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关键词： 北斗卫星导航系统   变形监测  

摘要： 北斗卫星导航系统投入民用后,已广泛地在导航、定位等各领域应用,尤其在测量界的控制测量中起了划时代的作用。因为它在静态相对定位中的高精度、高效益、全天候、不需通视等优点,使人们普遍采用其来代替常规的三角、三边、边角等方法[1],并在理论、实践中取得了可喜的成果,在精密工程变形监测中也逐步得到广泛的应用。本系统将基于北斗高精度安全监测系统,对城市高层建筑进行监测,实现实时、全天候监测、定时上传、数据自动化采集、计算、存储,提供毫米级精度绝对坐标,自动预警报警,远程监测等功能。

关键词： 卫星导航系统   应用推广   国家科学技术进步奖   专访   参谋   测绘局   局长   作战   经济和社会发展   北斗系统   中国   空间基础设施   经济社会发展   系统建设   授时服务   自主   相关产品   卫星工程   社会生产   气象预报  

摘要： 北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施.随着北斗系统建设和服务能力的发展,相关产品已广泛应用于交通运输、气象预报等领域,逐步渗透到人类社会生产和人们生活的方方面面,为全球经济和社会发展注入新的活力.中国始终秉持和践行“中国的北斗,世界的北斗”的发展理念,服务“一带一路”建设发展,积极推进北斗系统国际合作.201 7年1月,“北斗二号卫星工程”荣获201 6年度国家科学技术进步奖特等奖.这个工程实现了国际卫星导航领域多个首创,自主创新成果丰富.对于我国北斗导航系统有何独特优势,北斗导航系统对于我国经济、社会发展有哪些重要影响,北斗导航系统给大家的生活具体带来了哪些新的变化,北斗导航系统未来如何发展?围绕这些问题,本刊特约记者专访了原总参谋部测绘局局长、总参谋部作战部副部长卜庆君.

关键词： 三维基础   地理信息系统   城市规划  

摘要： 随着社会的快速发展,城市三维基础地理信息系统在城市规划中的应用也日益广泛.为了能够让其地理信息更加精确,对GPS技术进行综合性的开发和应用必不可少.但是在实际应用的过程中,其依旧存在很多技术难题,存在很多技术瓶颈.本文对城市三维基础地理信息系统在陇南市武都区城市规划中的应用进行了分析,并对三维数据以及三维模型的应用进行阐述.

关键词： 大比例尺地形图   数据更新入库技术   应用  

摘要： 在大数据时代背景下,建设数字化城市,明确城市面貌变化,收集国家基础地理信息数据,对于我国综合国力的提升具有积极意义。在数字化城市建设过程中,需要定期进行城市地貌要素信息更新,这一实际需求推动了大比例尺地形图数据更新入库技术的发展,目前,用于大比例尺地形图数据更新入库的技术类型主要有IKONOS遥感影像技术、机载Li DAR技术、地面Li DAR技术、竣工测量法、地图缩编法以及地形图修补测方法,这些先进技术的使用,使得城市测绘信息的更新效率大大提升,工作质量得到有效保证,进一步推动了城市管理的数字化和智能化。

关键词： 北斗卫星导航系统   差分相对定位   周跳探测与修复   相对定位基准星选取   随机模型  

摘要： 北斗导航系统与GPS、GLONASS和Galileo系统不同,北斗是全球首个由混合星座组成并且具备播发三频观测数据能力的卫星导航系统。北斗系统因其独特的星座特性和信号体制,其观测数据误差特性也与现有其他导航系统有区别。因此现有的相对定位算法直接应用至北斗系统是存在偏差的,本文针对北斗卫星系统进行相对定位技术的研究。以下是本文的工作内容与研究成果:(1)对抑制多径影响的双频周跳探测与修复方法进行了研究。MW组合的多径误差较大,利用该方法进行探测时存在周跳误探的现象。本文基于多径的时间相关性,利用卡尔曼滤波消除MW组合多径,利用消除多径后的MW组合进行周跳探测,同时结合使用电离层残差法修复周跳。针对不同卫星星座与观测数据采样间隔进行了分析。传统方法在观测间隔10s时即会出现周跳误探的情况,而改进方法在观测间隔15s以内都能探测出1周的小周跳,在观测间隔30s改进方法仍然能够有效的应用于GEO卫星。(2)针对北斗混合星座特性,对北斗相对定位中基准星的选取问题进行了研究。相对定位中选取基准星的准则是选取观测质量最优的一颗观测卫星,对于GPS系统而言,卫星高度角越大观测质量越好。然而北斗系统是由GEO、IGSO和MEO三种轨道的卫星组成的,基准星选取可能存在多种方案。本文对北斗不同轨道卫星的观测质量进行分析随后结合分析提出了四种合理的基准星选取方案。最后利用四种方案对三组实测数据进行处理。实验表明,在本文所选取数据的观测环境下,不同方案间的定位结果没有太大的差异。(3)针对北斗相对定位中伪距与载波相位权比对定位结果的影响进行了研究。目前认为北斗系统的载波相位观测值与伪距观测值精度之比为100,但是实际观测精度与接收机和观测环境等因素有关。本文通过短基线站间单差的方差估计方法统计出伪距与载波相位的观测精度,求出观测值之间的精度之比并结合高度角模型对相对定位进行加权。最后分别使用传统加权方法和本文所提加权方法对100m、8km、17km三组基线数据进行数据处理,100m基线数据模糊度固定率从11.2%提高到了22.5%,8km基线数据模糊度固定率从48.96%提高到了82.0%,17km基线数据从53.4%提高到了58.4%。

