测量系统范文

时间:2023-03-17 19:30:06

测量系统

测量系统范文第1篇

【关键词】轨距尺;道尺;轨距调整器

1 技术需求

列车在线路上运行,对钢轨产生横向作用力,轨距偏差将引起列车蛇行。对无碴线路,中国验标中要求轨距偏差±1mm,轨距变化率1/1500,轨距精调是无碴线路铺设与工务日常养护的重要内容,轨距调整时会用到轨距调整器。为了提高精调工作效率及降低人工劳动强度,开发了一种新型的精调用工具。

目前轨距调整器需要使用道尺[1-2]、轨距调整器[3]、内燃机螺栓扳手、撬棍等工具调整轨距及固定钢轨。轨距精调作业可以分为5步进行:1)用扳手扭松螺丝。2)放好轨距块及垫片。3)多个轨距调整器按照约60cm的距离依次挂到2个枕轨之间,对照道尺示数,用轨距调整器将铁轨固定。4)用内燃机螺栓扳手锁紧螺丝。5)撤卸轨距调整器,往前继续下一段调整。上述操作复杂而且现场混乱,可以有改进的地方。因此设计了一种新型的轨距调整工具。

新的轨距调整工具将轨距调整器、道尺、螺栓扳手集成在一起,使用道尺测量出轨距,轨距调整器根据测量结果自动调整轨距到设定值,然后扳手就将螺栓紧固。道尺的操作由人工改为电动机构自动控制,需要设计辅助测量系统。

2 道尺辅助测量系统结构原理

道尺测量系统的结构如图1所示。道尺固定在测量小车的凹行导轨内,小车上有两个提升电机1,在电机1的作用下道尺可以沿着支架2上下运动。没有进行测量时,小车可以在铁轨上推行,此时提升电机1将道尺拉倒支架的上端,电磁铁10处于失电状态,插销7将道尺4的拉手8顶紧,道尺4的活动测头5向内收进。测量时,电机1将道尺4下落靠紧铁轨,电磁铁10通电,插销7下落,拉手8放松,活动测头5顶紧铁轨3内侧,电磁铁11推动道尺,使固定测头6靠紧另一侧的铁轨内侧,道尺处于测量位置。

3 结语展望

此项目在原有道尺的基础上增加辅助的测量机构,改进了传统精调过程中人工手持轨距尺测量的不足,使之能满足新的工作要求,道尺辅助测量系统的开发为提高轨道精调作业自动化水平奠定了基础。

【参考文献】

[1]黄敏捷.0级和1级标尺轨距尺设计原理论证[J].中国计量,2016(7):71-73.

[2]俞炳杰,胡雄伟.SGC-0型数显式轨距尺的研制[J].上海F道科技,2011(3):42-44.

测量系统范文第2篇

腹腔是一个封闭的腔隙,其中的任何器官体积增加超过一定限度均可导致腹内高压,腹腔压力监测旨在通过观察腹部手术后及重症病人的腹内压变化,为及时地给予干预性治疗、护理提供有效的依据。现在对腹腔压力的测量,人们通常采用测量膀胱压力的办法,这种方法是通过一根导尿管插入膀胱,并往膀胱缓慢灌注大约50ml生理盐水,然后测量液体从膀胱流出时的压力。这种方法简单实用,测量数值能够真实反映人体腹腔压力值。但是这种方法有一个非常致命的缺点:每测量一次膀胱压力就需要灌注一次,医务人员不可能不停的去灌注生理盐水,一般的重症监护是每隔4~12小时灌注测量一次,这种间断测量就有可能影响医务人员及时了解病人腹腔压力变化情况,甚至延误实施抢救的最佳时间。本文正是考虑了以往测量方法的弊端,以单片机为核心设计了一种经济实用的腹腔压力动态测量仪,其主要特点是:对病人进行无痛无创连续腹腔压力测量,能实现腹腔压力数据动态采集、存储、显示,以便于医务人员及时掌握病人病情。

