它部件造成的干擾。

2－2　外部干擾

外部干擾是指電子設備或系統(tǒng)以外的因素對線路、設備或系統(tǒng)的干擾，包括以下幾種。

（1）外部的高電壓、電源通過絕緣漏電而干擾電子線路、設備或系統(tǒng)；

（2）外部大功率的設備在空間產(chǎn)生很強的磁場，通過互感耦合干擾電子線路、設備或系統(tǒng)；

（3）空間電磁波對電子線路或系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾；

（4）工作環(huán)境溫度不穩(wěn)定，引起電子線路、設備或系統(tǒng)內(nèi)部元器件參數(shù)改變造成的干擾；

（5）由工業(yè)電網(wǎng)供電的設備和由電網(wǎng)電壓通過電源變壓器所產(chǎn)生的干擾。

3干擾的傳遞途徑

當干擾源的頻率較高、干擾信號的波長又比擾的對象結構尺寸小，或者干擾源與擾者之間的距離r>>λ／2π時，則干擾信號可以認為是輻射場，它以平面電磁波形式向外副射電磁場能量進入擾對象的通路。

（2）干擾信號以漏電和耦合形式，通過絕緣支承物等（包括空氣）為媒介，經(jīng)公共阻抗的耦合進入擾的線路、設備或系統(tǒng)。

如果干擾源的頻率較低，干擾信號的波長λ比擾對象的結構尺寸長，或者干擾源與干擾對象之間的距離r

（3）干擾信號可以通過直接傳導方式引入線路、設備或系統(tǒng)。

4電磁兼容性設計的基本原理

4－1　接地

接地是電子設備的一個很重要問題。接地目的有三個：

（1）接地使整個電路系統(tǒng)中的所有單元電路都有一個公共的參考零電位，保證電路系統(tǒng)能穩(wěn)定地干作。

（2）防止外界電磁場的干擾。機殼接地可以使得由于靜電感應而積累在機殼上的大量電荷通過大地泄放，否則這些電荷形成的高壓可能引起設備內(nèi)部的火花放電而造成干擾。另外，對于電路的屏蔽體，若選擇合適的接地，也可獲得良好的屏蔽效果。

（3）保證安全工作。當發(fā)生直接雷電的電磁感應時，可避免電子設備的毀壞；當工頻交流電源的輸入電壓因絕緣不良或其它原因直接與機殼相通時，可避免操作人員的觸電事故發(fā)生。此外，很多醫(yī)療設備都與病人的人體直接相連，當機殼帶有110V或220V電壓時，將發(fā)生致命危險。

因此，接地是抑制噪聲防止干擾的主要方法。接地可以理解為一個等電位點或等電位面，是電路或系統(tǒng)的基準電位，但不一定為大地電位。為了防止雷擊可能造成的損壞和工作人員的人身安全，電子設備的機殼和機房的金屬構件等，必須與大地相連接，而且接地電阻一般要很小，不能超過規(guī)定值。

電路的接地方式基本上有三類，即單點接地、多點接地和混合接地。單點接地是指在一個線路中，只有一個物理點被定義為接地參考點。其它各個需要接地的點都直接接到這一點上。多點接地是指某一個系統(tǒng)中各個接地點都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引線的長度最短。接地平面，可以是設備的底板，也可以是貫通整個系統(tǒng)的地導線，在比較大的系統(tǒng)中，還可以是設備的結構框架等等?；旌辖拥厥菍⒛切┲恍韪哳l接地點，利用旁路電容和接地平面連接起來。但應盡量防止出現(xiàn)旁路電容和引線電感構成的諧振現(xiàn)象。

4－2　屏面

屏蔽就是對兩個空間區(qū)域之間進行金屬的隔離，以控制電場、磁場和電磁波由一個區(qū)域對另一個區(qū)域的感應和輻射。具體講，就是用屏蔽體將元部件、電路、組合件、電纜或整個系統(tǒng)的干擾源包圍起來，防止干擾電磁場向外擴散；用屏蔽體將接收電路、設備或系統(tǒng)包圍起來，防止它們受到外界電磁場的影響。

因為屏蔽體對來自導線、電纜、元部件、電路或系統(tǒng)等外部的干擾電磁波和內(nèi)部電磁波均起著吸收能量（渦流損耗）、反射能量（電磁波在屏蔽體上的界面反射）和抵消能量（電磁感應在屏蔽層上產(chǎn)生反向電磁場，可抵消部分干擾電磁波）的作用，所以屏蔽體具有減弱干擾的功能。

