时间：2023-03-16 15:40:09
导语：在gps技术论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
关键词：高动态gpsDSP
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
4颗星达到载波跟踪状态所需时间：21s
Abstract: The main function of system designed in the paper is to obtain GPS data by the GPS module from the satellite, and then the information of location, time, speed and the situation of satellite online are displayed through the displaying terminal in real-time. Also the information will be uploaded to control center by satellite communications module after fixed time or fixed distance. At the same time the system should receive information and commands from control centre by satellite communications module. The weather forecast and news from control center are displayed. Under the dangerous situation, the latest location information is uploaded immediately to the control center by startup of the alarm button. This system can store a certain amount of historical information.
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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[关键词]区域定位 实时监控 数据采集 定位跟踪
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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关键词：工程测量 GPS测量 衔接性 教学研究
随着现代科学技术的快速发展和高等职业教育改革的深化，“工程测量”原有教材的内容和体系已经不能适应教改后的教学计划和调整后的专业结构。我们从教学要求出发，在多年的教学实践和科研活动基础之上，注重理论性和实用性相结合、系统性和最新发展相结合的教学方式，对GPS定位相关的基础知识和数据处理过程介绍得比较详细，在教学中比较适用，使学生对GPS卫星导航定位系统有一个完整的概念。
GPS定位技术从问世之初取代常规大地测量和工程控制测量发展到目前，已渗入工程测量、地籍测量、交通管理、导航、地理信息系统、海洋、气象和地球空间研究等许多领域。GPS定位技术的日益广泛应用，使它成为土木工程类专业学生的必修内容。
通过多年的教学实践和教学改革，我在教材建设、教学内容改革、多媒体教学、教学考核方式和教学实习的改革
等方面做了一些初步的探索和研究，得出了一些有益的结论。
一“工程测量”课程与GPS测量的衔接性教学内容的改革
（一）在现用的高等职业学校“工程测量”教材中，有关GPS测量原理与应用介绍简单，没有相关工程实例，教材理论性和实用性相结合、系统性和最新发展相结合的教学内容与最新发展相结合不紧密。因此，我校在教学和教材建设中紧紧抓住“教学对象主要是应用GPS进行精密定位”这一特点，在教学内容的组织上改变已有教材中将GPS卫星定轨理论与方法、GPS卫星信号的组成与传播等天文、电子或通讯方面的理论作为重要内容，而只是将这些内容作为GPS定位理论主线上的必要过渡知识点进行简要介绍。
