航标监控及高精度定位技术研究
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航标监控及高精度定位技术研究
作者：杨兴辉敖自栋
来源：《珠江水运》2017年第22期
摘要：航标是重要的水上助航设备，随着海运事业的迅速发展，海上船只越来越多，航
标管理工作也迎来了新挑战。传统的人工管理方式已难以满足航标管理要求，因此急需研发航标监控系统。本文首先介绍了我国航标管理现状，并总结了目前存在的问题，然后有针对性地设计了一套高效可靠的航标监控系统，对系统的软硬件实现进行了详细的阐述。最后设计了航标高精度定位算法，使航标定位更加准确。本文的研究对航标监控和定位有重要的参考意义。
关键词：航标监控 GPS定位定位误差
1.前言
航标的定位最终是采用无线电设备完成的，但这些设备体积大、耗电多、性能差，很快被抛弃了。后来又采用甚高频无线设备对航标进行监控，然而始终无法解决抗干扰和通信距离等关键问题。近年来西方航运大国开始采用现代化航标监控系统，大大提高了省事管理水平。我国的航标技术发展得益于在长江和三峡库区的大规模应用和探索，目前正稳步走向数字化和信息化。但总体看来，我国研制的航标监控系统在可靠性和精度方面仍然存在很大的不足。因此有必要开发更可靠更精准的航标监控系统。
2.系统概要设计
2.1功能需求分析
航标作为重要的船舶助航设施，要求航标监控系统必须能够很好地指示航标的实时位置。具体说来，航标监控系统首先需要具备基本的数据采集功能，以预设的频率采集航标的电量和经纬度等信息，并与远程控制中心建立通讯连接；其次，系统还需提供信息查询功能，管理人员可以随时通过监控系统获得有关航标的各项状态数据；再次，系统还必须具有故障告警功能，当航标出现偏移、失电、灭灯或其它故障现象时，可以通过远程通信的方式将故障信号传输到远程控制中心；最后，系统还应提供参数设置功能，让管理人员可以按需求对航标终端的主要参数进行设置。
2.2终端系统总体设计
根据以上功能需求，本文将整个航标监控系统划分为远程监控中心、无线通信模块和现场终端设备三大部分组成。远程监控中心的功能是对航标进行实时监控，同时负责终端上传数据的处理和展示；无线通信模块的作用是完成远程监控中心和航标终端之间的数据传输，无线通信采用SMS方式实现。终端设备安装在航标上，它由主控单元MCU、GPS采集芯片、GSM
无线通信芯片和其它控制电路构成。
传感器课程设计报告
河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：齐文华学号：12L0751265 专业班级：电子信息工程L126班 课程名称：传感器原理及应用 学年学期：2 014 —2 015 学年第一学期 指导教师：陈书旺 2 0 1 4 年12月
课程设计成绩评定表
目录 一、引言----------------------4 二、设计电路及原理------------4 三、元件清单------------------5 四、相关元器件的说明和介绍----6 五、课设步骤------------------11 六、实物图--------------------11 七、发现问题并解决问题--------13 八、心得与体会----------------13 九、参考文献------------------14
一、引言 1.课程设计的目的 1）使学生掌握传感器的使用方法和设计要点的基本技能，加深学生对“传感器原理及检测技术”理论知识的理解，为从事仪器系统开发与设计打下基础。 2）锻炼学生自主独立完成课程设计的能力，培养学生积极动手创新的精神。3）通过课程设计提高我们动手实践能力，为我们以后更好的学习传感器和其他的相关知识奠定基础，使我们更好地适应现代社会的需求。 2.设计思路来源 随着科学技术的发展，许多高端技术已经实现了自动检测与控制。同时传感器的应用也逐渐增多，遍及人们生活的各个方面，给人们的生产和生活带来极大的方便。 本设计选用光敏传感器，对特殊场合的光照强度进行检测与报警。主要应用于农业大棚、城市照明等对光照强度有要求的场合。本设计用发光二极管作为警示灯，当光照强度不满足要求时就会发光起到警示的作用。 二、实际电路及原理 1.电路图
高精度车载(厘米-分米-亚米-米级精度)定位方案精华版
高精度车载（厘米/分米/亚米/米级精度）定位方案精华版 1.市场需求 1)更高定位精度 随着两客一危、港口、机场、矿山、火电厂、农业机械、叉车、军车、特种车辆等对高精度定位需求的涌现，众多行业车辆的用户已不满足于GPS的10-20米的定位精度，希望能提高到厘米级、分米级、亚米级、米级精度。相关应用需求简述如下， 两客一危需要定位到亚米级，这样可以判定在哪个车道行使，监控管理部门可以随时监控车辆是否违规行驶到快车道，转弯速度是否超标等，更好的保证车辆安全。 港口车辆需要定位到亚米级，可以实现车道级定位，港区实现更精细化监控和管理； 机场车辆在机场内需要沿着固定白线行走，后台监控管理系统要求车辆行驶路线偏差在1米以内，更好的保证飞机、车辆和人员的安全； 矿山、火电厂等装卸和采掘车辆，需要精确在矿石、煤炭等堆体区域作业，车辆位置精度要求从厘米级到1米； 自动驾驶农机需要定位精度在2厘米，实现农机在田里按预定轨迹的自动驾驶，保证农作物的间距合适，充分利用土地资源，提高农作物产量； 叉车需求精度在厘米级到分米级，后台监控管理系统会记录货物的存放位置，提高存储和出货效率。 2)车辆方向角度需求 在无人驾驶领域的各种车辆，除了需要高精度定位外，还需要在行驶和静止状况下测量车辆的方向，希望能达到0.05°、0.1°、1°的方向精度。 3)所有区域能有效定位 卫星定位在有遮挡区域会出现精度变差或无法定位的情况，用户希望能解决这个问题，实现所有区域的有效定位。 2.方案简介 针对这些需求，上海北寻信息科技有限公司推出了一系列的高精度卫星接收机产品，综合应用北斗、GPS、GLONASS、Galileo等各种全球卫星定位系统，实现了厘米级、分米级、亚米级、米级的定位精度，以及0.05°、0.1°、1°的方向精度。产品包括高中低端系统产品，价格从几百元、几千元到几万元，满足各行业对不同精度、性能和价格的要求。 我们定位技术分为地面差分和星基差分两种 地面差分 地面差分精度更高，但需要地面差分信号。 差分信号可由我们的差分基准站产品提供，或是通过地面广域增强网，付费取得差分信号。 需要配套无线通讯模块，接收差分数据。 星基差分 精度可达亚米和米级，自动从卫星接收差分信号，无需任何费用。 无需差分基准站采购成本，或地面广域增强网的服务费。 无需配套接收差分数据的无线通讯模块。 我们还会结合惯导、轮速、激光、无线、标签、视觉、地图匹配等方式，定制开发无缝定位导航、无人驾驶汽车、无人驾驶农机、无人驾驶叉车、无人驾驶扫地车、AGV等应用的完整导航方案。 3.北寻产品