屏蔽體材料選擇的原則是：

（1）當干擾電磁場的頻率較高時，利用低電阻率（高電導率）的金屬材料中產(chǎn)生的渦流（P=I2R，電阻率越低（電導率越高），消耗的功率越大），形成對外來電磁波的抵消作用，從而達到屏蔽的效果。

（2）當干擾電磁波的頻率較低時，要采用高導磁率的材料，從而使磁力線限制在屏蔽體內(nèi)部，防止擴散到屏蔽的空間去。

（3）在某些場合下，如果要求對高頻和低頻電磁場都具有良好的屏蔽效果時，往往采用不同的金屬材料組成多層屏蔽體。

4－3　其它抑制干擾方法

（1）濾波

濾波是抑制和防止干擾的一項重要措施。濾波器可以顯著地減小傳導干擾的電平，因為干擾頻譜成份不等于有用信號的頻率，濾波器對于這些與有用信號頻率不同的成份有良好的抑制能力，從而起到其它干擾抑制難以起到的作用。所以，采用濾波網(wǎng)絡無論是抑制干擾源和消除干擾耦合，或是增強接收設備的抗干擾能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦網(wǎng)絡能把電路與電源隔離開，消除電路之間的耦合，并避免干擾信號進入電路。對高頻電路可采用兩個電容器和一個電感器（高頻扼流圈）組成的CLCMπ型濾波器。濾波器的種類很多，選擇適當?shù)臑V波器能消除不希望的耦合。

（2）正確選用無源元件

實用的無源元件并不是“理想”的，其特性與理想的特性是有差異的。實用的元件本身可能就是一個干擾源，因此正確選用無源元件非常重要。有時也可以利用元件具有的特性進行抑制和防止干擾。

（3）電路技術

有時候采用屏蔽后仍不能滿足抑制和防止干擾的要求，可以結合屏蔽，采取平衡措施等電路技術。平衡電路是指雙線電路中的兩根導線與連接到這兩根導線的所有電路，對地或對其它導線都具有相同的阻抗。其目的在于使兩根導線所檢拾到的干擾信號相等。這時的干擾噪聲是一個共態(tài)信號，可在負載上自行消失。另外，還可采用其它一些電路技術，例如接點網(wǎng)絡，整形電路，積分電路和選通電路等等?？傊?，采用電路技術也是抑制和防止干擾的重要措施。

5　電磁兼容性問題的規(guī)范和標準

干擾特別委員會（CISPR），主要研究無線電系統(tǒng)中干擾噪聲的測量。1976年，CISPR開始制訂電磁干擾的EMI標準。1900年10月在幾經(jīng)修訂基礎上公布再版標準，隨后該委員會還與國際無線通信資詢委員會一起審議，為電子產(chǎn)品電磁兼容性的檢測制訂數(shù)據(jù)要求及具體方法。制訂了以信息技術裝置噪聲為對象的“工業(yè)、科學及醫(yī)療用無線電儀器的干擾特性允許值及其測量方法”（標準11號）；“車輛、機動船和火花點火發(fā)動驅動裝置無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標準12號）；“無線電和電視接收機的無線電干擾特性的測量方法及允許值”（標準13號）等。直至1992年中期，國際EMI標準才最終完善起來。CISPR推薦的容限已為世界上許多國家所采納，并作為其國家條例的基礎。

無線電發(fā)射機功率電平是影響周圍無線電電子設備，產(chǎn)生干擾電平的一個重要因素。因此無線電發(fā)射機功率電平應該受到限制。例如，根據(jù)無線電通信咨詢委員會357-1號建議，在衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面微波中繼通信線路共同使用的（5800～8100MHz）頻段上，當給到天線上的功率不超過13dBW時，應該限制微波中繼通信線路的發(fā)射機有效輻射功率（即發(fā)射機功率和天線增益的乘積）數(shù)值為55dBW。建議同時限制衛(wèi)星通信的地面站的功率及通信衛(wèi)星輻射功率通量密度。許多其它的無線電業(yè)務，例如業(yè)余無線電愛好者的，移動通信系統(tǒng)等的發(fā)射機功率的最大值也應該受到限制。