测量原理

要对重症病人进行腹腔压力测试,必须进行连续监控,所以我们采用了一种新方法来测量腹腔压力。系统原理框图如图1,注水泵通过导尿管往被测量人的膀胱注入生理盐水,这里使用的导尿管采用双通道导尿管,注水泵从一个通道往膀胱中灌水,注水速度保持在4ml/h,压力传感器从另一个通道测量流出的水的压力变化情况。传感器将压图1腹腔压力动态测量系统原理框图力变化情况转换成微弱的电压幅度变化(0~75mV),经过模拟放大器放大后得到变化范围在0~4.5V左右的电压变化值,再使用单片机控制A/D转换器对这个模拟电压进行采样,经过单片机进行数据处理后送显示器显示。这个过程使用注水泵不停的注入生理盐水,传感器也不间断的对压力值进行测量,显示器动态刷新测量结果,这样就可以实现长期动态监测。

从测量原理来讲,与传统的测量方法相比有两个方面的改进。

一方面,这里采用双通道导尿管代替了传统测量方法中的普通导尿管。使用双通道导尿管可以用一个通道来进行液体连续灌注,同时使用另一个通道来测量液体经过膀胱后流出时的压力。在传统方法中使用的导尿管只有一个通道,所以灌注的时候不能测量,只有灌注了一定的量之后(一般灌注50ml),撤掉灌注设备,然后接上测量设备开始测量液体从膀胱流出时的压力。

另一方面,为了实现动态测量,我们采用了单片机(AT89S52)来控制整个系统的动态工作。AT89S52在系统中主要用来控制A/D转换器进行数据动态采集,把采集到的压力数据进行实时处理,控制显示器动态刷新显示结果。在传统方法中,由于只测量一次压力数值,所以一般不采用微处理器进行动态管理,测量设备软硬件都更简单。

系统硬件设计

系统采用AT89S52作为主控制器,控制数据采集、运算和显示。压力传感器采用NPC1210高精度压力传感器,压力传感器输出的是0~75mV微弱电压信号。传感器的输出信号经双绞屏蔽线传出,送入放大器进行放大。放大器选用ICL7650这种高精度运算放大器,它具有输入偏置电流小、失调小、增益高、共模抑制能力强、且价格低廉等优点,放大器电路如图2所示。

对传感器输出的微弱电压信号放大60倍左右输出送A/D转换器。选用8位A/D转换器AD0809实现模拟信号到数字信号的转换,用AT89S52控制A/D转换器采集放大器输出的范围在0~4.5V的模拟电压信号。AT89S52与AD0809的接口电路如图3,得到的数字信号送AT89S52进行处理。后端采用3位共阳极数码管显示结果,由单片机P2口输出段码,P1口输出位码。

系统软件设计

主要子程序模块包括:系统初始化、A/D转换程序、平均滤波子程序、标度变换子程序、二进制转BCD码子程序。主程序流程图如图4所示。为了防止病人由于咳嗽等偶然原因造成的腹腔压力陡变影响,在数据处理方面,采用了平均滤波方法以减小偶然误差。图5为平均滤波子程序流程图。该子程序采用平均滤波的方法进行数据处理,即将连续采样10次的数据去掉最大值和最小值之后进行累加求和,按8次采样值取平均数,即得有效采样值,存入发送缓冲区。

防止信号干扰的注意事项

系统应用于对危重病人腹腔压力的监测,可靠性成为设计时要考虑的重点。系统使用高精度压力传感器检测压力变化,对干扰信号的抑制也就成为设计成败的关键。在设计中主要作如下考虑:

(1)为了抑制因为电源电压波动引起的噪声影响,增加去藕电容、屏蔽罩和滤波电路。

(2)各逻辑电路芯片中未使用的输入端,根据逻辑关系接至已使用芯片的输入端或者接地,或者接高电平,以减少外部干扰信号对系统的影响。

(3)时钟脉冲信号配置适当靠近CPU,选择短而粗的引线。

(4)对弱信号线进行屏蔽保护;电源线与信号线分开走线,以防止线间串扰。

(5)合理布置地线:由于本系统的信号工作频率为11.0592MHz,数字地与模拟地分开,分别与电源端地线相连,而且尽量加大模拟电路的接地面积;接地线尽量加粗,以防止接地电位会随电流的变化而变化,使系统的定时信号电平不稳定,使系统的抗噪声性能变差。

