空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用（通用7篇）

篇1：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

深层介质带电是引起卫星运行异常的`重要原因.作为卫星内带电分析研究的最有效手段之一,自20世纪70年代,空间电荷测量技术得到不断发展和完善,测量分辨率达1μm量级.电荷分布曲线得到的信息对介质中带电现象的理解得到了极大提高.介绍了空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用及其发展趋势.

作 者：马亚莉 王立 秦晓刚 杨生胜 郑晓泉 MA Ya-li WANG Li QIN Xiao-gang YANG Sheng-sheng ZHENG Xiao-quan 作者单位：马亚莉,秦晓刚,杨生胜,MA Ya-li,QIN Xiao-gang,YANG Sheng-sheng(兰州物理研究所,真空低温技术与物理国家级重点实验室,甘肃,兰州,730000)

王立,WANG Li(冲国空间技术研究院研究发展部,北京,100086)

郑晓泉,ZHENG Xiao-quan(西安交通大学,电力设备电气绝缘国家重点实验室,陕西,西安,710049)

刊 名：真空与低温 ISTIC英文刊名：VACUUM AND CRYOGENICS年，卷(期)：13(2)分类号：V443关键词：深层介质带电 空间电荷测量技术 电荷分布曲线

篇2：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

空间信息技术是20世纪80年代发展起来的, 其核心和主体是“3S”技术, 即遥感、全球定位系统、地理信息系统, 作为一项综合性的技术已构成当代高技术的一个重要组成部分。与传统的对地观测手段相比, 它的优势在于能够提供全球或大区域精确定位的高频度宏观影像, 扩大了人类的视野, 加深了对地球及其变化的了解。目前, 空间信息技术已在全球与区域通信、导航定位、资源调查、灾害和环境的动态监测、区域和城市规划等领域得到了广泛应用[1]。

近年来, 中国空间信息技术发展取得一系列重要进展, 其中, 遥感信息技术方面, 已建立资源卫星数据服务体系, 形成一定市场规模, 相应遥感数据生产加工市场潜力巨大, 相关企业也正在迅速发展与壮大。此外, 卫星定位技术方面已得到广泛应用, 并形成相当规模的产业群体[2]。矿山测量应用于矿区生产与管理的各个环节, 矿山测量技术经过几十年的发展, 在理论和技术上基本能够满足矿山开采生产的要求, 但信息时代的矿山测量面临的是新的任务和要求, 近十几年来空间信息技术在矿山测量界取得了较大进展, 其理论研究和实际应用不断发展和完善, 这些先进技术已经在一些矿区得到广泛应用, 并取得了显著的经济效益。

1 空间信息技术在矿山测量中的应用

以“3S”集成为主导的空间信息技术体系已逐渐成为测绘学或地球信息学 (Geoinformatics或Geomatics) 新的技术体系和工作模式, 其先进性、时效性明显。以空间信息技术为技术支撑, 现代测绘仪器、技术正处于快速的发展之中。空间信息技术是矿山测量实现其现代任务的重要的技术支撑和保证, 以“3S”技术和其他测量仪器技术的有机结合为基础的矿区资料环境信息系统就是空间信息技术在矿山测量中应用的综合性成果[1]。

1.1 遥感及其在矿山测量中的应用

遥感依据不同的物体的电磁波特性不同来探测地表物体对电磁波的反射和发射, 从而提取这些物体的信息, 完成远距离识别物体。遥感包括卫星遥感和航空遥感, 航空遥感作为地形图测绘的重要手段已在实践中得到了广泛的应用, 卫星遥感用于测图也正在矿究之中并已取得一些意义重大的成果, 基于遥感资料建立数字地面模型 (DTM) 进而应用于测绘工作已获得了较多的应用。

遥感科技正在走向定量化、自动化与实用化。遥感观测技术向多传感器、多平台、多角度和三高 (高分辨率、高光谱、高时相) 的方向发展;1m及更高空间分辨率的多光谱遥感数据已商品化;具有几十、上百个光谱段的高光谱遥感正在从航空向航天平台迈进, 它能够鉴定矿物岩石的成分及土壤的物化性质;合成孔径雷达图像处理与应用发展喜人;无地面控制遥感影像定位技术, 国际上已达到15m甚至更高的精度[3]。

遥感技术在矿山测量中的应用已经历了较长的时间, 并积累了丰富的经验。应用遥感资料, 可获取矿区实时、动态、综合的信息源, 对矿区环境进行监测, 为矿区环境保护提供决策支持, 在进行找矿、矿区地质条件研究、煤层顶底板研究等方面也已得到应用。合成孔径雷达干涉 (In SAR) 测量技术是近年来微波遥感发展的一个重要方向, In SAR利用雷达信号的相位信息提取地球表面的高精度三维信息, 可以测量地面点的高程变化, 是目前空间遥感技术中获取高程信息精度最高的一项技术, 由于它可以获得全球高精度的 (毫米级) 、高可靠性的 (全天时、全天候) 地表变化信息, 因此能够有效地监测由自然和人为因素引起的地表形变。

1.2 全球定位系统及其在矿山测量中的应用

全球定位系统 (GPS) 是20世纪70年代由美国国防部批准, 陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务。全球定位系统共三部分构成:空间部分、地面控制部分、用户装置部分等。GPS的主要特点是全天候、全球覆盖、三位定速定时高精度、快速省时高效率及应用广泛。未来几年中, GPS和俄国研制的GLONASS两个卫星导航定位系统的技术水平、精度和抗干扰能力将会大幅度提高。有中国参与的欧洲Galileo卫星导航定位系统2005年已进入实质建设阶段, 将于2010年前后建成, 其精度和性能将大大优于目前的GPS系统, 从而打破美国GPS在全球的垄断局面[2]。