頻率規(guī)劃在全國和全世界范圍內(nèi)已被廣泛采用，是提高射頻資源利用率的一種途徑，也是保證無線電電子設備電磁兼容性的重要措施之一。因此應嚴格按照國際協(xié)議（無線電頻率分配表）和全國文件，實行國家、地區(qū)的頻帶劃分和業(yè)務之間的頻帶分配。根據(jù)頻率—空間分配的原理進行無線頻道分配。頻率規(guī)劃必須保證每個無線電電子設備干擾電平最小，或消除干擾，由國家無線電管理委員會負責協(xié)調(diào)。

近年來，我國許多部門都在開展電磁兼容性的試驗研究和有關技術標準的制定工作，制定了一系列標準和規(guī)范。例如，國家標準GB3907-83為工業(yè)無線電干擾基本測量方法；GB4824.1-84為工業(yè)、科學和醫(yī)療射頻設備無線電干擾允許值；GB6279-86為車輛、機動船和火花點火發(fā)動機驅動裝置無線電特性測量方法及允許值等。國家無線電管理委員會對工、科、醫(yī)等電子設備的使用頻率、帶寬和最大輻射場強都作出了具體規(guī)定。這對保證電子設備的正常工作和人民的正常生活以及促進現(xiàn)代科學技術更迅速發(fā)展，都起了重要的作用。

6　一些典型電磁兼容性問題的解決

由于電子技術在各行各業(yè)中的廣泛應用，在人類活動的空間無處不充斥著電磁波，因此，電子設備不解決電磁波干擾問題，就不能兼容工作。在實際應用中，人們在研究抗干擾技術方面也積累了大量的經(jīng)驗，不斷地研究出許多實用的方法來消除電磁干擾。

實驗發(fā)現(xiàn)汽車工作時，電磁干擾相當突出，嚴重時會損壞電子元器件。因此，汽車電子設備的電磁環(huán)境最為惡劣，汽車電子設備的電磁兼容性問題也特別受到人們的重視。汽車點火所產(chǎn)生的高頻輻射最為突出。日本和美國等先進國家的環(huán)保部門為防止汽車電氣噪聲對環(huán)境的污染，規(guī)定只能使用帶阻尼（如碳芯）的屏蔽線作為點火線，實踐表明這是很有效的措施。

為了解決微電技術，尤其是計算機在汽車上的應用和推廣，根據(jù)需要和實際要求，可以設計出效果良好的濾波電路，置于前級可使大多數(shù)因傳導而進入系統(tǒng)的干擾噪聲消除在電路系統(tǒng)的入口處；可以設置隔離電路，如變壓器隔離和光電隔離等解決通過電源線、信號線和地線進入電路的傳導干擾，同時阻止因公共阻抗、長線傳輸而引起的干擾；也可以設置能量吸收回路，從而減少電路、器件吸收的噪聲能量；或通過選擇元器件和合理安排電路系統(tǒng)，使干擾的影響減小。

微機設備的軟件抗干擾主要是穩(wěn)定內(nèi)存數(shù)據(jù)和保證程序指針。微機是一個可編程控制裝置，軟件可以支持和加強硬件的抗干擾能力。如果微機系統(tǒng)中隨機內(nèi)存RAM主要用于測量和控制時數(shù)據(jù)的暫時存放，內(nèi)存空間較小，對存放的數(shù)據(jù)而言，若將采集到的幾組數(shù)據(jù)求平均值作為采樣結果，可避免在采集時因干擾而破壞了數(shù)據(jù)的真實性；如果存放在隨機內(nèi)存中的數(shù)據(jù)因干擾而丟失或者數(shù)據(jù)發(fā)生變化，可以在隨機內(nèi)存區(qū)設置檢驗標志；為了減少干擾對隨機內(nèi)存區(qū)的破壞，可在隨機存儲器芯片的寫信號線上加觸發(fā)裝置，只有在CPU寫數(shù)據(jù)時才發(fā)。軟件抗干擾的措施也很多，如數(shù)字濾波程序、抗窄脈沖的延時程序、邏輯狀態(tài)的真?zhèn)闻袆e等。有時候，必須采用軟件和硬件相結合的辦法才能抑制干擾，常用的辦法是設置一個定時器，從而保護程序正常運行。