关键词： 无人机   垂直摄影测量   倾斜摄影测量   大比例尺地形图   精度分析  

摘要： 无人机航测系统是通过无人机搭载传感器设备,一般为数码相机,在作业区进行外业航飞来获取数据,通过对航飞数据进行处理获得日常所用的数字高程模型(DEM)、数字正射影像(DOM)、数字地形图和数字三维模型等产品。该系统与传统航空摄影系统相比:空域申请相对简单;对飞行场地的限制较小,不需要机场;对云层遮挡限制条件较小;飞行高度较低可以获取高分辨率影像;操作简单,作业周期段,成本低,能有效弥补常规航测手段的不足,在获取空间地理信息,特别是测绘大比例尺地形图上有着广泛的应用前景。目前,通过无人机航空摄影生产测绘产品有以下两种方式:一种是无人机垂直摄影生产DEM、DOM和佩戴立体眼镜生产数字地形图;另一种方式是无人机倾斜摄影测量生产数字三维模型,在此基础上测绘地形图,该方式不需要佩戴立体眼镜就可以进行数字地形图的生产。本文以无人机航空摄影测量制作地形图的两种方式:以固定翼无人机垂直摄影和无人旋翼机倾斜摄影为研究对象,系统地阐述了无人机航摄系统组成、无人机航摄系统的特点,深入研究分析了无人机航测大比例尺地形图关键技术和影响无人机航摄大比例尺地形图精度的因素,分别详细探讨了两种航空摄影测量方式的内业数据处理流程和生产地形图的工作流程。然后以两个实验为例,实证研究和分析了利用固定翼无人机所获数据生成地形图的精度和基于无人旋翼机倾斜摄影测量生成三维模型生产地形图所能达到的精度水平。本文的主要研究内容包括:(1)详细阐述了无人机航摄系统的组成、功能及相关原理,包括无人机飞行平台系统、无人机飞行控制系统、无人机任务设备和数据传输系统,并且总结了无人机航摄系统数据获取流程。(2)结合无人机航摄系统制作大比例尺地形图的流程,对影响无人机航摄成图精度因素进行了系统深入的研究。总结出影响无人机航摄成图精度的因素,并且针对以上因素进行了详细的分析与探讨。(3)以武定县测区为例,介绍了无人机数据获取方法和利用SVSUAV软件进行内业处理的详细流程和在MapMatrix软件矢量测图模块中制作地形图的流程与方法,生成了测区的数字地形图,通过实际打点检查,对所制作的地形图精度进行了验证分析。(4)以安宁测区为例,详细介绍了无人机倾斜摄影的外业流程和利用Smart3DCapture软件进行内业数据处理的方法和流程,通过倾斜摄影生产的数字三维模型采用DP-Modeler软件制作地形图的方法,制作了试验区的数字地形图,通过外业实测一些检查点,研究和分析了所能达到的精度。(5)针对无人机倾斜摄影所制作的地形图在植被覆盖地区高程精度较差,本文提出了方格网算法对其高程精度进行改善,并在试验区进行了应用,较大幅度的提高了地形图的高程精度。

关键词： 北斗卫星导航系统   四臂螺旋天线   共形馈电网络   小型化   双频化  

摘要： 近年来,无线通信事业高速发展,因此,卫星导航定位系统在人类社会生产、生活中所起的作用便显得越来越重要。经过多年的研发研究,我国的北斗卫星导航系统正在保质保速地建设并已逐渐投入使用。除了在军事领域的使用外,北斗卫星导航系统在民用领域也得到了迅速的发展,特别是在汽车导航系统和便携式移动终端定位系统这两个方面。所以,对于卫星定位系统中的终端天线的研究具有重要的价值和意义,尤其是天线的多频化技术和小型化技术。适用于卫星终端天线的形式多种多样,在众多的天线形式中,四臂螺旋天线因为拥有较好的宽波束圆极化特性、较好的低仰角增益以及易于实现小型化等优点,非常适合用来作为卫星导航系统的终端天线。为了满足卫星导航系统的高集成度的要求,本文对四臂螺旋天线的小型化和多频化技术以及馈电网络的小型化、宽带化技术做了相应的研究。本文具体内容安排如下:首先,本文简述了北斗卫星定位系统的发展和研究现状;列举了几种常见的能够作为卫星终端天线使用的天线结构形式和其各自的特点,包括:四臂螺旋天线、微带天线等。总结了相关的文献,介绍了四臂螺旋天线的研究历史和发展现状,对四臂螺旋天线的基本结构和辐射机理做了详细介绍,为天线的设计提供了充足的理论依据。其次,基于对四臂螺旋天线的结构分析及理论研究,设计了一款传统的空气加载的四臂螺旋天线,对该天线的仿真、建模做了详细的说明,另外,对馈电网络的性能对四臂螺旋天线的圆极化性能的影响做了详细的仿真说明。然后,设计了一款空气加载的小型化印刷共形四臂螺旋天线,其工作频率为北斗2号B1频段(1561. 098MHZ),为了实现该天线的小型化,本文分别对天线螺旋臂和馈电网络进行了小型化设计,天线高度为40mm,螺旋直径为25. 65mm。最后,设计了一款基于双层馈电网络加载的小型化、双频化四臂螺旋天线,相比于一般的空气加载的四臂螺旋天线,本文所设计的天线整体尺寸非常小:高度仅为26. 27mm,螺旋直径为25. 65mm。文中给出了天线设计详细过程,分析了天线的结构变化对其双频特性及辐射特性的影响情况。