实现单板卡高精度定位定向
Trimble? BD970 GNSS 系统是一款紧凑型的多星接收机，专为满足各种精确到厘米级的定位精度应用需求而设计。 ?220 个通道： – GPS：同步L1 C/A、L2E、L2C、L5 – GLONASS：同步L1 C/A、L1 P、L2 C/A （仅限于GLONASS M）和L2 P – SBAS：同步L1 C/A、L5 – GIOVE-A：同步L1 BOC、E5A、E5B 和E5AltBOC1 – GIOVE-B：同步L1 CBOC、E5A、E5B 和E5AltBOC1 – GALILEO：未开通2 ?天宝Maxwell 6 高级民用测量GNSS 技术 ?用于全球导航卫星系统伪距测量的高精度多相关器 ?未经滤波、未平滑的伪距测量数据，用于低噪音、低多路径误差、低时 域相关性和高动态响应 ?噪音极低的GNSS 载波相位测量，1 赫兹带宽内的精度<1 毫米 ?dB-Hz 内报告的信噪比 ?应用成熟的天宝低仰角跟踪技术 初始化时间3 通常<10 秒 初始化可靠性3 >99.9% ?一个USB 端口 ?一个CAN 端口 ?一个LAN 以太网端口： –支持链接10BaseT/100BaseT 网络 –通过单一IP 地址执行全部功能 同步性——包括网页图形用户界面访问和原始数据流 –支持网络协议 HTTP（网页图形用户界面） NTP 服务器 基于TCP/IP 的NMEA、GSOF、CMR 等或者UDP NTripCaster、NTripServer、NTripClient mDNS/uPnP 服务搜寻 动态DNS 电子邮件警报 谷歌地球网络链接 支持基于PPP 的外置调制解调器 ? 3 x RS232 端口 –波特率高达115,200 ? 1 Hz、2 Hz、5 Hz、10 Hz、20 和50 Hz 定位输出（取决于安装选项） ?高达50 赫兹的原始测量与定位输出 参考输出. . . . . . . . . . CMR、CMR+、RTCM 2.1、2.2、2.3、3.0、3.1 导航输出. . . . . . . . . .ASCII: NMEA-0183 GSV、AVR、RMC、HDT、VGK、 VHD、ROT、GGK、GGA、GSA、ZDA、VTG、GST、 PJT、PJK、BPQ、GLL、GRS、GBS 以及二进制：Trimble GSOF ?控制软件
嵌入式课程设计-电梯系统
一、实验目的 1、熟悉ARM开发板的基本使用和基本开发流程。 2、加强对嵌入式操作系统的了解，加强对课内知识的使用。 3、熟悉基本的单片机开发环境。 4、锻炼一定团队合作能力以及对嵌入式问题的解决能力。 二、实验仪器及设备 安装开发环境的PC机 ARM7实验板及相应链接线 AK Series Emulator 仿真器 三、实验内容或任务 1、基本实验 内容1：ARM（LPC2131）&ADS V1.2环境熟悉 LPC2131 硬件环境介绍； ADS 工具简介； 要求：了解LPC2131 Demo Board 资源、环境；掌握ADS工具使用。 内容2：ADS 模板工具& ARM C语言程序设计 ADS环境中编程模板的理解与使用； 使用ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：熟练掌握ADS工具的使用，掌握ARM C程序设计、调试技术； 内容3：GPIO Output(LED、Beep)实验 理解ARM 芯片引脚功能选择； 理解GPIO的使用设置、输出驱动方法； 熟练掌握ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：实现一个秒闪航标灯和蜂鸣。 内容4：GPIO Input(Key Input)实验 理解ARM 芯片引脚功能选择； 理解GPIO的使用设置、输入驱动方法； 熟练掌握ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：实现一个秒闪航标灯和可按键控制的蜂鸣器。 内容5：Eint VIC实验
理解ARM 芯片引脚功能选择； 理解外中断的含义与应用； 熟练掌握ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：实现一个秒闪航标灯和可按键控制的蜂鸣器（用外中断方式实现）。 内容6：定时器 理解ARM 芯片引脚功能选择； 理解GPIO的使用设置、输入/输出驱动方法； 熟练掌握ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：基于ucosII的GPIO、定时器、RTC、串口等综合实验。 内容7：异步串行口UART 理解ARM 芯片引脚功能选择； 理解GPIO的使用设置、输入/输出驱动方法； 理解UART串行通信原理，学习ARM UART资源的驱动编程； 熟练掌握ADS工具，基于LPC2131进行简单的C程序设计； 要求：结合前边内容，实现LPC2131和PC端串行传输数据信息。 2.、选题实验 电梯控制系统 要求该控制器应具备如下功能： 1,通过键盘输入楼层，输入之后数码管从当前位置向上或向下运行。流水灯表示运动方向。 2,流水灯在运行中显示电梯正在运行的方向，并且在电梯到达时在该楼层亮闪3次。 3,运行到对应楼层，显示楼层号。 4,灯表示运行楼层 5,可同时满足多用户需求。达到该系统与现实电梯系统的一致性。 6,数码管数字大小增减表示向上、向下。