GPS作为一项引起传统测绘观念重大变革的技术, 已经成为大地测量的主要技术手段, 也是最具潜力的全能型技术, 在矿山测量、控制测量、工程测量、环境监测、防灾减灾以及交通运输工具的导航方面发挥着重要的作用。由于GPS不仅具有全天候、高精度和高度灵活性的优点, 而且与传统的测量技术相比, 无严格的控制测量等级之分, 不必考虑测点间通视, 不需造标, 不存在误差积累, 可同时进行三维定位等优点, 在外业测量模式、误差来源和数据处理方面是对传统测绘观念的革命性转变。

目前, 在矿山测量中, 主要应用GPS技术建立区域性或局域性的大地测量GPS控制网, 进行矿区地表移动监测等等。其中, 定位精度比DGPS高100倍的GPS-RTK实时载波相位差分技术, 以其高精度、全天候、高效率等优势, 在大地测量和工程测量中, 显示出巨大的潜力和广阔的前景。传统的定位和施工放样, 不仅仪器种类繁多, 需要人员多, 而且精度容易受施工作业现场影响。GPS-RTK综合了其他测量仪器的功能, 提高了作业效率, 对于图形的数字化管理和使用也起到了促进作用, 利用GPS-RTK测量手段可以得到每一个测点的三维坐标, 并采用数据、图形和位置等不同的表现形式反映到不同的应用环境中, 解决了图形不能统一到国家坐标系中这一问题。GPS-RTK在矿山测量中的应用, 使得代表着当今尖端科学水平的3S技术在矿山测量中成功实现突破[3]。

1.3 地理信息系统及其在矿山测量中的应用

GIS是近20年来发展起来的一门综合应用系统, 它能把各种信息同地理位置和有关的视图结合起来, 并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体, 利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析与输出地理图形及其属性数据。这样, 就可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户, 便于使用。地理信息系统作为对空间地理分布有关的数据进行采集、处理、管理、分析的计算机技术系统, 其发展和应用对测绘科学的发展意义重大, 是现代测绘技术的重大技术支撑。GIS正在向地理信息科学或空间信息科学的方向发展, 并与计算机技术、信息技术相互借鉴、渗透, 将成为一门独特的影响广泛的空间信息科学技术。

地理信息系统在地质、矿产领域的应用可以概括为三个方向:GIS技术建立多源数据找矿模型、矿山地理信息系统 (Mine GIS, MGIS) 和三维矿山[4]。目前虽然在我国矿山资源勘查、开发和生产管理中已经有多种GIS软件系统发挥了作用, 但是由于许多原因如地下矿产资源数据获取不易性、不完整性及矿山地下采掘空间动态性等等, 使得这些软件在矿山不完全实用, 因此致力于研发适宜矿山特点的矿山地理信息系统是十分必要的, 十几年来国内外的科技人员特别是矿业界的科技人员在MGIS的基本理论、技术体系、方法及实用软件开发方面做了大量的工作, 取得了可喜的成果;三维矿山是矿山客观实体的一个模型描述, 通过三维矿山的建设, 地质、矿业界人士能够更直观、更精确地圈定矿体边界, 了解不同矿体分布的三维形态, 准确地解译和圈定地下地质体, 借以指导矿业开发和深部找矿预测, 现在三维矿山已成为地学与信息科学的交叉技术前沿和热点。

2结语

随着计算机技术、空间信息技术的发展, 平面模型在向空间模型转化, 数值记录在向数字模型转化, 测绘科学也正逐步发展为内涵更为丰富的地球空间信息学, 以“3S”集成技术为主导的空间信息技术虽然还在起步阶段, 但其对于矿山测量的发展所起到的促进作用是不可估量的, 在空间信息技术技术的推动下, 矿山测量学正在演绎着深刻的变革, 朝着“矿山空间信息学”的方向前进。

摘要：空间信息技术被认为是当今三大科学前沿领域之一, 它是以“3S技术”为核心, 研究与地球和空间分布有关的数据采集、量测、分析、存储、管理、显示、传输、应用的一门综合集成的科学技术, 本文介绍了其相关技术的发展, 并对其在矿山测量中的应用进行了讨论。

关键词：空间信息技术,3S,矿山测量

参考文献

[1]3snews中国地理空间产业门户网站[OL].http://www.3snews.net/.

[2]郭达志.论“矿山空间信息学”:矿山测量的现代发展[J].测绘工程, 2006, 15 (3) .

[3]张文兵.浅谈“3s”技术在矿山测量中的应用[J].科技信息, 2009 (31) .

篇3：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

关键字：GPS 差分GPS RTK 连续运行参考站（CORS） 广域差分GPS（WADGPS）

全球定位系统GPS（Global position System）在现代测绘中广泛应用，GPS已成为建立维持全球性参考框架的重要手段。GPS定位技术具有精度高、速度快、费用省，全天候、操作简便，控制点间无需保持通视等的优点，因而已基本取代传统方法而成为建立各级平面控制网的主要手段。GPS静态测量与动态测量是实际应用中两种主要的测量模式。

一、GPS静态测量模式

控制测量中常用GPS求解平面坐标成果，静态定位测量一般是两台或两台以上的GPS接受机在相同的时段里同时观测，求得观测点在WGS84下的大地坐标，点与点之间构成同步基线或异步基线。基线网把所有的观测点用边长固定下来，每个观测点的相对位置基本固定，控制网由基线网构成，联测控制网周边已知的测量控制点（国家等级的三角点）经坐标转换，将GPS观测的原始WGS84坐标数据，转换为用户需要的格网坐标。GPS静态测量的具体过程有以下几步：

1. 基线向量提取 进行GPS网平差，首先提取基线向量，构建GPS向量网，在提取基线向量时需要遵循以下原则：必须选取相对独立的基线；所选取的基线应构成闭合的几何图形；选取质量好的基线向量；选取能构成边数较少的异步环的基线向量；选取边长较短的基线向量。