(6)任何信号线都不形成环路;走线尽量要短而直;尽量减少过孔量;尽量用45°折线而不用90°折线布线。

(7)时钟线要垂直于I/O口线,可以减少I/O口线对时钟电路的干扰。

(8)模拟信号输入线、参考电压端尽量远离数字电路信号线。

(9)在软件设计时采用平均滤波的方法减小偶然误差。

结论

本文设计了腹腔压力动态测量系统,采用双通道导尿管,用连续灌注,连续测量的方式来实现对腹腔压力的动态测量。测量仪选用低功耗8位单片机AT89S52对压力传感器采集的腹腔压力信号进行实时分析及处理。所设计的腹腔压力动态测量仪带有数码管显示器,能实时显示所检测的腹腔压力信号。测量仪对传统的设备和方法加以改进,对熟悉传统设备的医务人员也不会带来更多的负担。这种腹腔压力测量仪摒弃了传统的人工定期监测的方法,采用了先进的连续测量的方法,为重症病人的腹腔压力监控开辟了新的途径。

注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

测量系统范文第3篇

关键词: PPMS;GPIB;物性测量

改革开放以来,随着国内科学研究的不断发展和壮大,越来越多的先进科研仪器逐步进入中国,并且数量开始越来越多。其中,美国量子设计(Quantum Design)公司生产的PPMS就是一款基于自身2K—400 K温度范围,可高达16特斯拉强磁场环境下的多功能测试系统(如图1所示)。

PPMS的主要优势体现在它本身优异的温度控制功能,以及利用超导磁体所实现的十几特斯拉的强磁场环境。其本身集成在这个温度和磁场平台上的各个测试不同物理参数的组件,主要通过不同的测试单元配合不同的测试杆实现(如图2所示),本身并不是很强大。例如电输运测量,无论是直流电输运还是交流电输运,可测量的参数范围非常有限,通常,电阻的测量最高只能到106欧姆,交流电输运的频率测量范围也非常有限。这极大的限制了PPMS这个温度磁场平台性能的充分发挥。

这些限制主要源自于PPMS本身的各个测试组件的阈值以及PPMS内部复杂电路之间的相互干扰等因素。而利用各种商业化的仪表产品,我们在实验室内却可以通过自行设计来搭建所需要的测试系统,并编写相应的数据采集和仪器控制软件来实现自动化测量。例如对于前面所描述的电阻测量,只要合理的设计测试电路,解决好可能存在的漏电或电磁干扰等问题,选择Keithley 6517B高阻表就可以实现高达1012欧姆电阻的测量。由此可见,我们自行搭建的测试组件所能实现的测试功能远优越于PPMS本身所集成的组件。

如果能够利用PPMS本身的温度磁场环境,并设计出能够实现所需测试功能的样品杆(主要用于放置样品和引线布局),同时解决好样品杆的导热问题以及电磁屏蔽等问题,我们便可以实现在PPMS腔体环境下的个性化测量(例如图3所示的用于介电常数测量的自行设计的样品杆)。另外,由于PPMS本身使用GPIB线缆通信,并预留了可扩展的接口,这为实现PPMS和外接仪表的相互控制以及数据采集带来了方便。鉴于以上诸多有利因素,我们不但可以在PPMS上扩大原有的测试功能,而且还扩展我们自己的个性化的测试系统。

其中,样品杆的设计是非常重要的一个环节,这主要设计到导热和绝热材料的选择和线缆的屏蔽以及绝热问题。通常,选择低温下导热性好的铜作为PPMS恒温区的样品支撑部分,并用蓝宝石等导热性比较好且绝缘性比较高的材料作为绝缘层。整个黄铜部分用导热性极差的不锈钢管连接到样品腔的顶端,做好真空的密封以及电极的过度,测试所用导线可以选用同轴线缆屏蔽腔体内存在的电磁干扰。至此,样品的固定以及引线的连接部分得到解决。通常,样品杆的设计可以用Solidworks

