北斗卫星导航系统的应用研究_赵亚蓓.pdf
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1、科技论坛2022.241331 北斗卫星导航系统的组成及原理北斗卫星导航系统由空间段,地面段,用户段 3 部分组成,空间段由 27 颗中圆地球轨道卫星(MEO),5 颗地球静止轨道卫星(GEO)和 3 颗倾斜地球同步轨道卫星(IGSO)组成。地面段包括主控站、注入站和监控站等。用户端包括用户端和其他与北斗兼容的用户终端。北斗卫星导航原理与其他国家的导航系统相似,地面段的控制中心向同步轨道上的两颗卫星同时发射测距信号,卫星将接收到的测距信号进行放大并经卫星转发器向用户广播,用户机在接收到卫星转发器转发的测距信号后,将立即发出的应答信号,再由卫星转发器转发给地面控制中心系统,地面控制中心接收到用户
2、机发来的信号立即进行解调和相应的数据处理,根据信号的时间延迟,计算出测距信号经过中心站到达卫星,再由卫星转发到达用户机,用户再把响应信号,经同一颗卫星转发回中心控制系统的传递时间;并由此得到中心站至卫星、卫星至用户的距离之和,再结合已知的中心控制系统和两颗卫星的距离,进行计算得到用户机与两颗卫星的距离。最后地面控制中心系统再从存储的数字化地形图找到符合距离条件的点,利用数值地图可计算出用户的位置坐标。2 北斗卫星导航系统的优点北斗系统相比其他卫星导航系统有如下优点:北斗卫星导航系统空间段是由三种轨道卫星混合组成的星座,高轨卫星多,抗遮挡能力更强1。二是北斗卫星导航系统采用的是三频定位技术,定位
3、精度可以达到 2cm。三是由于北斗卫星导航系统融合了导航定位与通信数传的功能,可以提供精准定位、快速导航、精确授时、短报文通信、星基增强、地基增强、精密单点定位共 7 类服务,是功能强大的全球卫星导航系统。3 北斗卫星导航系统的应用3.1 在工程测绘中的应用(1)在线路测绘中的运用。使用北斗卫星导航系统绘制地形图,可以快速准确地进行数据采集,绘制出更完整的地形图。北斗导航的动态测量技术可以应用于公路工程的控制测量,进行道路中线测量和定位。进行纵断面和横断面测量,绘制纵横断面图,反映地面的高低起伏情况,计算土石方量等。(2)在变形监测中的运用。利用北斗卫星导航系统对建筑物进行水平位移、沉降、倾斜
4、等变形监测,可以快速准确获得变形数据,预报建筑物的变形趋势,节省了大量的人力、物力。(3)在水下测绘中的运用。进行海洋测绘,绘制水下地形图时,利用北斗卫星导航系统进行数据采集,可以获得更加精确的数据,绘制出的水下地形图更能真实反映出海底的地形地貌。此外利用北斗卫星导航系统也可以设计码头和航道。(4)在隧道测绘中的运用。使用北斗导航布设大型隧道工程的地面控制网可以大幅度提高控制网的精度和可靠性 3,并可以将北斗信号引入隧道内,实现隧道内外导航定位的无缝衔接,具体操作是在隧道外部署运营管理站,接收在轨卫星信号,采集实时星历,在隧道内按 30m 间距部署融合基站,接收运营管理站通过光纤传递的卫星信号
5、、时钟信号、星北斗卫星导航系统的应用研究赵亚蓓1,时建新2(1 河南测绘职业学院,河南郑州,450015;2 中铁七局集团广州工程有限公司,广东广州,510700)摘要:通过介绍北斗导航系统的运行原理及优点,笔者对北斗卫星导航系统在工程测绘、农业、减灾救灾、交通及电力等领域的应用进行了研究。关键词:北斗卫星;导航系统;应用研究ApplicationResearchofBeidouSatelliteNavigationSystemZhao Yabei1,Shi Jianxin2(1.Henan Vocational College of Surveying and Mapping,Zhengzh
6、ou Henan,450015;2.Guangzhou Engineering Co.,Ltd.,of China Railway Seventh Bureau Group,Guangzhou Guangdong,510700)Abstract:By introducing the operation principle and advantages of Beidou navigation system,the author has studied the application of Beidou satellite navigation system in engineering sur
7、veying and mapping,agriculture,disaster reduction and relief,transportation and electric power.Keywords:Beidou satellite;Navigation system;application researchDOI:10.16520/ki.1000-8519.2022.24.017科技论坛2022.24134历信息,经过处理播发伪卫星信号,应用终端接收后进行定位、导航。(5)在管线测绘中的运用。管线规划得一般比较复杂,北斗卫星导航系统可以和管线信息系统相结合,进行定位和测量,并绘制出管
8、线三维可视化图,这样复杂的管道系统就可以通过卫星查看。北斗导航系统在管道检修中也能发挥很大的作用,可以及时报告管线中的异常情况,并准确定位有问题的管道路段,可以大幅度减少检修工作的时间。3.2 在农业领域中的应用北斗卫星导航系统在农业领域主要应用于无人驾驶的农机、农作物的耕种、病虫害的防治,施肥、进行土壤养分及分布调查等农田信息的采集、监控特种作物种植区、无人机植保等应用。具有控制技术的农机,借助北斗卫星导航系统应用于农作物的播种、生长和收获整个过程,并能对作业过程进行 24小时动态监测,实现农机作业数据整合和分析。此外,农机还可以在夜间工作,能够减少能源消耗和肥料使用量。在农业航空作业中,利
9、用飞行器对指定作业区域的农作物喷洒农药、施肥等,可以通过北斗卫星导航系统进行实时定位,自动进行航迹规划,不仅节省了劳动力,减轻了劳动强度,还不浪费农药、化肥等物资。3.3 在电力行业中的应用主要包括电网时间基准统一、电站环境监测、电力车辆监控等高精度北斗服务。(1)电力系统时间同步。在电力系统中安置北斗精密授时系统,能够进行远程时间的校准和控制,提高室内时间的管理效率,实现与国际时间的统一。(2)电力作业监控。通过北斗短报文服务功能,利用终端数据传输平台与通信设备搭建沟通网络,与作业人员进行实时数据交互,制定针对性作业方案,具有十分重要的现实意义。利用北斗卫星导航系统的实时定位功能,可以了解作
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