（二）结合路桥专业的特点，重点安排了以下知识点：GPS系统的构成及其发展现状、GPS定位系统的坐标系、GPS卫星的测距码信号与伪距测量原理、GPS卫星的载波信号与相位测量原理、GPS静态定位原理、整周未知数的确定方法与周跳分析、GPS动态定位原理、GPS定位测量中的坐标转换、GPS控制网的设计及外业工作、GPS基线向量解算与网平差、GPS定位技术的应用等。通过这些知识的学习，不但使学生对GPS卫星导航定位系统有一个完整的概念，而且可以使学生较好地理解和掌握GPS定位的关键理论和重要知识，从而达到使用GPS定位技术从事测绘或相关专业工作的目的。
二改革教学方法和手段
（一）授课时提纲挈领，对于教材中部分通俗易懂的内容可以安排学生自学，把节省出来的课时用来加强重点、难点章节的讲授及补充新的教学内容或课外知识，以解决教学时数少而内容多的矛盾，教师要对教学内容进行筛选和组合，并且要大量阅读相关的科技论文和资料，以便了解授课内容的最新发展情况。
(二)多媒体教学与文字教学相结合。多媒体教学具有直观、生动、形象等特点，可以将部分在课堂上用文字叙述不便的内容用幻灯片或动画进行教学，既提高了效率，又加强了学生对授课内容的理解与记忆。图像、声音、文字及三维动画效果的使用，可以更好地向学生们演示GPS系统工作原理、测距码和载波相位的测量原理、RTK技术和广域差分技术的实现过程以及GPS定位坐标系统之间的转换等一系列内容，还可以直观地演示和观看用GPS后处理软件进行数据的预处理、基线向量解算和GPS网平差的全部过程。
三教学考核方式的改革
在教学考核方面，除了正常的期终考试考核之外，对学生的实践教学考核进行了改革，用仪器操作考核(占40％)、成果质量考核(占20％)、实习小结考核(占20％)、小论文(占20％)等多种形式，综合评定学生的实习成绩，而学生的实验实践教学考核的成绩可以占到总成绩的60％左右。实践教学考核方式的改革有力地促进了学生们参与实习实验的积极性和主动性，提高了学生对GPS信号接收机的熟练程度和实际动手能力，这方面的改革对教学质量的提高也是大有裨益的。
四重点加强和改进实验实践教学环节
（一）加大GPS课程的课间实习力度，保证实验课时，重视实验课的质量。将GPS课程的课间实习课与理论教学课时调整为1：1，保证实验课的教学时间。通过实验课的学习，可以将理论与实际联系起来，及时巩固课堂教学的内容，加深对基础理论的认识，同时可以为以后的集中实习打好基础。为此，教师对每一堂实验课都应提出具体的要求，实验课结束之后要让学生撰写实验报告，以加深对实验课内容的理解。
（二）依托实训基地，让学生直接参与基地生产，提高实际操作能力。将GPS内容综合实习，合理安排实习时间，增加应用实例分析，譬如：我校测量实习基地建筑物密集，测区权属关系复杂，权属界址点数量多．采用常规测量手段施测十分困难，采用RTK测量技术作为本测区宗地权属界址点坐标的实测技术手段，在地籍测量的应用还是很少的。在充分调研论证并通过试验检测认证的基础上全面实施，取得了比较好的效果。
通过实例综合，有效地增强了学生对GPS静态相对定位、RTK GPS测量、GPS测量数据的后处理等实际问题理解和应用。这样，学生基本上将与GPS实际应用相关的实习内容全部掌握，都能够在实际中运用自如，有效地提高了学生对社会的适应能力。
（三）教学与科研、生产相结合，提高实践教学水平。学院充分利用自身的科研技术优势，将科研、生产工作的内容、手段和目的融合进实验教学，并鼓励学生参与一定的科研和生产工作，使学生能够接触学科发展的前沿，开阔学生的眼界和思路，增强学生的创新意识，促进实验教学水平的提高，提高了学生的创新能力。
（四）积极组织学生参加科技竞赛活动，在课后积极组织学生参加以知识和实践技能方面的设计或竞赛活动，使学生在竞赛活动中受到较全面的能力培养和实践锻炼。
我们通过教学内容和方法、多媒体教学、教学考核方式和教学实习等方面的改革，在教学中取得了较好的效果，得到了学生们的欢迎和肯定。
参考文献：
关键词：单片机，GPS，GSM，GoogleMapAPI
目前，欧盟正在建立E-Call系统。E-Call 系统是在欧洲急救呼叫 112基础上建立的一个自动紧急呼救系统。一旦在欧洲发生交通事故，即使在车上乘客无力呼救的情况下，车上的紧急呼救系统也将自动使用112 ，将事故地点等基本情况报告给最近的急救站，这将为城市和农村的交通事故营救处理时间分别节省50% 和40% 。论文参考，单片机。据估算，该系统全面实施后，每年将挽救欧洲交通事故中约2500 条生命，在非致命性事故中降低15%的重伤率。自2010年9月起，欧盟紧急呼叫系统E-Call将成为欧盟成员国所有新车的标准配备。欧盟每年新登记的车辆约2,000万辆。这将是一个庞大的市场。