或Autocad等辅助设计软件来完成图纸的设计,并由机械加工厂来完成机械加工。

我们知道,实验室虚拟仪器工程平台(Laboratory Virtual

Instrumentation Engineering Workbench,简称LabVIEW)是美国国家仪器公司所开发的图形化程式编译平台,并广泛应用于工业界、学术界以及研究实验室,并被视为标准的仪器控制和数据采集软件。由于PPMS本身使用GPIB接口来连接各个需要通信的部件,我们也可以方便的把实现扩展功能所需的仪表用GPIB线缆连接到PPMS上,并使用LabVIEW编写程序,自动采

集测试中需要记录的各个参数,这极大的提供了测试的方便。

目前为止,PPMS在世界范围内得到了非常广泛的应用,除了本身集成的多项功能外,也源自于它的可扩展性能。据我们了解,利用前面描述的扩展的方法,很多的研究小组已经在PPMS上实现了除了常规功能以外的更多物理参数的测量。例如通过外接LCR表或者阻抗分析仪,并设计样品杆,实现了在PPMS平台上的阻抗谱、介电常数、磁电容等介电性质的测量;利用集成到PPMS上的皮安计,实现PPMS系统上的热释电流、磁释电流(温度和磁场引起的样品电极化强度的变化而释放出的皮安量级的电流信号)等温度或磁场诱导的铁电性质的测量;利用集成到PPMS上的铁电分析仪,并设计能够耐高电压的样品杆,实现不同温度和磁场下的电滞回线的测量等等。

由此可见,在物性测量系统PPMS上,发展自己的测试系统可行而且非常有必要。不但能够充分的利用PPMS的温度磁场平台,尽量扩大原有功能的参数范围,而且能够进一步的实现更多物理参数的测量。当然,任何物理参数的测量,需要充分的了解这个物理参数的意义和相应的测量原理,然后利用辅助设计软件等,将想法付诸现实。其实,其他类似于PPMS的温度磁场平台,我们也可以采取类似的方案来做相同的扩展功能,只要我们详细了解相应仪器的原理。

关于PPMS的基础功能的介绍,大家可以参考曹立志等人的文献以及PPMS的相关手册[1,2]。

希望本文能对使用类似平台的广大工作者提供一定的参考。

参考文献:

[1]张焱、高政祥、高进、曹立志,磁性测量仪器(MPMS—XL)的原理及应用,现代仪器,2003,5:36—39.

[2]张焱、高政祥、高进、曹立志,物理性质测量系统(PPMS)的原理及其应用,2004,5:44—47.

测量系统范文第4篇

关键词:FMCW;DSP;FFT;最小二乘法

引言

液位高度是现代化工业生产过程中重要的检测与控制参数之一。随着雷达技术的快速发展和液位测量系统的不断进步,雷达测量液位在石油化工行业的应用日益广泛[1]。它克服了传统机械式接触型液位仪表的诸多缺点,比如清洗维修的困难和使用不便等。雷达液位测量仪特别适用于高温、高压及黏度较大的易燃、易爆液态物质的液位测量[2]。

针对上述情况,本文采用TMS320F28335结合FMCW雷达测距技术设计了一种FMCW雷达液位测量系统。该测量系统具有精度高、低成本、实时性好等特点,可以满足液位测量系统的要求。

1 FMCW雷达测距原理

FMCW雷达测距的原理图如图1所示。

雷达工作时,DDS电路产生线性调频锯齿波信号,经环形器通过天线向外发射电磁波,同时还有一小部分给混频器作为本振信号。发射的电磁波在空间传播,遇到目标后将会散射,反射回来的电磁波被天线接收。回波信号和直接耦合过来的本振信号被加到混频器内,但是在电磁波传播到目标并返回天线的这段时间内,回波信号的频率相比系统此时发射信号的频率已有了变化,因此在混频器输出端便会出现一个含有发射信号与回波信号频率差的信号,称之为差频信号。差频信号中包含着目标的距离信息,因而差频信号经过滤波、放大、A/D转换和测频等处理后就可得到目标距离。