总结高精度定位难点与解决办法
安全是企业生存发展的首要基础。在电力、化工等大型复杂作业环境中，现场设备多，作业过程多变，对现场人员的安全防护管理更是重中之重的首要任务。 人员的位置管控是安全管理的主要因素。必须严格管理作业人员按照安全规定的位置和路线进行作业，危急情况下更需要准确获知人员的实时位置，以便及时准确施救。 但是，在这些场合，受现场环境的限制，通用的室外GPS定位或普通的室内定位技术很难达到预期的精度和要求，迫切需要研制特定的定位设备和系统，实现作业人员的实时定位和追踪管理，保障作业安全。 技术难点 1、电厂、化工厂厂区建筑物复杂，大型设备多，建筑物的遮挡、金属电磁干扰反射等因素使得常见的技术方案难以实现精准定位。 2、作业人员活动的随机性高，包括室内、室外、管廊等位置，无法采取路径吸附等位置纠正算法。 3、人员的活动状态、姿态等安全信息也需要感知。 4、对设备的防爆性、携带和使用的方便性、待机时间等要求高。 人员定位解决方案 针对电厂、化工厂的定位需求，云酷科技采用UWB精准定位、激励器存在性检测定位、车辆采用GPS定位技术相结合的定位方案。 整体定位方案运用业内领先的TOA算法，同时结合定位大数据分析，解决了传统定位模式抗干扰能力差、定位准确度低、安装布线困难、成本费用高等问题；针对不同区域提供不同定位解决方式，达到定位精准度适宜，投入性价比高的建设目标。同时考虑到不同电厂的业务需求不同，系统拥有两票管理、缺陷/隐患管理、到岗到位管理、外委管理、工器具管理、车辆管理、手机APP等多种功能模块。支持电子围栏、人脸识别、视频监控联动、智能门禁
联查、各类报警预警等功能。 该方案可帮助中电厂厂区实现现场操作的更加规范化、协同化、科学化和智能化，人员安全监控和管理变得更加主动、及时和准确，大大提升企业精细化管理水平和企业人员安全，成功搭建事前预防、事中及早发现、事后可追溯的安全防范机制，成为智慧电厂的代表性项目之一。
航标灯控制器设计
河南理工大学 2013—2014学年第二学期 计算机科学与技术学院课程设计报告 课程名称微型计算机原理与接口技术设计题目航标灯的设计 学生姓名 学号 专业班级 指导教师
概述 水路航运系统是运输系统中极为重要的一部分，为确保水上船只安全运输和行驶，航道的正确标识已成为非常重要的常用有效手段。在长达数千公里的河道和海岸沿线，每隔一定距离就必须有一个航标灯，用来指示航道的安全水位区域。如今水上航标灯的功能已日趋完善，它能实现的不只是判别白天或者黑夜的情况，而且还能判别大雾天和晴天的区别，从而控制航标灯上的发光二极管进行亮暗的操作。不但如此，航标灯的设计也更具实用性；在海上，绵延数千里的海岸线，航标灯的电力更换始终是一件比较麻烦的事情，所以为了节省电量，一般都采用间歇性的亮暗来实现对水上航标灯的节能控制，让水上航标灯在有限的电量下，能够工作更持久的时间。除此之外，如今的水上航标灯还设置了遥控报警装置，因为在广袤的大海中，航标灯的出错无疑会导致灾难性的事件发生，对水上航运而言，经济上会蒙受巨大的损失，确保水上航标灯的正常工作，出现错误的情况下能够及时快速的发现以及修改也成为了水上航标灯的重要要求。 第一章水上航标灯控制器的总体设计 设计方案说明 本次课程设计要求使用8086/8088CPU微处理器作为主控芯片，并结合其他典型接口芯片来实现航标灯控制器的设计。水上航标灯的基本功能是判别白天和黑夜，并且在晴天和雾天进行区分，即能在夜间或者能见度较低的雾天实现闪烁发光，一亮一闪周期性得闪烁，从而实现夜间或者雾天对船只的导航功能，而在白天或者晴天这种能见度高的天气则不发光。 经分析可知，该设计要使用控制芯片直接或间接为航标灯的灯提供控制信号，以便控制航标灯是否发光以及如何发光以满足导航要求。根据设计要求，需用微处理器CPU8086/8088作为主控制器，但是仅有微处理器CPU8086/8088是不能很好的实现设计要求的。能实现定时计数的芯片有不少，我们可以采用专用定时/计数器8253芯片，其功能较为强大，可以实现设计要求。其次，8253芯片的正常工作正常工作要有时钟信号作为其定时信息和用于芯片内部和芯片之间的同步时钟信号。定时脉冲实质上就是具有一定频率方波脉冲，可以用各种振荡源来实现。而所有这些芯片以及外围电路要正常工作还需要直流电源提供能量。
【CN110068844A】一种北斗导航高精度定位技术【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910177422.9 (22)申请日 2019.03.09 (71)申请人 江苏北斗星通汽车电子有限公司 地址 223800 江苏省宿迁市宿迁高新产业 技术开发区峨眉山路1号 (72)发明人 包学兵 崔常福 (74)专利代理机构 苏州国卓知识产权代理有限 公司 32331 代理人 明志会 (51)Int.Cl. G01S 19/33(2010.01) (54)发明名称 一种北斗导航高精度定位技术 (57)摘要 本发明公开了一种北斗导航高精度定位技 术，包括以下步骤；步骤一、建立差分基准站；步 骤二、建立U -GNSS多系统融合算法；步骤三、差分 信息形成和定位测速功能；步骤四、将基准站通 过电台或者网络发生差分数据与用户相连接；步 骤五、将信息传送至差分信息传输机发播出去， 站点信息需要进行实时发播；步骤六、将基准站 作为已知点，实时解算出伪距改正数，载波相位 修正值；本发明通过运用同一颗芯片实现将所有 卫星导航系统信号的接收、处理融为一体，支持 多个系统和频点的卫星信号输入及对应的基带 处理功能，使定位导航精度达到2m左右，可以满 足用户快速、高效、 低成本的需要。权利要求书1页 说明书3页CN 110068844 A 2019.07.30 C N 110068844 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110068844 A 1.