2. 三维无约束平差 根据无约束平差结果，剔除GPS网中的粗差基线，调整各基线向量观测值的权数，使得它们相互匹配。

3. 约束平差和联合平差 指定进行平差的基准和坐标系统，指定起算数据，检验约束条件的质量，最后进行平差计算。

实际测量工作中有时会出现这样的情况，GPS静态测量求解的平面坐标，相互通视的俩点在用全站仪检测时会发现平面坐标超限。以公路带状图测绘为例，全站仪测图，解算平面坐标基于导线测量的原则，由已知测站点和定向点反算坐标方位角，然后求出坐标增量，加上已知点的坐标，算出定向点的坐标数据。GPS求解的平面坐标点与点之间有固定基线，边长不会有较大误差，但基线边的坐标方位角有可能与导线测量中反算的坐标方位角有偏差，这样就出现了上面提到的问题。GPS测量在约束平差引入已知点的精度以及GPS网形等因数，会导致出现平面坐标与全站仪检测不符，工程测量中用全站仪放样、放线,常用的已知点坐标成果大都是由GPS解算求得，比较小的误差一般可以控制在几个厘米以内，基线边布设成附合导线形式可能会消除上述误差。公路测量中的埋石点按带状分布，一般常用全站仪检测来验算GPS平面坐标成果的正确性。通视的埋石点可以得到检算，不通视的控制点则无法利用全站仪放样施测，而GPS动态测量可以弥补这一不足。

二、GPS动态测量模式

1． 单基站差分GPS（代表技术RTK）

影响GPS的误差主要有卫星星历误差，大气延迟和卫星钟的误差，这些误差总体上有较好的空间相关性，两个GPS接受机站在同一时间分别进行定位观测时，上述误差对两测站的影响大体相同，在已知点上架设的接受机（RTK基准站）观测结果与已知点坐标成果比较便求得坐标改正数，基准站通过无线电台将求得的误差改正数及时发送给附近工作的用户（RTK流动站），那么，用户加上改正数后，定位精度大幅度提高，这就是差分GPS的工作原理。单基站差分GPS就是只根据一个基准站提供的差分改正信息进行改正的差分GPS技术，基准站架设在已知坐标点上，基站地质条件良好，点位稳定，视野开阔，周围无高度角超过10°的障碍物，以保证观测能顺利进行。基于差分GPS定位原理的RTK（real-time kinematic）技术，即实时动态差分。以Trimble GPS为例，架设好基准站后，输入测站点的两套坐标数据，用布设在测区的控制点，作点校正，直到满足限差要求。基准站通过电台以一定频率发送坐标改正数据，流动站接受改正数据后，实时测量出用户所需要的格网坐标。一台基准站可以配载一台或多台流动站作业。RTK在工程测量，大比例尺数字化测图等方面，都有成功运用。RTK能提供厘米级的测绘精度，高程精度也能满足要求。但RTK基准站电台信号覆盖范围有限，基准站需不断更换，流动站遇有山体遮挡，树林、高层建筑等影响接受无线电信号的地方，无法作业。

2..局部区域的差分GPS（代表技术连续运行参考站CORS）

為了满足某一城市或地区的多用途而建立的永久性差分GPS系统，即局部区域的差分GPS。连续运行参考站CORS可以定义为一个或若干个固定的，连续运行的GPS参考站，利用现代计算机数据通信和互联网（LAN/WAN）技术组成的网络，实时地向不同类型，不同需求的用户自动地提供经过检验的不同类型的GPS观测值（载波相位，伪距）、各种改正数、状态信息以及其他有关GPS的服务项目。以呼和浩特市的CORS站为例，该系统已经实现呼市地区全覆盖，在和林格尔基础测绘任务中，补测新增地物用到中海达Q5手持GPS接受机，接受呼市CORS站发出的改正数据，数据由无线电通信网络发送，接受机内有SIM卡插槽，将手机SIM卡插入接收机中，就可以不间断接收由CORS站发出的差分改正数据，经采集已知控制点的坐标对比，平面精度小于1米，高程精度小于2米，能满足1：1万地形图的需要。CORS系统的基站能够代替RTK测量中的基站，施测信号范围则远大于RTK基站的范围，随着CORS基站的建设和连续运行，就形成了一个以永久基站为控制点的网络，CORS站全年365天，全天24小时连续不间断运行，全面取代常规大地测量控制网，经济效益和社会效益显著。CORS基站将是城市信息化的重要组成部分，建立测绘全自动，全天候，全时域的连续测量体系是测绘行业发展的趋势，建设基于卫星定位技术的三维实时动态测绘参考基准和成果体系，将为数字城市地理空间基础框架的建设奠定基础。

3. 广域差分GPS（WADGPS）

当差分GPS需要覆盖很大的区域时，而且区域内没有建成CORS站系统，这时，广域差分GPS就有实际用途。WADGPS技术是主要是以应对美国军方实施的有意降低GPS民用精度的选择可用性（SA）政策为背景的一种大范围差分GPS技术。近年来，广域差分GPS技术已发展成为GPS的主要应用之一，如美国联邦航空局的广域增强系统（WAAS）、欧洲地球静止卫星导航重叠服务（EGNOSS），以及一些经营性公司等建立了不同形式的广域差分GPS系统。

WADGPS技术原理是对GPS观测量的误差源分别加以区分和“模型化”,然后将计算出来的每一个误差源的误差修正值(差分值)通过数据通讯链传输给用户,对用户在GPS定位中的误差加以修正,以达到削弱这些误差源和改善用户GPS定位精度的目的.这种方法不仅削弱了区域差分GPS技术中基准站和用户站之间定位误差对时空的相关性,而且又保持了差分GPS的定位精度.广域差分GPS相比局域差分GPS具有精度均匀，覆盖面广等技术特点。定位精度与用户到参考站的距离无关，克服了局域差分GPS中用户定位精度随用户到参考站的距离增大而衰减的缺点。广域差分GPS系统主站链路采用卫星广播的形式，因此在WADGPS系统中,用户的作业范围在原则上是没有限制的。托普康GMS-2和中海达Q5系列手持GPS接收机，都具有WADGPS专业功能，用户在测绘作业时需采集控制区域的已知点坐标，经坐标转换，可得到精度在1米左右的观测数据，以镶黄旗的基础测绘为例，由于当地没有建成CORS系统，利用广域差分GPS技术，同样满足测绘精度要求，但WADGPS高程精度较弱，只能作为参考。