FMCW雷达发射信号、回波信号及差频信号示意图如图2所示,实线为发射信号频率fT的变化,虚线为回波信号频率fR的变化。底部的信号为本振信号和回波信号混频后得到的差频信号频率fd的变化。差频信号经过FFT变换,变换到频域,进而求出差频信号频率fd。

2 FMCW雷达液位测量系统的硬件设计

本文中的测量系统,选用TMS320F28335作为核心处理器。TMS320F28335的主频可达150MHz,单指令周期为6.67ns,拥有高性能的32位C28x结构,配合一个浮点处理单元(FPU)。因此F28335强大的数据处理能力可以高效快速的实现浮点数的运算。

F28335与定点C28x控制器软件兼容,从而简化软件开发,缩短开发周期,降低开发成本[3]。

2.1 DDS电路

FMCW雷达测量液位时需要一个线性调频的锯齿波信号。本文的锯齿波信号由AD9910产生,AD9910是ADI公司推出的一款直接数字频率合成器(DDS)芯片,与其他高速DDS器件相比,它集成14位数/模转换器(DAC),可以形成数字可编程、高频模拟输出的频率合成器,能够产生频率高达400MHz的正弦波形。

DDS信号产生框图如图3所示。晶振提供一个100MHz的时钟信号送给频综器,使其产生1GHz的频率,作为AD9910的时钟输入,FPGA完成对AD9910的控制操作,使其产生线性调频锯齿波信号,从DDS出来的信号经过带通滤波器、倍频器、放大滤波后得到带宽为1GHz的线性调频锯齿波信号,然后将此信号经过上变频后可以得到带宽为1GHz,中心频率为9GHz的线性调频锯齿波信号。如图4为AD9910的电路。

2.2 滤波放大电路

混频器输出的差频信号除了包含目标距离的信息外,还会受到系统内部噪声和外部噪声的干扰,当被测目标距离较远时,差频信号非常微弱,可能淹没于噪声中。为了使液位测量系统具有较远的测量范围和较高的测距精度,需要对差频信号进行放大和滤波处理。滤波放大电路如图5所示。

低噪放大电路由TI公司的OPA211来实现,其作用是放大微弱的差频信号。LF412组成滤波电路包含二阶高、低通滤波电路,其中高通滤波电路主要是滤除雷达收发器所泄漏的低频调制信号和近程杂波信号;低通滤波电路主要是滤除电路内部和信号中的高频谐波分量。

2.3 A/DD换电路

A/D转换采用ADI公司的16位逐次逼近型模数转换芯片AD7656,其内部具有6条采样通道可分为A、B、C共3组,其中每组通路包含2路通路,AD7656可以同时采样3组通路,也可以单独采样,在每组内的两条通路同时采样。本系统采用3组通路同时采样。

AD7656支持DSC的并口、串口的数据传输,通过SER/PAR SEL管脚的高低电平的选择来控制采样后数字信号的传输方式。当其为高电平时,则使用串行传输方式,反之则使用并行传输方式,本系统采用并行传输方式。图6为A/D转换电路。

3 FMCW雷达液位测量系统的软件设计

液位测量系统要求具有实时性,因此需要快速进行差频信号处理。依据前文中FMCW雷达的测距原理,需要测量差频信号的频率,利用FFT对差频信号进行频谱分析进而得出差频频率。

3.1 FFT算法原理

FFT是离散傅里叶变换(DFT)的快速运算,是数字信号处理的基础。FFT算法基本上分为两大类:时域抽取法和频域抽取法。在本文中,采用的是时域抽取法。

如果序列x(n)的长度为N,且N=2M,M为自然数,按n的奇偶把x(n)分解为两个N/2点的子序列:

3.2 最小二乘法

为了改进FFT处理精度不高的缺点,本系统采用了最小二乘法拟合出差频频率与距离误差之间的数学关系,从而提高测距精度。最小二乘法的数学原理[5]:给定一组数据(xi,yi)(i=1,2,…,n),设其经验方程为F(x),方程中含有一些待定系数an。将(xi,yi)带入方程求差yi-F(x),记误差为:e=?撞(yi-F(x))2。通过求e的极小值求出an,从而求出该组数据的最佳拟合函数F(x),该函数使得误差的平方和最小。为了减小测距误差本文对测量值进行拟合,拟合结果如图7所示。从图中可以看出,当差频频率在0到20KHz时二阶拟合效果优于一阶拟合,而当差频频率在20KHz到50KHz时一阶拟合效果优于二阶拟合。