近年來，電子儀器向著“輕、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向發(fā)展。塑料機箱、塑料部件或面板廣泛地應用于電子儀器上，于是外界電磁波很容易穿透外殼或面板，對儀器的正常工作產(chǎn)生有害的干擾，而儀器所產(chǎn)生的電磁波，也非常容易輻射到周圍空間，影響其它電子儀器的正常工作。為了使這種電子儀器能滿足電磁兼容性要求，人們在實踐中，研究出塑料金屬化處理的工藝方法，如濺射鍍鋅、真空鍍（AL）、電鍍或化學鍍銅、粘貼金屬箔（Cu或AL）和涂覆導電涂料等。經(jīng)過金屬化處理之后，使完全絕緣的塑料表面或塑料本身（導電塑料）具有金屬那樣反射（如手機）。吸收、傳導和衰減電磁波的特性，從而起到屏蔽電磁波干擾的作用。實際應用中，采用導電涂料作屏蔽涂層，性能優(yōu)良而且價格適宜。在需要屏蔽的地方，做成一個封閉的導電殼體并接地，把內(nèi)外兩種不同的電磁波隔離開。實踐表明，若屏蔽材料能達到（30～40）dB以上衰減量的屏蔽效果時，就是實用、可行的。

由于電子技術應用廣泛，而且各種干擾設備的輻射很復雜，要完全消除電磁干擾是不可能的。但是，根據(jù)電磁兼容性原理，可以采取許多技術措施減小電磁干擾，使電磁干擾控制到一定范圍內(nèi)，從而保證系統(tǒng)或設備的兼容性，例如，通信系統(tǒng)最初設計時，就應該嚴格進行現(xiàn)場電波測試，有針對性地選擇頻率及極化方式，避開雷達、移動通信等雜波干擾；高壓線選擇路徑時，應盡量繞開無線電臺（站）或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽；接收設備與工業(yè)干擾源設備適當配置，使接收設備與各種工業(yè)干擾源離開一定距離；在微波通信電路設計中，為了減少干擾，可采用天線高低站方式調(diào)整微波電路反射點，并利用山頭阻擋反射波，使之不能對直射波形成干擾。另外，微波鐵塔是獨立的高大建筑物，應采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。

篇10

論文摘要：數(shù)字測圖是在測量工作中利用電子計算機技術將野外數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與內(nèi)業(yè)機助制圖系統(tǒng)相結合，其目標是實現(xiàn)信息采集處理的數(shù)字化、自動化、信息化。數(shù)字測圖可以縮短作業(yè)時間，減輕勞動強度，提高成果精度。數(shù)字測圖系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)輸出3部分組成，數(shù)字測圖作業(yè)模式中測記式數(shù)字測圖應用最為廣泛。大比例尺數(shù)字測圖正以其測圖精度高，成圖速度快等優(yōu)勢逐步的取代傳統(tǒng)的，以平板儀為主的模擬測圖。與傳統(tǒng)的模擬測圖相比，數(shù)字測圖的質量控制關鍵點更多、內(nèi)容與方法更為復雜。GPS 新技術的出現(xiàn)，可以高精度并快速地測定各級控制點的坐標，在地形測量中已得到廣泛地應用。本文介紹了GPS(RTK) 配合全站儀的作業(yè)流程， 簡要闡明了其在地形測量中的應用。在利用實測數(shù)據(jù)成圖的過程中， 解決一些常見的問題， 并給出解決的辦法及依據(jù)， 同時給出一些有益的結論， 以適應實際使用的需要。

ABSTRACT：The digitized mapping technique is to combine the field data collection system with the computer assisted mapping system in surveys by computer technology.It aims to realize the information collected and processed digitally and automaticaity.The digitized mapping technique can cut short the working time，lighten the labor intensity and enhance the precision of the productions.The system consists of three parts，such as data input，data processing and data output.the survey-record digitized mapping technique is widely used in the digitized mapping working pattern.For its superiority over traditional plane-table mapping in accuracy and efficiency，the large scale digital mapping is becoming more and more popular.Compared with traditional analogue mapping，digital mapping has more quality control pivotai points，and its contents and methods are more complex.With the appearance of new technology GPS ，the coordinate of different levels controlling points may be surveyed in high precision and it has been applied widely in topographic survey.The operation process of GPS(RTK) electronic tachometer is introduced and its application in topographic survey is briefly illustrated. Solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measured data and some helpful conclusions are given for practical use.