一种北斗导航高精度定位技术，其特征在于，包括以下步骤； 步骤一、建立差分基准站； S1、将北斗接收器至于准确测量过的精确点上，北斗接收器支持北斗二代和GPS的高性能集成； S2、将北斗接收器与处理器连接在一起，用来采集、处理、传输和存储数据； S3、将处理器通过无线与航位传感器相连接，用于显示出定位导航的信息； 步骤二、建立U-GNSS多系统融合算法； S1、在处理器中建立多系统数据融合数据库； S2、在多系统数据融合数据库中生成U-GNSS多系统融合算法，利用更多的观测信息，并能够有效改善地面网型结构欠佳代理的不良影响； 步骤三、差分信息形成和定位测速功能； S1、利用北斗接收器接收卫星信号，并经过低噪放放大信号； S2、通过处理器完成导航信号的捕捉、跟踪和导航进行相位测量以及原始观测量； S3、通过处理器完成数据的处理，差分信息形成以及定位测速功能； 步骤四、将基准站通过电台或者网络发生差分数据与用户相连接； 步骤五、将信息传送至差分信息传输机发播出去，站点信息需要进行实时发播； 步骤六、将基准站作为已知点，实时解算出伪距改正数，载波相位修正值； 步骤七、利用信息传输设备进行播发、各差分型用户机进行北斗定位的通知，进行实时接收基准站播发的改正数，同时进行修正自身的定位，实现高精度定位。 2.根据权利要求1所述的一种北斗导航高精度定位技术，其特征在于：步骤五中，所述差分信息的发播内容和频度是可控制的。 3.根据权利要求1所述的一种北斗导航高精度定位技术，其特征在于：步骤五中，可单独播发一个频点的伪距和载波相位信息，或播发两个频点的差分信息。 4.根据权利要求1所述的一种北斗导航高精度定位技术，其特征在于：步骤一中，所述处理器还连接有摄像头和显示器。 5.根据权利要求1所述的一种北斗导航高精度定位技术，其特征在于：步骤一中，所述处理器还连接有应用处理模块，用于人机界面的数据交互、控制等功能。 2
车载高精度定位定向方法研究
万方数据
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基于捷联惯导/里程计的车载高精度定位定向方法研究 作者：杨波， 王跃钢， 彭辉煌， Yang Bo， Wang Yuegang， Peng Huihuang 作者单位：杨波,王跃钢,Yang Bo,Wang Yuegang(第二炮兵工程学院自动控制系,陕西西安,710025)， 彭辉煌,Peng Huihuang(第二炮兵驻8602厂军事代表室,湖北孝感,432100) 刊名： 计算机测量与控制 英文刊名：Computer Measurement & Control 年，卷(期)：2011,19(10) 参考文献(8条) 1.张永健;吴亚洲基于选择性权重机制的GPS/DR车载定位系统研究[期刊论文]-计算机测量与控制 2010(04) 2.Cho Seong Yun;Choi Wan Sik Robust positioning technique in low-cost DR/GPS for land navigation[外文期刊] 2006(04) 3.陶俊勇;温熙森;杨定新车载挠性SINS/GPS组合导航系统研究 1999(04) 4.缪玲娟;李春明;郭振西陆用捷联惯导系统/里程计自主式组合导航技术[期刊论文]-北京理工大学学报 2004(09) 5.Zhang Hongliang;Wu Wenqi;Hu Xiaoping A New Online-Identification Algorithm for Odometer' s Scale Factor 2007 6.严恭敏;秦永元车载激光陀螺SINS/DR组合导航系统研究[期刊论文]-弹箭与制导学报 2005(04) 7.严恭敏车载自主定位定向系统研究[学位论文] 2006 8.Francoise Beaufays Transform-domain adaptive filters:an analytical approach[外文期刊] 1995(02) 本文链接：https://www.360docs.net/doc/d618294992.html,/Periodical_jsjzdclykz201110052.aspx
太阳能路灯控制器设计课程设计
太阳能路灯控制器设计课程设计
太阳能路灯控制器设计 摘要 为了提高太阳能光伏控制器的性价比，设计了运用单片机的太阳能光伏控制器。本控制器具有效率高、可靠性高、运行稳定、性价比高、适宜批量生产的特点。控制器实现了基于单片机PIC16F711的工作状态控制和蓄电池能量管理，满足了太阳能光伏控制器在不同工作状态下的稳定运行与准确切换的要求。蓄电池充放电精确控制也在此控制器中得到实现。实验结果表明，应用此控制器的太阳能光伏系统效率高、运行稳定，蓄电池寿命也可延长。 关键词：太阳能，单片机，充放电电路，锂蓄电池
1 绪论 1.1 课题背景 能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础，能源问题是一个国家至关重要的问题。随着科学技术和全球经济地飞速发展，对能源的需求也在日趋增长。自20世纪70年代的世界石油危机以来，人们才真正意识到，化石燃料的储量是有限的，能源危机迫在眉睫。从全球来看，已探明的可支配的传统能源储量在不久的将来即将耗尽，能源问题的突出，不仪表现在常规能源的匮乏不足，更重要的是化石能源的开发利用对牛态环境的污染破坏：大气中的颗粒物和二氧化硫浓度增高，局部地区形成酸雨。而每年排放的大量二氧化碳带来的温室效应，使全球气候变暖，自然灾害频繁。常规能源在给人类社会带来飞速发展的同时，也在很大程度上使人类社会面临着前所未有的困难和挑战。这些问题最终将迫使人们改变能源结构，依靠科技进步，大规模地开发利用可再生洁净能源，实现可持续发展。 光伏发电具有取之不尽且无污染等优点，日前在我国，光伏发电主要应用在如下领域：西部偏远地区电力供应、通讯及交通设施、气象台站、航标灯和照明路灯。光伏发电的照明路灯应月J具有节能性、经济性和实川性等优点，在众多应用领域中具有最广泛的发展前景。本课题为研制一套独立光伏电源控制器，廊州于LED路灯照明系统。通常独立照明系统由太阳能电池、蓄电池、充放电控制器和负载LED组成。由于系统的稳定性严格受到蓄电池和LED寿命的影响，本课题研制的充放电控制器通过实时监测系统允放电回路的相关信息，确定相应的允放电策略，实现了稳定太阳能电池输出、优化蓄电池充电方法和保护蓄电池及负载的目的，最终提高了太阳能电池的利用率和整个照明系统的可靠性。 1.2 设计指标 本设计的设计要求指标如下: 1、锂蓄电池电压的检测 2、锂蓄电池电流的检测 3、充放电控制电路的检测