3.3 系统程序设计

CCS是TI公司推出的具有环境配置、源文件编辑、程序调试、跟踪和分析等功能的集成开发环境,能够帮助用户在一个软件环境下完成编辑、编译、链接、调试和数据分析等工作[6]。本系统是在CCS6.0开发环境下,利用C语言进行程序编写,程序流程图如图8所示。

4 实验结果分析

系统中雷达参数设置:中心频率f0=9GHz,扫频带宽B=1GHz,扫频周期T=4ms,采样频率fs=200KHz,采样点数N=2048,y量范围为0~30m。本文设计的液位系统测量结果如表1所示。

通过表1可以看出在0~30m测量范围内通过采用最小二乘法得出的测量误差在2cm以内达到设计要求。

5 结束语

本文对设计的FMCW雷达液位测量系统进行详尽的描述并对其中的硬件作了简单介绍,从硬件上保证了系统工作时的稳定性和可靠性。同时,文章还介绍了系统软件开发流程,通过实验验证了该液位测量系统的可行性。经实验测试,系统的硬件和软件都能够在复杂的工业现场实现准确的液位测量,具有良好的应用价值。

参考文献

[1]王元恺,孙伟,许建中.毫米波雷达液位计高精度测距算法研究[J].测试技术学报,2015,06:529-533.

[2]吴宝国,贾湘婷,魏永强.雷达液位计水位测量数据跳变问题的研究与解决方案[J].信息通信,2016,09:115-116.

[3]郝鹏飞.基于TMS320F28335的数据采集系统设计与实现[J].计量与测试技术,2016,03:36-37.

[4]艾红,常青青,邓大伟.基于DSP的FFT算法实现[J].制造业自动化,2012,01:17-20.

[5]陈岚峰,杨静瑜,崔崧,等.基于MATLAB的最小二乘曲线拟合仿真研究[J].沈阳师范大学学报(自然科学版),2014,01:75-79.

[6]薛海东,郭迎清,杜玉环.基于DSP的高精度测频方法与软件设计[J].传感器与微系统,2016,01:117-120.

作者简介:李强(1991-),男,江苏苏州人,江南大学,控制工程硕士研究生,主要从事嵌入式控制应用。

测量系统范文第5篇

【关键词】温度测量;单片机;传感器;DS18B20;AT80C51

1.概述

温度控制系统在国内各行各业的应用虽然已经十分广泛,但从国内生产的温度控制器来讲,总体发展水平仍然不高,成熟的温控产品主要以“点位”控制及常规的PID控制器为主,它们只能适应一般温度系统控制[2]。随着新技术的不断开发与应用,近年来以单片机为核心的温控系统发展十分迅速,一个以微机应用为主的新技术革命浪潮正在蓬勃兴起。传统的温度采集方法不仅费时费力,而且精度差,单片机的出现使得温度的采集和数据处理问题能够得到很好的解决。

2.系统概述

该系统利用AT80C51芯片控制温度传感器DS18B20进行实时温度检测并显示,能够实现快速测量环境温度,并可以根据需要设定上下限报警温度。

DS18B20数字温度芯片,输出信号全数字化,物理化学性能很稳定,在0-100摄氏度时,最大线形偏差小于1摄氏度。并且系统扩展性非常强,它可以在设计中加入时钟芯片DS1302以获取时间数据,在数据处理同时显示时间,并可以利用AT24C16芯片作为存储器件,以此来对某些时间点的温度数据进行存储,利用键盘来进行调时和温度查询,获得的数据可以通过MAX232芯片与计算机的RS232接口进行串口通信,方便的采集和整理时间温度数据。