参考文献：

[1] 李征航 黄颈松《GPS测量与数据处理》.武汉大学出版社,2005

[2] 刘经南 刘晖 连续运行卫星定位服务系统——城市空间数据的基础设施.武汉大学学报(信息科学版),2003

[3] 刘经南 陈俊勇 张燕平 李毓麟 葛茂荣.《广域差分GPS原理和方法》.测绘出版社,1999

篇4：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

由于设备基础不均匀沉降, 使得设备空间位置发生偏离, 引起带钢跑偏、褶皱现象, 严重影响产品质量, 甚至造成停机。经分析判断, 设备位置偏移使酸洗机组辊系水平度、垂直度超出了规范。为掌握现场设备的实际状态, 应用自行研究开发的辊系检测技术进行检测, 获得酸洗机组辊系三维空间位置状态数据, 然后对数据进行综合分析、判别, 提出轴辊调整方案和调整量, 使辊系三维空间状态满足生产工艺要求。

二、现场状况和现象

酸洗机组生产线轴辊安装和运行时的准确度的等级要求极高。其中, 下辊垂直度和水平度的偏差应在±0.3mm/m以内, 上辊垂直度的偏差应在±1.0mm/m以内。

随着设备运行时间的延长, 设备基础出现不均匀沉降, 造成在局部范围内, 辊系的空间位置与流水线整体的空间位置关系发生变化。同时由于设备在运行期间的设备检修、轴辊磨损与更换, 造成轴辊的三维空间位置关系与相应等级的要求相差甚远。

三、解决方法

由于酸洗机组现场情况较复杂, 检测准确度相应等级的要求又极高, 使用传统常规的工程测量技术手段难以解决。为此运用测量学与机械学有关原理, 自行研制开发出来的专项技术——轧机辊系三维状态检测系统, 以解决轴辊空间位置关系异常问题。

采用高精度检测仪器采集设备各目标点的观测数据, 即斜距S、竖盘值Z、水平度盘值R, 并结合计算机智能化控制系统, 使用掌上电脑进行数据采集。

为减少采集过程中偶然误差的影响, 每组计算数据进行四次采集, 对测距、水平角、垂直角等规定了一定的指标控制限差。在作业过程中, 对温度、气压、反射器常数等进行实时监测记录, 并使用计算机处理软件进行相应修正, 从而降低了外界环境对测量误差的影响。

最终成果应用相应的计算机数据处理软件进行三维空间坐标计算和数据综合处理, 从而准确获取各轴辊的三维空间状态数据。同时及时将检测结果提交检修人, 指导检修人员进行调整, 之后进行复测, 直至将各轴辊的位置精度调至要求范围内。

四、成果分析

1. 轴辊垂直度分析

按照项目设计书的要求, 下辊的垂直度偏差应在±0.3mm/m以内, 由于上辊为橡皮辊, 并且工作时处于伸缩活动状态, 对上辊垂直度的偏差要求比下辊低, 按生产工艺要求, 上辊的垂直度在±1.0mm/m以内就满足要求。

由表1可以看出, 原来的垂直度都比较大。根据检测数据对超限的轴辊进行调整以后, 辊系垂直度明显变小了, 除了受设备影响无法再进行调整外, 其余均调整到位。

2. 轴辊水平度分析

生产工艺要求下辊的水平度偏差在±0.3mm/m以内, 由于上辊在工作状态时处于上下活动状态, 因此不需要检测上辊水平度。

由表2可以看出, 调前水平度偏差值比较大。根据检测数据进行调整后, 辊系水平度均小于±0.23mm/m, 符合生产工艺的要求。

五、精度分析

建立机组中心线的平行轴线R1、R2 (见图1) , 作为测量的坐标系, 用极坐标法分别测定轴辊夹具上的目标点 (图1中的P1点) 的三维坐标。独立坐标系的X轴平行于辊筒轴, Y轴平行于机组中心线, Z轴为铅垂线。根据夹具上的目标点之间的X差值与辊筒轴之间的关系确定轴辊的垂直度。为了提高水平度的精度, 采用精密水准仪测量的方法进行。

1. 极坐标法测定空间点三维坐标的精度估算

设仪器两轴中心坐标为X0, Y0, Z0, 对目标P的观测角为:方位角α、天顶距β、斜距S, 则待定点P的空间坐标为

按照协方差传播定律, 得到P点坐标的方差和协方差为

mm/m

轴辊的垂直度精度与mx相关, 在一定的测角和测距精度条件下, 根据 (2) 、 (3) 式, 应限制ΔY、ΔZ的数值, 即严格选择架站位置, 保证全站仪视准轴与辊筒轴基本重合, 规定ΔY、ΔZ≤150mm。据此, 分别采用TCA2003型全站仪和NET1100型全站仪进行试验, 按各自达到的测角和测距精度及现场条件, 用极坐标法估算测定点位的误差, 列于表3, 经过分析比较, 决定采用方案2。

2. 由函数模型对目标点垂直度进行精度估算

将方案2中的已知数据代入 (2) 式, 得到目标点的精度为±0.8mm, 由于采用相同的方法观测轴辊夹具上的其他点, 因此点位精度也为±0.8mm。垂直度仅与目标点X坐标以及目标点间的距离有关, 建立相应的函数关系式如下 (在平面的情况下) 。

其中α表示辊筒轴线垂直角, sinα为垂直度, X1, X2为目标点纵坐标, L为轴辊专用夹具长度。对 (4) 式求微分得。

每点观测4次取平均值, 按照误差传播定律,

其中mx=±0.8mm, L=2 500mm, 代入 (5) 式, msinα′=±0.22mm/m, 满足轴辊垂直度测量的精度要求。

3. 水平度精度估算

用精密水准测量的方法测量轴辊操作侧与传动侧高差

其中H1为后视高程, H2为前视高程, L为轴辊测量长度, 水准仪倾角误差用i表示, i≤3″, 对水平度影响极小, 可以不考虑i角误差对水平度精度的影响。

对上式求微分得mΔH=姨2×m H=±0.14mm, 满足轴辊水平度测量的精度要求。

六、工业精密检测在产线测量中的作用

1. 经济效益

由于辊系空间状态检测技术的应用可准确地判断设备状态, 并进行及时调整, 提高了生产效率和产品质量, 故障停机时间下降七成, 降低了维修成本, 产生了巨大的经济效益。