北斗高精度定位技术的运用实践研究
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/d618294992.html, 北斗高精度定位技术的运用实践研究 作者：胡娅莉 来源：《电脑知识与技术》2016年第33期 摘要：现代列车运行系统需要通过实时位置信息定位来实现控制可能，而我国自主研发的北斗卫星系统就能实现针对列车的高精度定位技术，加强列车运行定位结果的可靠性，为列车高速稳定运行提高安全指数。本文主要研究了基于北斗与GPS双模卫星系统的列车高精度定位方法及其相关技术理论实践过程。 关键词：北斗定位；GPS；高精度；双模卫星系统；加权完好算法 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0214-02 北斗卫星导航系统是我国自主研发并独立运行的全球卫星导航系统，它目前已经基本无缝覆盖我国本土及周边地区，在水利防汛、交通运输、森林防火、军事防卫领域都有应用，具有极高的全境范围导航定位可用性。到2020年为止，我国计划建成服务范围覆盖全球的新一代北斗导航系统。 1 关于列车定位 1）列车定位概述 列车定位的精确性与安全可靠性决定了其运行控制系统的稳定，实现了列车的高速运行效率。考虑到现如今铁路环境越来越复杂，针对它的接收卫星数量呈现几何式分布且要求较高，所以应该采用北斗卫星系统配合GPS实现双模双点定位来满足列车轨道占用识别高精度需求。从技术角度讲，两大系统都属于码分多址，都能独立应用，二者相结合在定位精度与完备性方面表现更好，所以文中会给出基于两大系统的双模卫星高精度单点定位算法，增加系统接收可见卫星数量，并改善它们的几何分布。同时也要采用加权自主完好性监测功能来剔除可能存在的故障卫星，进一步提升列车定位的精度与可靠性。 2）北斗与GPS双模卫星系统的定位方式分析 目前在我国，针对列车的北斗卫星设置分布还偏少，所以在观测条件较差的环境中定位列车还存在很大局限性，因此本文选择北斗卫星配合基于原始观测数据的GPS系统，实现双模卫星高精度单点定位目的。从技术层面来看，北斗卫星与GPS观测数据系统在双模组合定位过程中会统一坐标及时间系统，同时考量两定位系统的卫星码偏差异同，所以首先要对其坐标系统实施统一校正。具体来说，一般北斗卫星所采用的都是CGCS2000坐标系，而GPS则采用的是WGS84坐标系统，将两坐标系统在原点、尺度与定向方面统一定义，并设置二者的椭球常数为[a、f、GM、ω]。在这里，扁率[f]是存在微小差异的，这种所产生的坐标差异主要是同一点在两个坐标系在参考椭球扁率差异时所形成的，它的具体转换方式如下：
基于双GPS接收机的自主定位定向系统的设计与实现(精)
第35卷第3期 2010年5月 测绘科学 Sc i ence o f Survey ing and M app i ng V o l 35N o 3 M ay
作者简介:李可心(1980 ,男,河北隆化人,讲师,硕士,主要研究方向为信息融合、雷达数据处理。E m a i:l l ekex i n @126 co m 收稿日期:2008 10 22 基金项目:国防预研项目(BZ20070278
基于双GPS 接收机的自主定位定向系统的设计与实现 李可心,夏宏森 (沈阳炮兵学院电子侦察指挥系,沈阳 110162 摘要通过对目前武器装备定位定向手段存在的不足进行分析,提出了基于双GPS 接收机的自主定位定向系 统的设计方案,给出了该系统的结构组成,阐述了定位定向的基本原理,并对实现该系统的关键技术进行了研究。实践证明,该系统定位定向时间短、精度高,使用方便可靠,满足武器装备作战使用的要求,对于提高武器装备的快速反应能力具有重要的意义。 关键词自主定位定向;全球定位系统;载波相位差分 中图分类号 P228 1 文献标识码 A 文章编号 1009 2307(201003 0180 03 1 引言 在未来战争中,自行火炮和炮兵侦察校射雷达等间瞄武器和侦察定位装备(统称载体正发挥着越来越重要的作用。在影响这些武器系统作用发挥的诸多因素中,测地保障是其中最重要的因素之一。能否为这些装(备提供全天候、实时、快速、准确地测地保障,将直接影响到炮兵火力反应的速度和侦察定位的精度,甚至关系到战斗的成败。由于未来高技术条件下作战全天候、全天时的特点,作战行动将不分昼夜连续实施,而我军目前的测地保障受测地车、测地器材等条件的限制,在夜间实施的难度较大,并且增加了组织协同的复杂性。当对载体定位定向的时间和精度要求较高时,以往只能采用基于惯性技术的导航寻北仪,这种装置的主要缺点是成本高,一般在30万以上。G PS 一般只用于定位,无法对载体进行定向[1]。 为解决这一方面的问题,我们研制设计了基于双GPS 接收机的自主定位定向系统。该系统内置两台GPS 接收板,采用载波相位差分定位技术,实现对载体的定位定向,具有成本底、性价比高、使用范围广、定位定向时间短、精度高的特点。
北斗卫星导航系统伪距差分定位技术的分析