图1所示为系统基本方框图。系统框图主要由主控制器、单片机复位、报警按键设置、时钟振荡、LED显示、温度传感器组成。

图1 系统基本方框图

3.系统设计

3.1 系统软件设计

整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的,当硬件基本定型后,软件的功能也就基本定下来了[3]。软件的功能可分为两大类:

一是监控软件(主程序),它是整个控制系统的核心,专门用来协调各执行模块和操作者的关系。

二是执行软件(子程序),它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。

这里将各执行模块一一列出,并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后,就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能选择一种最合适的监控程序结构,然后根据实时性的要求,合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。主程序流程如图2所示。

图2 主程序流程图

3.2 系统硬件设计

利用温度传感器DS18B20可以直接读取被测温度值[4],进行转换的特性,模拟温度值经过DS18B20处理后转换为数字值,然后送到单片机中进行数据处理,并与设置的温度报警限比较,超过限度后通过扬声器报警。同时处理后的数据送到LED中显示。图3所示为系统电路图。

使用Proteus软件画出系统电路图,使用Keil软件编写源程序。设置温度上限为37度,温度下限为10度。例如,当温度为40度,超出上限温度,黄灯亮,实现报警。当温度为7度,低于下限温度,绿灯亮,报警。

4.结论

本文介绍了基于80C51单片机的数字温度测量系统,对整个硬件电路和软件程序设计做了分析,并对其中的一些基本原理也做了简要的概述。数字温度计可以用在很多领域,在一些人不能直接进入的场所,利用单片机控制的数字温度计,可以设置并控制其中的温度,数字温度计还可以利用在温室中,这样就可以方便的控制温室中的温度,当温度超过所要求的温度时,可发生报警。

参考文献

[1]阎石著.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006:65-90.

[2]Li Wei-di,Guo Qiang.Application technology of LCD displays.China Publishing House of Electronics Industry,2000:58-77.

[3]马忠梅M籍顺心M张凯M等著,单片机的C语言应用程序设计(第4版)[M].北京:北京航天航空大学出版社,2007:124-160.

[4]梁翎著.C语言程序设计实用技巧与程序实例[M].上海:上海科普出版社,1998:76-97.

[5]G Jiang M Zhang,X Xie,S Li.Application on temperature control of DS18B2[J].Control Engineering of China,2003: 66-89.

基金项目:辽宁省科学计划计划项目(项目编号:2012217005);辽宁省科学事业公益研究基金(项目编号:2012004002)

测量系统范文第6篇

关键词:移动;测量车;道路测量

中图分类号:U41 文献标识码:A 文章编号:

3D移动测量车系统是集定位技术(如GPS)、光学、机械、电子、计算机等技术而成的一种高端前沿科技,是未来电子测量技术的发展方向。该系统具有成本低廉、作业速度快、精度高、信息丰富、兼容性高等特点[1],广泛应用于道路测量、城市管理数字化建设、大比例尺地形图测绘以及三维建模等。传统的测量是一个很艰苦的过程,需要投入大量的人力物力进行数据的采集和后期的数据处理。随着移动测量车系统在测量工作中的应用,必将大大提高一些测量工作的效率。

近年,一些测量单位根据自身发展及需要购置了适合本单位的移动测量车系统,并将其投入到实际工程中,取得了一定经济和社会效益。此处以拓普康IP-S2系统为例简要介绍移动测量车系统及其在道路测量中的应用。

1、3D移动测量车系统的构成

IP-S2系统是一种与时间同步并且集成了双频接收机(GPS/GLONASS)、IMU(惯性测量单元)、激光扫描器、车轮编码器、全景数码相机等多种传感仪器的系统[2]。把这些传感仪器放在车辆上,在车辆行驶过程中可对行车路线周边的建筑物和路面情况等进行高精度地三维测量,获得丰富的点云数据。下图1为IP-S2系统的外观,图2为IP-S2安装架系统。