对于国内市场，据统计，2007年全国共发生各类交通安全事故327209起，死亡81649人，直接经济损失12亿元。因此，给汽车安装必要的报警系统，让施救人员第一时间参与行动，通过运用现阶段的科学技术把伤害和损失减低到最少。
E-Call 系统只是把事故数据和GPS信息发到紧急呼叫中心，而且现在还在设计阶段，我们设计的系统在完成其基础上，增加了把用户信息和位置在地图上显示出来，并完成报警功能，这将为及时妥当的事故紧急应对奠定基础，能争取更多的对车祸受伤人员的救治时间，降低车祸事故死亡率，减少事故对交通影响的时间，所以设计这样一个系统，非常的有必要。
1系统设计
1.1功能与指标
本系统的各个单元组成部分如图1所示。
图1 报警系统各个单元组成部分
其中事故现场信息收集系统完成以下功能：
Ø 用户信息的设置
Ø 事故发生时车速的检测
Ø 事故发生时安全气囊开关的检测
Ø 事故发生时位置信息的收集
Ø 事故发生时事故信息的发送
其中事故现场远程接收和显示系统部分完成以下功能：
Ø 用户信息的设置
Ø 事故信息的接收
Ø 事故地点在地图上的显示
Ø 事故时安全气囊是否打开的信息
Ø 事故时车速的显示
1.2实现原理
本系统由事故现场信息收集系统和事故现场远程接收和显示系统两部分组成。事故现场信息收集系统部分采用w77e58双串口单片机为控制核心，使用12864液晶显示用户的设置信息，并通过控制核心把发生事故时实时收集的事故信息通过GSM发送给事故现场远程接收和显示系统。事故现场远程接收和显示系统部分由一台计算机和一个GSM模块部分组成，GSM模块把接收到的事故信息发送给计算机，计算机把相应的事故信息通过VB和JAVASCRIP在现有的Google Map显示出来，从而最大的降低了整个系统的成本及利用上Google Map丰富的资源优势。
Ø 微控制器（MCU）
本系统采用W77E58作为控制核心，我们所需要的MCU不仅仅是负责采集的功能，还要将收集到的数据传输出去，所以需要的是双向串口，分别控制GPS和GSM，因此选用W77E58双串口单片机，控制简单，性价比高。
Ø GSM模块
GSM模块采用西门子的TC35i，其性价比很高，体积小。论文参考，单片机。TC35i与GSM 2/2+兼容、双频(GSM900/GSMl800)、RS232数据口、符合ETSI标准GSM0707和GSM0705，且易于升级为GPRS模块。该模块集射频电路和基带于一体，向用户提供标准的AT命令接口，为数据、语音、短消息和传真提供快速、可靠、安全的传输，方便用户的应用开发及设计。
Ø GPS模块
GPS模块选用LEA5H。GPS模块用来定位，读取发生事故时的经度、纬度以及时间。 选用LEA5H是因为它具有50个通道的引擎 ，一百多万个相关器，在捕获性能上堪称无与伦比。同时它的抗干扰能力强功耗消耗极低。
Ø 事故现场远程接收和显示之间的通讯，可以通过JAVA，VC，VB，我们采用的是用VB编写串口的通信及数据分析部分，用JAVASCRIP调用Google Map API使用户信息和位置在地图上显示出来。
1.3硬件框图
本系统的硬件框图如图2所示：
图2 系统的硬件框图
1.4软件流程
本系统分为事故现场信息收集系统和事故现场远程接收和显示系统两个部分，用户使用事故现场信息收集系统，紧急处理中心使用事故现场远程接收和显示系统，事故现场信息收集系统部分的软件流程图如图3所示，事故现场远程接收和显示系统部分的软件流程图如图4所示。
图3 事故现场信息收集系统部分的软件流程图
图4 事故现场远程接收和显示系统部分的软件流程图
2系统测试
2.1测试数据
测试项 测试地点 测试结果 模拟事故发生时系统的稳定性测试 深圳市南山区深圳职业技术学院 Ok
深圳市福田区深圳市民中心 Ok
深圳市罗湖区梧桐山 Ok
广深高速 Ok 模拟事故发生时系统的准确性测试 深圳市南山区深圳职业技术学院 Ok
深圳市福田区深圳市民中心 Ok
深圳市罗湖区梧桐山 Ok
论文关键词：图根控制测量,已知点检核比较法,重测比较法
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，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。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
≤5
【关键词】危险品车辆; 车载终端; GPS; GPRS; GIS
中图分类号：P228文献标识码： A