北斗卫星导航系统伪距差分定位技术的分析 文章介绍了北斗卫星导航系统（BDS）的伪距差分定位模型。结合GPS的伪距差分定位模型对该模型进行了比较，并对北斗导航系统的整体情况进行了介绍和概述，对比计算基线结果的精度，结果表明北斗导航系统的伪距差分可以达到亚米级的精度，对BDS地基的加固施工提供了新方向；同时还讨论了BDS卫星可见数对伪距差分定位的影响，对以后的工作提供指导借鉴。 标签：北斗卫星导航系统；伪距差分定位；定位技术 Abstract：This paper introduces the pseudo-range differential positioning model of BeiDou satellite navigation system （BDS）. Based on the pseudo-range differential positioning model of GPS，the model is compared，the overall situation of BeiDou navigation system is introduced and summarized，and the accuracy of baseline results is compared. The results show that the pseudo-range difference of the BeiDou navigation system can reach the accuracy of sub-meter level，which provides a new direction for the construction of BDS foundation reinforcement，and the influence of the visible number of BDS satellites on the pseudo-range differential positioning is also discussed. Keywords：BeiDou satellite navigation system （BDS）；pseudo range differential positioning；positioning technology 1 概述 BDS即指北斗衛星导航系统，该系统是世界四大导航定位系统之一，同时还有美国GPS，俄罗斯GLONASS和欧盟伽利略系统。北斗卫星导航系统的发展非常迅速，到2012年完成了为亚太地区大部分地区提供定位、导航和短文通信服务功能服务，具有特色的短消息通信功能的特点。 现在，国内许多省市都积极推进北斗基础强化体系统的建设，以迎合相关行业和公众用户对亚米级和米级定位的增长需求。但目前的研究重点主要集中在利用载波进行精确计算，这需要计算整周的未知数，并且观测值的周跳数的影响有很多因素。对于精度要求不高、需要实时定位或快速定位的要求，GPS伪距差分定位早已可以达到此要求。本文研究了BDS伪距差分定位，探讨了BDS和GPS 时间系统分析与坐标系统的区别，和其对伪距差分定位的影响，两基线分别使用BDS和GPS来分析计算伪距差分，以此对比BDS和GPS伪距差异结果的区别。 2 北斗导航系统的概述 2.1 北斗导航系统的特点 （1）定位精度：通过设计，北斗2号的导航系统的定位精度相近于GPS的
简易航标灯设计实验
单片机实验报告 课程名称单片机技术与应用 实验名称简易航标灯设计实验 专业光电信息工程 班级光电121班 学号050312109 姓名冯晓飞 实验地点躬行楼528 实验日期2015. 5 .28
简易航标灯设计实验 一、实验目的 1、掌握定时器/计数器原理及其应用； 2、了解航标灯控制要求； 二、器件清单 三、实验流程操作图 图一实验操作流程图
四、实验内容 1、2 位拨码开关：灯质设定(频率与占空比) 2、灯驱动：发光二极管采用12V 供电，要实验单片机驱动电路设计，三极管驱动 要求：通过光敏电阻采集光照度，白天灯熄灭，黑夜灯按照上表闪烁。 1.软件部分 C语言程序 No3_HBD.c #include "reg51.h" #include "No3_HBD.h" sbit D=P0^0; //灯输出控制，高电平有效 sbit OPCON=P1^2; //光照检测，高电平(亮) //结构体全局变量定义，code：常数 struct IALA code IALA4[4]={ //Num gcd ON1 OFF1 ON2 OFF2 ON3 OFF3 {0, 0,0,0,0,0,0,0}, //全亮 {1,10,1,3,0,0,0,0},
{2,10,1,1,1,7,0,0}, {3,10,1,2,1,2,1,5} }; //结构体全局变量定义 struct Turn Counter50ms; /////////////////////////////////////////////////// /////T0_ISR程序//////////////////////////////////// /////////////////////////////////////////////////// void T0_ISR(void) interrupt 1 { static unsigned int i=0; //定义静态变量i,用于统计进入T0中断的次数unsigned char k; TH0=(65536-COUNT_50MS)/256; //计数初值重载 TL0=(65536-COUNT_50MS)%256; if(OPCON==0) // { for(k=0;k<2;k++) { if(i==Counter50ms.state[2*k]) { D=D_CLOSE; //熄灭LED灯 } if(i==Counter50ms.state[2*k+1]) { D=D_OPEN; //点亮LED灯 } } if(i==Counter50ms.state[4]) { D=D_CLOSE; //熄灭LED灯 } if(i>=Counter50ms.state[5]) { D=D_OPEN; //点亮LED灯 i=0; } i++; //若是黑夜，根据灯质设定控制灯LED灯闪烁 } else { //若是白天，熄灭LED灯 D=D_CLOSE; i=0;
航标灯控制-(2)
等级: 湖南工程学院 课程设计课程名称单片机原理和使用 课题名称航标灯控制 专业电气工程及其自动化 班级 学号 姓名 指导教师 2014 年月日