关键词： 北斗卫星导航系统   环路设计   卡尔曼滤波   群智感知  

摘要： 北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星导航系统,可在全球范围内全天候、全天时的为大规模用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时等服务,并具有短报文通信能力。根据现有的战略部署和规划,预计于2020年左右,我国将完成以35颗“北斗二代”导航卫星为主体的整体星座构建。在定位信息解调过程中,北斗接收机作为卫星信号处理的载体不可或缺且意义重大,其不仅紧密衔接了用户体验,更为北斗系统的功能优化提供了很多参考意见。本文以北斗卫星导航系统介绍和北斗接收机工作原理为基础,研究工作主要包括两方面的内容,第一方面是北斗接收机跟踪环路的改进和设计;第二方面是北斗接收机组网应用研究。在北斗接收机基带数字处理模块运算中,卫星多径信号会使调制到导航信号上的测距码和导航数据失真,造成载波的相位发生畸变,使得测量数据的质量降低,甚至导致接收机环路失锁。为解决特定环境中卫星多径干扰的问题,文中提出了循环跟踪环路的设计思想,接收机接收到的卫星信号经射频前端处理和数字下变频处理得到卫星中频信号,在基带信号处理模块通过二次跟踪的机制完成卫星多径信号的抑制,进而提高接收机的定位精度。同时,综合标量跟踪算法、矢量跟踪算法的优势,提出了基于标量和矢量架构的北斗接收机跟踪环路设计,将矢量跟踪部分的输出信息定义为主信息,标量输出定义为辅信息;然后主信息和辅信息一起输入鉴别器,进行鉴别判断运算,利用扩展卡尔曼滤波算法对输出信息进行解算,有效的提高环路的工作性能。在接收机组网应用研究中,借鉴群智感知的原理,利用信息共享的方法,提出基于云端数据处理的北斗接收机简单组网方法,在信息共享的同时提高定位接收机的定位精度。

关键词： 立体几何   最小值   平面内   距离公式   竞赛题   高中数学   空间直角坐标系   平面直角坐标系   几何问题   几何法  

摘要： 2017年全国高中数学联合竞赛各省预赛在5月份和6月份如火如荼相继举行,题目精彩纷呈,其中有两道立体几何线段最小值的预赛题设计巧妙,非常精彩,既可用代数法求解也可用几何法巧解,试题与解法介绍如下.例1（2017年全国高中数学联合竞赛湖北省预赛高二年级第6题）如图1,直三棱柱ABC-A1B1C1中,∠ACB=90°,BC=CC1=2,AC=

关键词： 北斗卫星导航系统   引航终端   商用货架产品和技术  

摘要： 引航终端能够实时获取并显示与本船相关的导航定位信息,在保障船舶引航安全、提高船舶引航效率及降低引航员劳动强度等方面发挥着越来越重要的作用。现有引航终端在使用过程中存在船位、航向显示不稳定等问题,而且现有终端多以美国全球定位系统作为终端定位数据的来源,而该系统在使用时存在一定的安全风险。为此,论文通过需求分析,在确定引航终端应具备功能的基础上,设计并完成了以北斗卫星导航系统作为定位数据来源,为引航作业提供辅助的便携式终端。论文研究中对影响卫星定位性能的多种因素进行了分析,确认了使用高精度的北斗定位模块作为引航终端定位数据来源的可行性。通过对引航作业过程中的功能需求与非功能需求进行深入分析,完成了基于北斗系统的引航终端的功能设计。基于商用货架产品和技术,开展了引航终端的系统设计,包括硬件设计和软件设计,同时重点针对以往使用引航装备过程中发现的航向抖动等问题,在导航数据显示前增加了卡尔曼数字滤波算法以提高导航数据的稳定显示,并通过仿真对改进效果进行了验证。在方案实现阶段完成了高精度北斗定位模块的选型和集成,完成了软件部分的升级开发,最终完成了系统初样机的设计开发工作。在海上测试过程中,系统初样机不仅可以稳定显示来自北斗卫星导航系统的高精度定位数据,同时也为引航员带来了更好的使用体验。测试结果表明基于北斗卫星导航系统的引航终端初样机实现了最初的研究目标,验证了论文研究的有效性。同时为北斗相关产品在引航领域进行推广提供了参考。