一、前言
近年来，运输危险品的车辆随着经济的快速发展与日俱增，运输过程中由于环境、车辆、危化品的不安全状态和人的不安全行为所造成的特重大事故频繁发生，严重危害和威胁到人的安全和环境的污染。因此，建立规范的危险品运输车辆监控系统，是预防这种事故的有效途径。
二、系统整体构架
2.1 设计思想
通过对危险化学品温度、压力、空间姿态等状态和运输车辆的位置、速度、发动机、制动等情况的实时监测，实现危险品车辆在运输过程中的全程跟踪和监测 [1]。通过加载无线通信自动报警功能，可及时向总监控中心报警，并向多个指定人员手机报警。当总监控中心收到信号，启动应急预案并反馈给车载终端，建立联系。
2.2 系统框架
系统主要由车载监控终端、GPS、GPRS 通信系统、监控总中心系统、分中心系统组成。系统结构如图1所示，车载终端如图2所示。
图1 系统总体结构图
图2 车载终端总体结构图
三 系统主要功能
3.1 车辆监控与调度功能
1) 车辆和危险品等信息定时发送或调度查询功能：车载终端通过GPRS的方式将实时信息传送到监控中心；监控中心也可以直接发送调度查询命令进行调度查询。
2) 基本 GIS 功能：监控中心的电子地图可以实现各类信息层的显示、放大、缩小、平移、漫游、查询及鹰眼等功能[2]。
3) 车载终端接收调度指令，并有实用的数字及汉字显示功能。
4) 车载终端与监控中心的通话功能[3]。
5) 车载终端受监控中心控制的远程熄火功能。
3.2 数据信息管理功能
1) 车辆实时数据处理：监控中心将实时查询的车辆位置、车辆和危险品的状态信息等存入数据库，以保证电子地图上可以实时更新该车的信息。
2) 车辆历史轨迹追溯：监控中心通过存储的数据追溯车辆历史信息，可以选定某车某时间段的位置记录进行轨迹回放。
3) 车辆报警数据记录：监控中心将已解决的异常状态车辆的报警信息进行存储和管理。
4) 用户和车辆信息管理：用户包括监控中心人员、司机、客户(货主)、公司管理人员等，车辆是指运输公司拥有的所有车辆，其中车辆信息包括车牌号、颜色等静态信息，也包括所载危险品及司机信息。
5) 系统运行日志记录：对系统运行的操作进行存储和管理。
6）数据缓存：当车辆遇到通信忙趋势可以先将数据暂时保存起来，等恢复通信以后在发送至监控中心。
3.3 报警及处理功能
报警的信息包括: 车辆运行状态发生异常报警、危险品状态异常报警、区域监控( 地理栅栏) 报警、碰撞报警、车载终端断电报警、应急报警、车载终端防拆报警、停车后非法移动报警、盗车报警等。监控中心收到报警信号，及时作出相应处理。
四、系统涉及的技术
4.1 编程技术
本系统需要利用各种不同的编程技术来实现终端。对数据的处理方法也要通过编程来实
现。
4.2 数据库技术
监控中心数据库包括静态表和动态表。静态表是系统长期保存的，内容一般不发生变化的表，动态表是在车辆运输危险品时动态建立的，内容随时发生变化的表。各个表之间以“编号”进行区别，并建立相应关系。
4.2.1 静态表
静态表主要包括车辆基本信息表、驾驶员基本信息表、监控中心操作员表、报警基本表、车辆状态类报警定义表、危险品状态类报警定义表、命令表。
报警基本表：该表存放所有的对报警信息和处理方法的定义，对报警信息分门别类。
车辆状态类报警定义表：该表定义了车辆的那些状态被监控，以及这些状态发生了什变化，系统会报警。
危险品状态类报警定义表：该表定义了危险品的那些状态被监控，以及这些状态发生了什么变化，系统会报警。
命令表：该表指出了系统中都有哪些命令，例如控制命令、调度命令等。
4.2.2 动态表
动态表主要包括运行车辆信息表、运行车辆状态表、报警表、发送命令表、接收命令表。
运行车辆状态表：该表存放执行任务的车辆本身以及它所运输的危险品的状态信息。
报警表：该表存放车辆传到监控中心的报警信息。
发送命令表：该表存放监控中心发给车辆的命令。
接收命令表：该表存放监控中心接收到的车辆的调度回复命令[4]。
4.3 嵌入式技术
在车载终端要采用嵌入式技术来控制接受到的各种信息，处理之后再发送出去。
4.4 通信技术
这里采用 GPRS 无线通信网络来实现数据的传输。首先需要设计通信协议来保证通信的系统的通用、高效和安全。
五、 总结
目前，运输危险品车辆不断增加，对危险品监测系统的要求也越来越高，需要对相关技术进一步提高及完善，使监测技术日渐成熟，更加的智能化，以自己独有的特点为危险品运输工作保驾护航。
参考文献：
[1] 孙代平.一种危险化学品罐箱/ 槽车的实时监测系统[D] .大连:大连理工大学硕士学位论文, 2006.