Key words : RTK; electronic tachometer ; digital mapping ; CASS5.1;topographic survey;GPS

第1章 緒 論

1.1 前言

目前在我國，獲取數(shù)字地圖的主要方法有三種：原圖數(shù)字化，航測數(shù)字成圖，地面數(shù)字測圖[1]。但不管那種方法，其主要作業(yè)過程均為三個步驟：數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理及地形圖的數(shù)據(jù)輸出（打印圖紙、提供軟盤等）。這里我們主要講述一下地面數(shù)字化。

在沒有合乎要求的大比例尺地圖的地區(qū)或該地區(qū)測繪經(jīng)費比充足，可直接采用地面數(shù)字測圖的方法，該方法也稱為內(nèi)外業(yè)一體化數(shù)字測圖，是我國目前個測繪單位用得最多的數(shù)字測圖方法。采用該方法所得到的數(shù)字地圖的特點是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相對于鄰近的控制點的精度控制在5cm內(nèi)是可以做到的。但它所耗費的人力、物力與財力也是比較大的。

隨著測繪科學技術的發(fā)展，傳統(tǒng)的測圖方法正逐步被不斷涌現(xiàn)的新儀器、新設備、新技術、新方法所取代。GPS - RTK(以下簡稱RTK) 與全站儀聯(lián)合進行數(shù)字化測繪地形圖就是一種行之有效的新方法。

RTK與全站儀聯(lián)合測繪地形圖，可以優(yōu)劣互補。如果僅用全站儀進行數(shù)字化測圖，就必須建立圖根控制網(wǎng)，這樣須投入大量的時間、人力、財力;如僅用RTK測圖，可以省去建立圖根控制這個中間環(huán)節(jié)，節(jié)省大量的時間、人力和財力，同時還可以全天侯地觀測。由于衛(wèi)星的截止高度角必須大于13°- 15°，它在遇到高大建筑物或在樹下時，就很難接收到衛(wèi)星和無線電信號，也就無法進行測量。如果用RTK與全站儀聯(lián)合測圖，上述弊端就可以克服。即在進行地形測量時，空曠地區(qū)的地形、地物用RTK測之;村莊、城市內(nèi)的建筑物、構筑物用RTK實時給出圖根點的三維坐標，然后用全站儀測之。這樣可以大大加快測量速度，提高工作效率。

隨著GPS 定位精度的提高、硬件性能的改善， GPS 得到越來越廣泛的應用。同時，全站儀也因其數(shù)據(jù)采集自動化程度高、大大釋放勞動力等優(yōu)勢，成為勘測、設計、施工和管理不可或缺的測量工具。但隨著工程質量要求的不斷提高，測量用戶已不再局限于只使用GPS 或全站儀中的一種，在實際測量工作中，同樣一個工程中GPS 的測量成果常為全站儀所用，全站儀測量值又常作為檢校GPS 作業(yè)的依據(jù)。用GPS 完成控制比用常規(guī)儀器要快得多。它不要站間通視，也無需龐大的作業(yè)隊伍，精度高、作業(yè)快、費用省、應用靈活。一些先進的接收機和天線技術把外業(yè)觀測時間壓縮到最短的同時，仍能獲得最優(yōu)的數(shù)據(jù)，在靈敏度、可靠性、抗干擾能力方面都有優(yōu)異的表現(xiàn)。靜態(tài)、快速靜態(tài)通過載波相位差分可以達到很高的精度(10-6D～10-8D) 。R T K 技術能實時提供觀測點的三維坐標，并達到厘米級的精度。它的普及極大地拓展了GPS 的使用空間，使GPS 從只能做控制測量的局面中擺脫出來，而開始廣泛運用于工程測量?，F(xiàn)在商用R T K 接收機可實現(xiàn)20 Hz 高速獨立采樣與輸出，整周未知數(shù)初始化時間僅需8 S ， 并提供獨立檢核，內(nèi)置鋰電池可支持1 個工作日連續(xù)作業(yè)。全站儀是一種兼有電子測距、電子測角、計算和數(shù)據(jù)自動記錄及傳輸功能的自動化、數(shù)字化的三維坐標測量與定位系統(tǒng)。面對多層次的需求，各種精度等級、各種功能類型的儀器也紛紛面世。尤其是以無棱鏡測量、自動目標識別、自動跟蹤等代表新技術潮流的功能將使工作得以更高效、精確地完成。如今，已被廣泛應用于控制測量、地形測量、地籍與房產(chǎn)測量、施工放樣、工業(yè)測量及近海定位等方面。隨著電子全站儀、GPS(RTK)及電子計算機的普及，及它們在測量儀器中的比例逐漸增大，它們在數(shù)字地形圖、地籍圖的應用也在日趨廣泛。地形圖的成圖方法正在逐步的由傳統(tǒng)的白紙法成圖像數(shù)字測圖方向發(fā)展。特別是我國的東部沿海發(fā)達地區(qū)，數(shù)字測圖幾乎占據(jù)了大部分的地形圖測繪市場。在地形測量中， 傳統(tǒng)的方法是經(jīng)緯儀配合小平板儀的方法， 在小平板儀上進行展點， 再通過手搖數(shù)字化儀得到數(shù)字化圖， 由于受到人為操作誤差的影響， 誤差可達到0.12 mm 以上， 對大比例尺的地形圖的精度影響比較大。隨著GPS（RTK）系統(tǒng)的不斷改進， 已經(jīng)達到了比較滿意的精度要求， 可以滿足常規(guī)測量的要求， 尤其對于開闊的地段(主要是田野、公路、河流、溝、渠、塘等) 直接采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)中的實時動態(tài)定位(RTK) 測量模式進行全數(shù)字野外數(shù)據(jù)采集。對于樹木較多或房屋密集的村莊等， 采用RTK 測定圖根點， 通過全站儀的采集碎部點。