2. 工业精密检测技术的发展产生的重大作用

国内工业精密检测技术起步于20世纪90年代初, 系统开发研究单位很少。采用轧辊在线状态检测系统将检测技术向自动化和高效率方面推进了一大步。有效把握设备辊系状态, 为准确判断设备状态提供了科学的依据, 填补了国内工业精密检测技术的空白并已获得多项发明专利。

摘要：检测酸洗机组辊系空间位置状态, 获得轴辊的水平度和垂直度, 找出辊系理论与实际位置的偏差值, 指导安装、检修, 提高生产线精度。

关键词：工业精密测量,辊系检测,精度推导

参考文献

[1]武汉测绘科技大学测量平差教研室.测量平差基础[M].测绘出版社, 1996.

篇5：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

[摘要]文章主要介绍了GPS卫星定位技术在北京电网地下管线测量中的应用，为进一步了解该技术在地下管线测量的中应用效果和测量时存在的问题，选择了四个公司的GPS设备分别对5个由测绘院提供的已知点进行测量比对试验，并总结出利用GPS卫星定位技术测量电网地下管线测量过程中需要考虑的问题以及解决问题的相关建议。

[关键词]电网地下管线GPS测量

O引言

随着城市经济水平的迅速发展、规模的扩大以及城市现代化建设水平的不断提高，城市地下管网作为城市的生命线也变得越来越复杂，种类也越来越多。正是由于城市地下管网具有上述特点，使得地下管网的资料不全、埋深复杂，加之管网埋深于地下，存在一定的隐蔽性，从而给管网设计、施工和维护造成了很多困难。北京市电力公司为加强地下管线的规划管理，建立并完善了地下管线资料，由于过去使用的是手工收集资料，绘制管线图的方法不仅工作难度大，同时还会受到城市规划施工过程的影响，很难满足规划和管理的实时要求。因此必须借助计算机技术，建立地下管网GIS，实现从管网数据采集、建立数据库到完成系统功能、辅助地下管网规划管理全过程的操作。为了深化GIS系统应用，实现输配电线路设备的精确定位，需采用先进的测绘技术对全市输配电线路设备进行测量。

1 GPs测量原理简介

1.1 GPS系统的原理

GPS定位属于无线电定位范畴，24颗卫星的任何时刻的坐标都可以获得，即任何一颗卫星的任何时刻都可以视为已知控制点，对用户而言，一般只需要关心GPS接收机的使用即可。用户只需通过地面接收设备接收卫星播发的信号，就能测定卫星信号的传播时间延迟或相位延迟，计算接收机到GPS卫星间的距离(称为伪距)，确定接受面位置及时间改正数。

1.2 GPS系统的测量方法与精度

GPS测量，按其定位时间通常分为静态GPS测量和动态GPS测量。静态GPS测量定位一个点，通常需要观测1h左右，其测量精度可达到毫米级，而动态GPS测量定位一个点则只需1s甚至更短，其测量定位精度达到厘米级。GPS测量按其定位方式又可分为单机绝对定位和多机相对定位，单机绝对定位精度约为10m级，多机相对定位精度可达毫米级。静态GPS测量目前主要用于高精度的平面控制测量。

目前经常见到且大量使用的RTK测量设备即多机动态定位系统设备，其定位时间为：初始化几分钟后每1s定位一次，定位精度为厘米级。RTK系统由一台基站GPS接收机和若干台流动站GPS接收机加上数据链(通常是数字电台)组成。基站GPS接收机通常安置在一个已有三维坐标的控制点上，基站GPS接收机计算观测值的改正量通过数据链实时发送给流动站GPS接收机，流动站GPS接收机也进行观测值改正，从而得到较高精度的三维坐标。随着网络技术和无线数字通讯技术的发展，近年来出现了基于永久地面基站网络的所谓网络RTK技术和设备，其原理与上述RTK相似，只是基站不同，网络RTK覆盖半径大幅度扩大(整个北京市行政区域)，提高了工作效率。RTK测量设备主要用于控制点加密测量和开阔地带的地形测量。RTK工作原理示意图如图1所示。

2北京电网地下管线基础测试环境

测试采用北京市信息办已经建成的北京市全球卫星定位综合应用服务系统，该系统提供的GPS差分服务覆盖整个北京地区，系统由一个中心站，16个差分连续运行观测站，14个共享气象GPS观测站组成的连续观测网。

北京市全球卫星定位综合应用服务系统基准站分布图见图2。

系统主要包括：连续运行的GNSS基准站网、管理中心、监测中心、服务中心和用户子系统等五部分组成。基准站系统负责基准站数据的提取、远程存储、实时差分数据的转发。服务系统主要功能发布后处理数据和实时差分信号，通过无线公网为移动用户提供RTK／RTD服务，根据专网用户的要求，向专网用户发布各类GPS原始数据。WEB服务器接受Internet用户的请求，以各种不同的采样频率和时间间隔，提供观测数据和导航数据，并生成RINEX通用数据格式文件，通过浏览器方式下载到用户计算机上。流动站用户通过无线公网GSM或CDMA拨号到中心的专用调制解调器，以提取网络RTKI作站上的差分数据，用户可以选择接收网内任何一个基准站的差分信号。VRSI作站则为流动用户提供虚拟的参考站差分信号。