[2] 高智.基于 GSM 网络 GPS 车辆定位跟踪系统的设计[D].大连海事大学硕士学位论文, 2004.
[3] 懂强. GPS/GSM 车辆监控系统的开发[D].大连:大连理工大学硕士学位论文,2002.
关键词: GPS; 正常高; 大地高
Abstract: the emergence of GPS technique, measurement subject there are major changes, in this paper, the basic principle and GPS leveling basic methods are discussed in detail, according to the actual measurement select different GPS elevation conversion method, using the GPS positioning of the original elevation, through the fitting, the earth will be converted into high normal high, will transform the GPS elevation and level after elevation comparison, thus explain that can satisfy certain precision GPS elevation surveying and mapping engineering needs.
Keywords: GPS; Normal high; The earth high
中图分类号：P228.4文献标识码：A 文章编号：
前言
GPS定位技术问世以来，就以精度高，速度快，操作简单等引起测绘界的普遍关注。利用GPS测定的基线向量三维坐标差是以全球地心直角坐标系定义的，其精度可达到（0.1—1ppm），甚至更高。高程相对精度是平面精度的1/3—1/2,这是常规测量技术难以比拟的,长期以来，工程应用领域只是利用了GPS测量中的平面位置信息，未能充分发挥GPS测量可提供三维坐标的优越性。因此，GPS测量正常高的研究不仅具有一定的理论意义，而且具有非常重要的地现实意义，有着广阔的应用前景 。
GPS高程分类：根据数学模型的不同，目前GPS高程主要分为GPS水准高程(简称GPS水准)、GPS重力高程和GPS三角高程等几种。
二、高程系统
高程是表示地球上一点空间位置的量值之一，它和平面坐标一起，统一地表达了点的位置。一个点在空间的位置，需要三个量来表示。在一般测量工作中，将地面点的空间位置用大地经度、纬度(或高斯平面直角坐标)和高程表示，它们分别从属于大地坐标系(或高斯平面直角坐标系)和指定的高程系统，即用一个二维坐标系(椭球面或平面)和一个一维坐标系的组合来表示。
任何一个高程系统都是由高程基准面和水准原点定义的,不同的高程基准面定了不同的高程系统。通过GPS测量，可以得到相对于WGS一84椭球面的高精度大地高差H。如果已知GPS网中某点的大地高，则其它各点的大地高也可以精确地计算出来。GPS所测量的高程是沿法线方向到WGS一84椭球面的高度，而工程测量中要求的正常高h是沿铅垂线方向到似大地水准面的高度。
高程拟合基本思路和方法：
在一个GPS网中，经过对此网进行GPS平差后，可以得到网中各点的大地高H，利用既有GPS大地高H又有正常高h的多个已知点(简称公共点)，按式(3)求出这些公共点的,然后由公共点的平面坐标和，采用数学拟合的方法，拟合出测区内的似大地水准面,再由其它GPS点(待求点)的平面坐标(X,Y)拟合(内插)出该点的高程异常值,则按(3)式可求得GPS网中各点的正常高，已知大地高H和水准测量得到的正常高h，选用合适的数学模型可以拟合较高精度的似大地水准面。
结论：