湖南工程学院 课程设计任务书课程名称单片机原理和使用 课题航标灯控制 专业班级 学生姓名 学号 指导老师 审批 任务书下达日期2014年月日 任务完成日期2014年月日
设计内容和设计要求 设计内容： 利用单片机为核心设计一个航标灯控制系统，要求为在黑夜中航行的船只提供灯光指示。 设计要求： 1）确定系统设计方案； 2）进行系统的硬件设计； 3）完成必要的参数计算和元器件选择； 4）完成使用程序设计； *5）进行部分单元电路及使用程序的调试；
主要设计条件 本系统要求：1）航标灯在黑夜能定时闪闪发光，亮2s,熄灭2s周期循环。2）白天应停止航标灯工作。3）枯水季节应检测水位高度，低于通航水位时要发出警告信号。 说明书格式 1.课程设计任务书 2.目录 3.系统总体方案选择和说明 4.系统结构框图和工作原理 5.各单元硬件设计说明及计算方法 6.软件设计和说明（包括流程图） 7.调试结果和必要的调试说明 8.使用说明 9.总结 10、参考文献 附录 附录A 系统原理图 附录B 程序清单
进度安排 设计时间为两周 第一周 星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍 下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案 星期三、硬件模块方案设计 星期四、软件模块方案设计 星期五、各硬件模块设计 第二周 星期一、各硬件模块设计 星期二、各软件模块设计 星期三、各软件模块设计 星期四、写说明书 星期五、上午：写说明书，整理资料 下午：交设计资料，答辩 参考文献 参考文献 1、教材《单片微型计算机技术》刘国荣编机械工业出版社 2、《单片微型计算机原理、使用及接口技术》张迎新编国防工业 出版社 3、单片机实用系统设计技术》房小翠编国防工业出版社 4、《单片机使用系统设计》何立民编北航出版社 5、《单片机原理及接口技术曹琳琳编国防科技大学出版社
低成本高精度的定位技术-UWB定位.docx
低成本的高精度定位技术-UWB定位 除了全球定位系统(GPS)在导航和室外环境的应用定位以外,人们对室内定位、短距离定位等应用不甚了解。随着各式各样的建筑的建立人们在室内的时间是室外的4倍,室内定位的需求也越来越大。 未来无线定位技术的趋势是室内定位与室外定位相结合,实现无缝的、精确的定位。现有的网络技术还不能完全满足这个要求,而UWB技术由于功耗低、抗多径效果好、安全性高、系统复杂度低、定位精度极高等优点,在众多无线定位技术中脱颖而出。 UWB定位实现原理： 超宽带（Ultra Wide-Band,UWB）UWB定位是一种新型的无线通信技术。该技术采用TDOA（到达时间差原理）,利用UWB技术测得定位标签相对于两个不同定位基站之间无线电信号传播的时间差,从而得出定位标签相对于四组定位基站的距离差。 使用TDOA技术不需要定位标签与定位基站之间进行往复通信,只需要定位标签只发射或只接收UWB信号,故能做到更高的定位动态和定位容量。 UWB定位特点： 1.定位基站之间使用无线同步,减少施工成本 2.网络简单,部署规划成本极低,自恢复能力强 3.可选多种基站定位方式,定位标签续航时间最短超过一个月。具有电量监测效用,定位基站电量不足时及时提醒充电 4.终端实时显示位置信息,实现导航效用,容量无限大 5.可通过移动通信网络实现远程位置跟踪 6.可应用于复杂的工业现场,以最优性价比实现了较好的效果
UWB定位的应用可以为哪些行业带来改变？ 工业制造： UWB定位系统可以实时记录显示工人位置信息,实现自动考勤,提高员工出勤率；通过跟踪监测人员、物资、设备,来保障物资及工人的安全、减少人工管理成本。 医院、养老院： 老人或病人,由于生活自理能力差,且自我判断和保护能力不足,容易迷失方向,遇到危险时也很难实现自救和求助。 通过UWB定位技术能够有效对老人和医院病人可以实时的跟踪定位,及时处理应急情况,为他们的生命健康安全和日常生活提供有力保障,同时减轻工作人员的压力。 司法监狱： 监狱安全管理一直是备受关注的问题,通过UWB定位技术如何杜绝监狱犯人管理漏洞、降低监管执法风险呢？ 运用UWB定位技术能够很好监管：实时掌握人员的实时位置、人数清点、监狱犯人腕带防拆报警、电子围栏、聚众分析、行动轨迹跟踪、回放、摄像联动警报等,能够很大程度的降低监管执法的风险,防止意外事故的发生。 隧道： 隧道施工过程中作业现场点多面广,安全管控难度大。运用UWB定位可以提供的集风险管控、人员管理、实时显示、应急救援等效用的智慧监
形位公差之定向定位公差详解
第四章形状和位置公差及检测（第二讲，2学时） ※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※本次课内容及时间分配： 1.位置公差及基准的概念； 2. 定向公差与公差带特点； 3. 典型的定向公差带的特征及其标注； 4. 定位公差与公差带特点； 5. 典型的定位公差带的特征及其标注； 6. 小结。 要求深刻理解与熟练掌握的重点内容： 本次课内容均要求深刻理解与熟练掌握。 本次课难点： 典型的定向和定位公差带的特征及其标注。 本次课教学方法： 本次课中，位置公差项目比较多，要有重点的进行讲解。定向公差以平行度公差带的特征及标注为讲解重点，定位公差带的公差带的特征及其标注要各举一例进行讲解。设置课堂问题，掌握学生理解情况 课外作业：习题：4-9、4-11、4-14 ※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※具体内容的详细教案如下：（加黑字表示板书内容或应有板书的地方） 注：首先对上次课的主要内容用2分钟进行小结。 第三节位置公差 注：首先对上次课的主要内容用2分钟进行小结，然后讲新内容。 位置公差——是指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量。 位置公差用以控制位置误差，用位置公差带表示，它是限制关联实际要素变动的区域，被测实际要素位于此区域内为合格，区域的大小由公差值决定。