北京市全球卫星定位综合应用服务系统网络结构见图3。

3北京电网地下管线测量的基本要求

测量结果应满足以下方面的要求：

(1)市政管委在城市管线规划管理方面的要求；

(2)北京市电力公司在电网布局的规划、设计、应急抢险等方面的要求；

(3)北京市电力公司下属运行管理、维护管理、电力设备监控等方面的要求；

(4)为北京市电力资源管理系统数据库提供基础空间信息和属性信息方面的要求。

另一方面，由于历史原因，北京电网地下管线存在两种状态：

(1)已经施工完毕但却没有完整可靠的竣工资料的电力直埋管线、管道、管沟、电力隧道以及架空管线和其他相关设施，这些管线都需要进行所谓的整测(即需要调查、探测、测绘其空间位置及属性)；

(2)正在施工和将要施工的电力直埋管线、管道、管沟、电力隧道以及架空管线和其他相关设施，这些电力设备设施需要进行所谓的竣工测绘(跟踪施工进程，覆土前测绘其空间位置和调查属性)。这两种测量状态的差别主要是在管线设施的可见性上，前者大部分不可见需要通过调查探测获得其位置、埋深及属性数据，而后者则可见，可直接测量其空间位置并获得其属性。因而其实际能够获得的最终测量结果精度是有差别的。

对于探测和测量的精度要求应能满足电力应用的具体需要：

(1)隐蔽管线特征点的探查精度为：平面位置中误差不大于±0.1h，埋深中误差不大于±0.15h。(h为特征点中心的埋设深度)。

(2)隧道特征点的测量精度为：平面位置中误差不大于±5cm(相对于邻近控制点)，高程测量中误差不大于±3cm(相对于邻近控制点)。

(3)管线特征点的测量精度为：平面位置中误差不大于±5cm(相对于邻近控制点)，高程测量中误差不大于±3cm(相对于邻近控制点)。

4GPS地下管线测量对比试验实例

为了进一步了解GPS技术在地下管线测量的效果和存在的问题，特选择四家GPS测量设备供应商对北京市丰台地区的5个由测绘院提供的已知点进行测量比对，经转换后得出各公司测试数据的东北坐标表示方式，并与3个已知点坐标进行对比，如表1所示。

经过相关技术人员使用专业的误差计算方法得出四家厂商测量数据同标准值的误差对比，图4～图6分别表

示为四家公司测量数据X坐标、Y坐标和高程误差情况。

根据四家公司的测试所得出的经纬度和高程的结果结合其使用的设备可得出如下结论：

(1)四家公司在对已知的五个点在经纬度方面的测量结果基本接近。

(2)四家公司使用的测量设备均为RTK设备，都具有接受GPS和GLONASS两种不同类型的卫星信号的能力，其中公司四的设备要接受GLONASS卫星信号需要另行开通这一功能。公司一、公司三和公司四均使用RTK一体机式测量设备，在拥有由北京测绘院提供的账号登陆的前提下，通过VRS差分技术使用起来简单、方便。公司三更是在公司本部(亦庄)建立有自己的VRS基准站，在半径20km范围内可以接受到自己提供的卫星信号。而公司二测量使用的RTK设备为分体机式测量设备，在没有得到北京测绘院提供的账号登陆的条件下，可自行于测量范围内的制高点建设基准站用来进行高精度的测量，这使得其受环境影响大的缺点较为突出。

(3)四家公司使用手簿均采用WinCE系统，设备全部可以通过蓝牙与主机进行数据传输。其中，公司三使用的手簿设计更为轻巧，其液晶屏幕技术含量较高，在强光照射下屏幕显示相对其他厂商的设备更为清晰。公司四的手簿除能与本公司产品链接外，还能通过蓝牙通讯技术与第三方设备进行联合作业和数据共享。

(4)全站仪方面，公司二、公司三和公司四的全站仪都能够实现无棱镜测量，对于拐点、角落等难以放置棱镜位置的测量帮助极大。其中由以公司二的全站仪无棱镜测距更远，可达到1200m距离。公司三和公司四的全站仪使用激光为一级安全激光，即对人眼无伤害的激光，在作业中能够使事故发生的概率大为降低。

5北京电网地下管线测量过程中需要考虑的问题及建议

5.1测量过程中需要考虑的问题

(1)测量前应先收集原有资料(如管线规格、型号、起终点等)，以便现场测量时进行实地查询，提高工作效率。

(2)测量前需要预先做好外业测量调查人员佩戴的工作标识(作业证等)及人员的培训，否则会受到警察、老百姓、本区域不知情工作人员的干扰，影响工作进度。

(3)变电站、配电室、隧道、住宅小区等场所的进出需要提前与相关主管部门进行协调配合(如隧道井遥控锁开启)。

(4)马路作业和抽水作业时应设置作业安全标志设备及履行许可手续。

(5)测量工作开展前应熟悉电力测量技术相关规范文件，做好培训工作。

(6)测量数据详细程度应与工作量匹配，同时数据信息的提供方式与格式应有安全控制，并建立相应的安全机制。

(7)测量时应有必要的安全保障设备配置，以确保施工作业人员的人身安全。

5.2建议

首先，相关电力管理职能部门必须制定一个对电力资料档案完善管理的制度，组成具有权威的监督部门落实，这是做好电网地下管线测量工作的制度保障。

其次，在组织实施上，要确定电力测量由谁完成。有三种选择：完全由电力公司自己完成；完全委托第三方完成；部分内容由电力公司完成(资料审核及录入)，部分内容委托第三方完成(外业调查、探测、测绘数据整理)。三种选择各有利弊，第一种选择可解决一部分内部职工安置，数据及信息安全比较容易保障，比较节省资金，各部门协调容易，但管理比较麻烦，同时要组建测量队伍和购置设备，并需要对人员进行培训，短时间内较难实现；第二种选择在管理上比较省事，但需要比较多的资金支出；第三种选择可能是现实的选择，把非电力本行业的工作交给第三方专业部门做，既高效率又有质量保障，而把主要精力放在设备运行管理和信息更新及应用上。