本文主要介绍了高程系统的分类以及高程拟合的基本思路和方法，通过对高程拟合的方法的理论研究得出：1、GPS水准测量具有速度快，精度高，全天候等特点。2、固定点的精度对GPS高程拟合的影响较大。3、某一区域的GPS高程拟合与模型的选择有很大的关系。4、对于多项式模型并非阶数越高精度就越高5、GPS高程拟合测区比较大的情况下，采用分区拟合较合理。
参考文献：
(1)潘柏龙,潘自立,GPS高程拟合模型的确定,西部探矿工程报,2004年
【关键词】微带天线；圆极化；GPS
1、GPS微带天线的介绍
微带天线是在带有导体接地板的介质基片上贴加导体薄片而形成的天线。它利用微带线、同轴线等馈线馈电，在导体贴片与接地板之间激励起射频电磁场，并通过贴片四周与接地板间的缝隙向外辐射，因此微带天线可看作是一种缝隙天线。和常用的微波天线相比，它有如下一些优点：体积小、重量轻、成本低，馈电网络可与天线结构一起制成，适用于用印刷电路技术大批量生产，能与有源器件和电路集成为单一的模件，容易获得圆极化，容易实现双频、多频段工作等。
GPS卫星星座由24颗卫星组成，其中工作星21颗，备用星3颗，卫星分布在6个轨道面上，每个轨道上均匀分布4颗，卫星运行周期为11时58分。卫星在地平面以上的数目随时间和地点的变化而异，最少为4颗，最多为11颗。卫星向用户发送导航电文，GPS接收机同时接收至少4颗卫星信号，利用接收机到卫星的距离计算出测点的三维位置。
GPS微带天线的设计指标
1）工作频率： 1.575GHz±2.5MHz；
2）天线尺寸： ≤80×80×2mm3；
3）极化方式： 右旋圆极化；
4）轴比： AR≤3dB；
5）电压驻波比： VSWR≤2.0；
6）方向图： 水平面≥100°，垂直面≥100°；
7）天线接口： SMA-50-KFD；
2、GPS微带天线方案选择
根据天线原理知识并接个项目指标要求，设计方案如下：
2.1天线形式的确定
由于天线的尺寸厚度较小，为此，我们采用厚度2mm，相对介电常数为2.65的聚乙烯作为介质材料的微带天线进行实现；并且GPS信号是由卫星从空间发送下来的，为了消除电离层对信号的法拉第旋转效应，信号采用的是右旋圆极化，因此，接收天线也应采用右旋圆极化方式。
2.2天线尺寸及样式
建立起天线仿真模型。上层为天线贴片，尺寸如图1；中间层为厚度为2mm，相对介电常数为2.65的聚乙烯介质层；底层为金属底板。其中，介质层底面和金属地板尺寸均为70mm×70mm。另，馈电位置为坐标（0，9，0），馈电孔半径0.5mm，底面半径1.5mm。
采用Ansoft HFSS软件对所设计的微带天线主要电性能参数进行仿真分析，天线频率1.57GHz时，电压驻波比为1.45；在频率1.58GHz时，电压驻波比为1.51.在指标要求的频率范围内，电压驻波比均小于2.0，满足指标要求。具体仿真结果如图2：
天线在频率1.575Ghz工作时，Theta=0°增益值为6.733dB；Theta=-52°增益值为3.029dB；Theta=51°增益值为3.104dB；XOZ面放线图基本可以覆盖-51～53°。天线在频率1.575Ghz工作时，Theta=0°增益值为6.733dB；Theta=-51°增益值为3.011dB；Theta=53°增益值为3.023dB；XOZ面放线图基本可以覆盖-51～53°。XOZ、YOZ面轴比值随Theta变化仿真结果如图3：
2.3天线极化的判断
由轴比可以判断圆极化，关于是左旋圆极化还是右旋圆极化把GainLHCP和GainRHCP画在同一张图上即可看出。
通过这张图，我们可以清晰的看出，该天线为右旋圆极化微带天线。
3、结语
本次设计大体上延续了普通的圆极化微带天线的设计方法，但是在细节上如天线的尺寸、馈点的选择以及增益的方面做出了改动使其更加适合于GPS卫星使用。特别是相位中心的稳定性和优良的广角圆极化特性都较之于其他类型的天线更优，为GPS应用提供了一种性能优良的天线。
参考文献
[1]王宝志.微波技术与工程天线.北京：人民邮电出版社，1991.10
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