一、基准 基准是确定被测要素的方向、位置的参考对象。 1) 单一基准——如右图所示（见课件）为由一个平面要素建立的基准。 2) 组合基准(公共基准)——用下图（见课件）讲解 3) 基准体系(三基面体系)——由三个相互垂直的平面所构成的基准体系，称三基面体系。注：用教材图4-4讲解三基面体系。 应用三基面体系标注图样时，要特别注意基准的顺序。 二、定向公差与公差带 定向公差——是指关联实际要素对基准在方向上允许的变动全量。 定向公差包括平行度、垂直度和倾斜度三项。 根据要素的几何特征及功能要求，定向公差中被测要素相对基准要素为线对线或线对面时，可分为给定一个方向，给定相互垂直的两个方向和任意方向上的三种。 1.平行度 1）“面对面”的平行度 注：以右图并结合课件中的公差带图说明其公差带的形状、大小、 公差带方向，并说明位置是浮动的；要注意讲清哪个是基准，哪个是被测要素。 2）“线对线”的平行度 （1）一个方向（2）相互垂直的两个方向（2）任意方向 注：以下图（见课件）说明三种情况公差带的形状、大小，并说明公差带方向、位置是浮动的。
【机械要点】北斗高精度定位技术助力危房实现毫米级自动监测(附图)
张小只智能机械工业网北斗高精度定位技术助力危房实现毫米级自动监测（附图） 相比每栋房屋数万元的投入，接入基于北斗高精度定位技术的安全监测系统，可避免全社会万亿水平的生命及财产损失。 个人位置定位、道路交通导航、土地精准测绘……如今，北斗卫星导航技术的应用已经覆盖到日常生活和工作的诸多方面。随着技术的革新，除了这些基础的定位导航服务，北斗高精度定位系统正逐步向深度推进，与云计算、激光雷达、空间信息、无线通信等技术结合，被相继应用于无人驾驶技术、互联网+农业的无人机精准播种、共享单车电子围栏等领域。 如何做到7·24小时毫米级自动化监测 5月24日，千寻位置网络有限公司在上海率先发布了基于北斗高精度定位技术的新一代城市建筑安全监测解决方案，为高精度定位系统在危旧房屋安全监测的应用提供了新参考。 千寻位置方面表示，在未来一年内将与浙大正呈、蛟驰科技、北极星云等合作伙伴为5000栋建筑提供7·24小时毫米级自动化监测服务，不断拓展百亿规模的城乡建筑安全监测市场。 千寻位置为何能干成这件事？据了解，千寻位置是由我国兵器工业集团和阿里巴巴共同出资设立的一家混合所有制企业，注册在上海，致力于通过北斗地基增强“全国一张网”的整合与建设，基于卫星定位、辅助定位技术、云计算和大数据技术，构建位置服务开放平台。目前，公司已在全国部署了1450个地面基准站，可为全国29个省提供实时米级至厘米级、后处理静态毫米级的高精准位置服务。 北斗卫星导航如何实现城市建筑的安全监测？据介绍，基于千寻位置提供的毫米级高精度定位服务，监测者在一些需要监测的老旧危房上安装合适数量的接收机，就可通过北斗高精度及综合传感器、装修识别监测仪等对建筑受到的震动、风力、雨量等环境因素和内部人为破坏因素进行动态监测，辅以移动巡检及建筑分析模型系统，对上传至云端的建筑生命周期内的信息进行智能分析。当危旧房的倾斜、形变及受损程度超过安全数值时，系统便会发出警报，提示监测者采取行动，从而有效张小只机械知识库
GPS定位定向系统的研究
第21卷第4期宇航学报Vol121No14 2000年10月JOURNAL OF ASTRONAUTICS Oct12000 GPS定位定向系统的研究 胡国辉范胜林袁信 (南京航空航天大学自控系#南京#210016) 摘要本文提出一种综合模糊度搜索算法和余度测量的周跳检测法。采用该方法进行模糊度搜索,保证了初始化时间最短的组合能在300秒以内出现,使初始化时间大大缩短。 主题词载波相位整周模糊度Cholesky分解姿态测量Kalman滤波 RESEARCH OF GPS POSITIONING AND HEADING SYSTEM Hu Guohui Fan Shenlin Yuan Xin (Department of Automatic Control of Nan j ing Universi ty of Aeronautics&Astronautics#Nai jing#210016) Abstr act The paper present a kind of ambiguity search algor ithm and a kind of cycle slip detec2 tion algor ithm with redundant measur ements.The test results show t hat the method can ensure the combination of t he shortest intial time will appear within300seconds and the initial time can r educe r apidly. Key words Carrier phase Ambiguity Cholesky facetor ization Attitude deter mination Kalman filt ering 1引言 采用载波相位差分测量姿态,需要解决快速、准确、可靠地确定模糊度的问题。载波相位差分用于静态定位则是确定相对地球坐标系静止不动的用户接收天线与基准站之间的相对位置,其相对基准站的位置和模糊度可以通过多个历元、多个时刻的观测数据求解,求解方法相对简单。在动态定位中,由于载波相位观测值在不发生周跳的情况下,其模糊度数值不变,因而可以利用静态定位的方法首先进行静态观测,待模型度正确求解之后再进行动态测量,或者占据一条已知基线,利用已知的基线向量来反求模糊度。静态定位方法应用于动态定位中,原理简单,软件实现方便,在早期的载波相位动态定位软件中得到了广泛的应用。但这种方法均需在动态定位开始之前进行,并在动态定位中连续跟踪4颗以上卫星,而一旦因周跳或失锁使连续跟踪的卫星少于4颗,则高精度的动态定位无法继续,限制了载波相位在GPS动态定位和姿态测量中的应用。因而国内外GPS专家开始寻 收稿日期:1999年7月21日,修回日期:2000年3月15日 *国防预言基金资助项目