篇6：卫星定位技术在物流中的应用分析

[关键词] 卫星定位技术北斗导航定位系统物流全球定位系统

一、引言

物流支撑着其他经济活动特别是与物质资料运动紧密联系活动的运行，对国民经济的快速发展起着巨大的推动作用。随着全球市场竞争的加剧及客户需求趋于个性化的特点，物流运营企业必须采用先进的信息技术和科技手段来改变落后的管理模式和经营方式，提高自身的服务质量与服务水平，达到对物流企业优化资源配置，提高运输的安全可靠性和服务水平。

卫星导航定位技术的出现，为民用领域带来了巨大的经济效益，也推动物流业发生了革命性的变化。卫星导航定位技术与GIS的合成，为卫星导航定位系统的普及应用提供了广阔的发展空间。但GPS由于受通信网络所限，不能满足大范围及偏僻地区物流要求。我国自主研制的北斗双星定位系统，具有快速定位、位置报告及双向授时等优于目前其他卫星导航系统的特点，性能价格比较高，可以很好地满足我国物流企业的需要。

二、卫星导航定位系统简介

美国全球定位系统(Global Positioning System，GPS)。GPS是一个全球性、全天候导航定位和时间传递的军民两用系统。GPS由三部分组成，即空间的卫星网络、地面控制系统和用户接收处理装置部分。空间卫星网络由21颗卫星组成，工作卫星均匀分布在二万公里高的六个轨道平面上，以f1=1575.42兆赫和f2=1227.6兆赫两种频率发送导航信号，导航信号采用伪随机噪音编码调制。地面控制系统由一个主控站、五个监控站和三个注入站组成，用于对卫星进行监控及保证卫星导航数据的质量。用户的接收处理装置由天线、接收机、计算机和输入输出设备组成。

俄罗斯全球卫星导航系统（GLONASS）。俄罗斯计划用20年时间发射76颗GLONASS卫星。1995年完成24颗中高度圆轨道卫星加1颗备用卫星组网，由俄罗斯国防部控制。GLONASS空间部分也由24颗卫星组成，未达到GPS的导航精度，其应用普及情况远不及GPS。目前在轨道上只有6颗星可用，不能独立组网，只能与GPS联合使用。

欧洲伽利略导航卫星系统计划（GALILEO）。欧洲1999年初正式推出伽利略导航卫星系统计划。该方案由21颗以上中高度圆轨道核心星座组成，另加3颗覆盖欧洲的地球静止轨道卫星，辅以GPS和本地差分增强系统，确保满足欧洲需求，位置精度可达几米。

北斗双星导航定位系统。我国自主研制的北斗双星导航定位系统是全天候、全时提供卫星导航定位信息的区域卫星系统（RDSS）。2000年10月和12月北斗导航定位系统两颗卫星成功发射，标志着我国拥有了自己的第一代卫星导航定位系统，解决了我国自主卫星导航定位系统的有无问题。

三、北斗导航定位系统工作原理

北斗导航定位系统由空间的导航通信卫星、测控系统和用户系统三部分组成。空间导航通信卫星是2颗地球同步卫星，执行测控系统与用户系统的双向无线电信号的中继任务；测控系统(包括主控站、测轨站、气压测高站和校准站)主要负责无线电信号的发送接收，及整个工作系统的监控管理；用户系统是直接由用户使用的设备，用于接收测控系统经卫星转发的数字信息。

系统采用双星定位体制，其定位基本原理为三球交会测量原理：地面中心通过两颗卫星向用户广播询问信号，根据用户响应的应答信号测量并计算出用户到两颗卫星的距离；然后根据中心存储的数字地图或用户自带测高仪测出的高程，算出用户到地心的距离，根据这三个距离就可以确定用户的位置，并通过出站信号将定位结果告知用户。授时和报文通信功能在出、入站信号的传输过程中同时实现。

四、北斗导航定位技术在物流管理中的应用

1.系统整体结构

采用北斗导航定位技术对物流管理实施监控调度，主要由用户设备、北斗指挥型用户机、监控中心和服务器等几部分组成。其中，用户设备负责对移动车辆进行定位并将定位信息传送给指挥型用户机以及接收来自监控中心的各项调度指令；监控中心主要负责对货物车辆的日常调度管理工作；服务器可以对车载设备发送来的动态货运信息进行分析汇总，并将货运信息通过多种形式向外发布，还可响应用户通过Internet、SMS等方式向服务器提交的各种物流运输查询请求。

2.监控中心

监控中心在整个物流管理系统中起重要的作用，主要由北斗指挥型用户机、服务器和监控客户端组成。指挥型用户机是北斗双星导航定位系统的应用指挥平台，是连接车载设备和监控中心的重要环节。不仅具有定位、导航、通信和授时等普通型用户机具有的所有功能，而且还具有监收功能。服务器是整个系统的核心，负责接收指挥型用户机发来的车辆位置信息，并对其进行处理后存入数据库。

监控客户端可对货运车辆进行管理，查询车辆的位置、运行轨迹以及速度、方向、空载或满载等状态信息；还可以进行运输路线优选、处理车辆发出的紧急报警、盗警、超速等警情。

3.用户设备

北斗定位系统的用户设备是带有全向收发天线的接收、转发器，用于接收卫星发射的S波段信号，从中提取由主控站传送给用户的数字信息。用户设备仅是接收、转发设备，使得设备可以简单化，成本相应得以降低，对于降低用户设备价格、提高系统使用效率和竞争能力具有较大的意义。

五、结语

北斗导航定位系统应用于物流中，具有如下优势：北斗定位系统同时具有定位与通信功能，无需其他通信系统的支持；北斗定位系统覆盖中国及其周边地区，全天候服务，无通讯盲区，不受通信网络的限制，完全适应物流系统对覆盖范围大的要求；北斗定位系统是我国自主系统，性能价格比较高，高强度加密设计，具有安全、可靠、稳定的优点。自2004年系统正式运营以来，实际应用表明，将北斗导航定位系统应用于物流管理中是目前提高物流系统智能化、降低物流成本、提供物流客户满意度、成熟可行的解决方案，对现代物流的快速发展起着积极的推动作用。