基于此， 我們在實踐中嘗試利用RTK 配合全站儀進行野外數(shù)據(jù)采集， 然后在CASS5.1 環(huán)境下進行數(shù)字化成圖， 結果顯示該方案是可行的。但是受到儀器數(shù)量的限制，有些學生對全站儀和GPS(RTK) 在數(shù)字成圖中使用的機會較少，甚至對此只是一般性的了解。所以通過本課題的完成，能夠使這些學生掌握好全站儀與GPS(RTK)集和數(shù)字成圖，為今后承擔測圖工程奠定堅實基礎。

1.2 本章小結

綜上所述，采用GPS(RTK)與全站儀聯(lián)合進行數(shù)字化測圖，它不僅可以減少作業(yè)人員和作業(yè)工序，而且可以提高采集數(shù)據(jù)的速度和質量，從而有效地提高了工作效率。因此，它是一種行之有效的測圖方法。

第2章 儀器及軟件

2.1 GPS(RTK)簡介、系統(tǒng)組成及其基本原理[2]

2.1.1 GPS(RTK) 簡介

RTK(Real Time Kinematic) 實時動態(tài)測量系統(tǒng)，它是集計算機技術、數(shù)字通訊技術、無線電技術和GPS 測量定位技術為一體的組合系統(tǒng);它是GPS 測量技術發(fā)展中的一個新突破。RTK 定位精度高，可以全天侯作業(yè)， 每個點的誤差均為不累積的隨機偶然誤差。

實時動態(tài)測量的基本思路是: 在基準站安設一臺GPS 接收機，對所有可見GPS 衛(wèi)星進行連續(xù)的觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸設備實時地發(fā)送給用戶觀測站(流動站); 在流動站上， GPS 接收機在接收衛(wèi)星信號的同時，通過無線電接收設備，接收基準站傳輸?shù)挠^測數(shù)據(jù)，然后根據(jù)相對定位的原理實時地計算并顯示出流動站的三維坐標及精度。

2.1.2 GPS(RTK) 系統(tǒng)的組成

GPS(RTK) 系統(tǒng)由基準站、若干個流動站及無線電通訊系統(tǒng)三部分組成?；鶞收景℅PS 接收機、GPS 天線、無線電通訊發(fā)射系統(tǒng)、供GPS 接收機和無線電臺使用的電源(汽車用12 伏蓄電瓶) 及基準站控制器等部分。流動站由以下幾個部分組成: GPS 接收機、GPS 天線、無線電通訊接聽系統(tǒng)、供GPS 接收機和無線電使用的電源及流動站控制器等部分。用框圖表示參見圖2.1：

圖2.1 RTK-GPS 系統(tǒng)結構圖

2.1.3 GPS(RTK) 的基本原理

GPS 系統(tǒng)包括三大部分:地面監(jiān)控部分、空間衛(wèi)星部分、用戶接收部分，各部分均有各自獨立的功能和作用，同時又相互配合形成一個有機整體系統(tǒng)。對于靜態(tài)GPS 測量系統(tǒng)， GPS 系統(tǒng)需要二臺或二臺以上接收機進行同步觀測，記錄的數(shù)據(jù)用軟件進行事后處理可得到兩測站間的精密WGS -84 坐標系統(tǒng)的基線向量，經(jīng)過平差、坐標轉換等工作，才能求得未知的三維坐標。現(xiàn)場無法求得結果，不具備實時性。RTK 實時相對定位原理如圖2.2 所示：

圖2.2 RTK 實時相對定位原理