篇7：空间电荷测量技术在卫星内带电分析中的应用

关键词:卫星通信;超视距;真值测量

中图分类号:TN927.2 文献标识码:A 文章编号:1000-8136(2010)27-0025-02

1问题提出

目前,试验场用于真值数据实时传输的测量手段主要是有线网络、无线电台、无线局域网3种。然而,有线网络只适应于陆基,无线电台和无线局域网通信距离为视距,不能满足试验场超视距真值数据实时传输的要求。

随着高精端武器系统的不断发展,未来试验对试验场测量真值要求具有大跨度、高精度、实时性、多目标等特点。目前试验场远距离真值测量能力比较薄弱,提高试验场在电子干扰条件下高精度定位试验能力,完善试验场远距离实时差分处理方法,提高试验场动平台试验精度和效率是适应新时期试验鉴定工作发展的大趋势。

2主要用途及构设方法

2.1主要用途

系统主要用于舰艇作战系统试验任务真值实时传输;其次完成试验场的其它岸基雷达、电子战、通讯对抗等试验任务中真值数据超视距实时传输。具体用于多目标的精确定位、数据互传,目标指示与引导;被试品指标考核的快速判断,为试验指挥决策提供依据。

系统采用机动基准站和动态目标站的方式。其中机动基准站采用车载式,动态目标站采用分别安装在目标上的方式。

2.2预期功能

预期功能:①具有卫星(GPS、GLONASS、BD-2)定位、测速、授时功能;②具有卫星实时差分、事后精密差分解算功能;③具有向动平台中心实时发送信息功能;④具有实时记录、航迹实时显示和事后回放功能;⑤不同数据格式转换功能;⑥具有网络数据传输、网络引导、串口引导、目标指示、辅助决策功能;⑦具有系统自检和故障诊断功能。

2.3预期达到的主要战技指标要求

2.3.1卫星定位精度

单机定位精度:≤10 m(RMS)

网络差分定位精度:≤0.1 m+2 ppm•D

载波相位差分精度:≤0.01 m+1 ppm•D

实时定位精度:≤0.1 m+2 ppm•D

事后处理精度:0.04 m+1 ppm•D

测速精度:≤0.03 m/s

授时精度:10-6 s

数据记录更新率:1 Hz、10 Hz、20 Hz

2.3.2冷热启动及重捕时间

冷启动时间:<40 s

热启动时间:<10 s

重捕获时间:<2 s

2.3.3记录器

容量:≥ 4GB

2.3.4卫通数传系统技术特性

接口:RS-232C

接收机天线:卫通通信专用型天线

数据传输最大容量:≥480 byte

数据传输更新时间:≤1 s

误码率:≤10-5

2.3.5工作环境温度

工作环境温度:-40～+55 ℃

存放温度:-40～+85 ℃

2.4对外信息接口要求

系统设备接口采用标准数据接口,数据格式满足试验场数据处理格式要求和《试验场试验装备互联约定》《试验场测控信息实时传输规范》。

2.5其他要求

2.5.1电磁兼容性

系统在舰艇复杂电磁环境工作过程中,其它设备正常工作时,保证双方互不影响。

2.5.2使用维护性能

系统应具备操作安全可靠,使用维护、维修方便的特点,接插件等应具有开敞性、可达性、可视性。

2.5.3可靠性要求

充分考虑设备的应用环境和条件,突出质量第一的原则,确保设备可靠。系统平均无故障工作时间大于200 h;系统连续工作时间24 h;系统平均故障修复时间小于0.5 h;使用寿命大于10年。

3初步构想方案

3.1系统组成

系统有1套车载机动基准站、若干套动态目标站、辅助设备和相应软件组成。其原理图,见图1。

其中,车载机动基准站包括卫星接收机(定位卫星信号接收天线、电缆)、机动基准站数据链(通信卫星接收天线、电缆)、

机动基准站显示指控模块等组成;动态目标站包括卫星接收机(定位卫星信号接收天线、电缆)、动态目标数据链(通信卫星接收天线、电缆)、动态目标显示指控模块等组成;多套动态目标站中的一套作为动平台中心,用于目标信息汇总和辅助决策。

图1系统组成原理图

3.2系统工作流程

车载移动基准站定位后将差分改正信息发送到通信卫星,通信卫星向各活动站播发差分改正信息,各活动站将本站的位置、航向、航速等信息发送给通信卫星,通过卫星播发给指挥舰,指挥舰收到各活动站信息后计算本舰相对于各活动站之间的方位距离等真值,与被试品测量值进行实时比较,实时得出试验初步结果。指挥舰可以将试验过程中的航路调整、试验初步结果等信息通过通信卫星发送给各活动站,从而实现指挥调度。

3.3试验场可行性分析

通信卫星可以为海事卫星或专门申请的试验通信卫星(如北斗二号),卫星容量及信息传递由地面卫星控制中心统一调配。目前海事卫星已经成功应用于军队及国内民用机场,取得了良好的效果。

超视距通信是卫星通信最大的优点之一,北斗二号通信定位卫星发展正在逐步走向成熟,相信不久的将来一定会广泛的应用于军民用户。

在试验场外场超视距特别是海上超视距试验中,最好的通信数传手段为卫星通信,它不受外场场地的限制,可大大降低地面同频干扰,为试验任务的圆满完成奠定良好的硬件基础。

4结束语

卫星定位实时传输系统在试验场真值测量中的作用无可替代,是试验场超视距数据测量与传输的必然要求。

参考资料

1 吴晓进等.GPS理论与应用(上).西安导航技术研究所,1999

2 李 跃.导航与定位.北京:国防工业出版社,2008

3 言 中等.卫星无线电导航[M].北京:国防工业出版社,1989

4 王 钰.船载GPS姿态系统数字滤波算法[J].中国惯性技术学报,2009

Satellite Positioning Real-time Transmission System In Experiment Field True

Value Measure Of Applied Speculation

Yang Jingbao

Abstract:This text Chien say on trial field for outfield super sighting distance measurement of urgent requirement, put forward in keeping with on trial field super sighting distance true value measurement and deliver task solve method, and to test field of feasibility take into synopsis analysis, get conclusion.