图1IP-S2系统的外观 图2 IP-S2安装架系统

将3D移动测量车系统的构成分为如下几部分:运载车辆及仪器安装支架、定位定姿系统、测量系统、计算机及相应软件。

1.1 运载车辆及仪器安装支架

图1是以汽车作为运载工具,该系统还可以以三轮车作为运载车辆。在相应的运载工具上安装好仪器的支撑支架,将高度集成的仪器安装在运载工具上即可完成测量车的安装。

1.2 定位定姿系统

定位定姿系统主要是由双频接收机(GPS/GLONASS)、IMU(惯性测量单元)、车轮编码器三部分组成。双频接收机用于接收基准站和流动站的GPS信号;IMU是一个使用加速计和陀螺仪来测量物体的加速度和旋转,并用计算机来连续估算运动物置、姿态和速度的辅助测量系统;双频接收机和IMU都是固定在IP-S2的主机内,两者之间的位置差异是已知的。车轮编码器是一种安装在轮胎轴心用于记录车辆行驶信息的设备。当车辆在行驶过程中可能要经过树木茂盛或者建筑物较为高大的地区,容易导致GPS信号失锁。信号失锁后IMU利用获得的汽车姿态数据,通过两者的位置差异值和失锁前获得的GPS测量数据,得到失锁过程的测量数据。同时,车轮编码器测得的车辆行驶的距离信息等添加到失锁的测量数据后,记录下全程实时的测量数据。这三部分的结合使得测量车即使信号失锁也能准确的获得测量数据。

1.3 测量系统

激光扫描器和全景数码相机共同组成IP-S2的测量系统。

IP-S2系统中有3台激光扫描器。每台扫描器的系统误差是±35mm,有效距离是30m,数据的更新频率是75Hz。激光扫描器系统能高速准确的获得目标物的三维空间点云数据。测量过程中,车辆一直在移动,借助同步获得的车辆姿态信息,将点云数据可转换到通用的坐标系统中。

全景数码相机是由6台1600(H)X1200(V)像素的CCD摄像机构成的,能对测量车经过的地区进行全景拍。拍摄的影像是加入车辆行驶姿态数据的,获得的数据是符合近景摄影测量要求的。

1.4 计算机及相应软件

计算机及相应软件是对整个测量数据进行记录和处理的系统,是整个测量车中不可或缺的部分。

2、3D移动测量车系统在道路测量中的应用

2.1 IP-S2系统道路测量作业流程

利用IP-S2系统进行道路测量时首先要埋设控制点,进行GPS静态观测和水准的联测,如果在测区拥有较为完善的控制点资料和WGS84转西安80坐标系的参数,这一步可以省略。然后将IP-S2系统与已知的控制点数据进行联测,获得点云数据和全景影像数据。利用联测的控制点数据完成平面坐标转换和高程拟合。最后将得到的点云数据及全景影像数据进行内业成图处理,得到地形图成果和全景影像数据成果。

图3 IP-S2系统道路测量作业流程

2.2 IP-S2系统在道路测量中的应用

传统的道路测量需要投入较大的人力物力并且危险系数很高,容易发生意外。对人员安全和仪器安全都有较高的要求。使用测量车进行测量不仅有效的解决了这些问题,还大大提高了测量效率。测量长达40公里的公路两侧的地形图时,使用测量车仅仅需要3个多小时即可完成,这是传统测量无法比拟的。经检验,测量车的测量精度完全可以达到1:2000的精度。

在道路测量,尤其是城市道路测量中,道路周边的高大建筑物通常使用户无法获得GPS信号,导致信号失锁。因此需要多个系统来组建优势互补的组合导航系统。GPS和IMU系统的组合不但可以很好地解决GPS单独定位时,由于卫星信号被遮拦而造成定位盲区的问题,同时也可以有效抑制IMU定位时的误差累积,极大地提高了车辆动态定位系统的定位精度和可靠性[3,4]。该系统在应用中,由于GPS、IMU和车轮编码器联合作用,使得测量精度达到了一般大比例尺测量的要求。图4为移动测量车系统获得的道路点云数据,图5为移动测量车系统获得的道路全景影像数据。

图4 使用测量车获得的点云数据图5 使用测量车获得的全景影像数据

3、IP-S2系统在道路测量中的不足

3D移动测量车系统并不是完美无缺的,同样存在很多的不足之处。

(1)测量距离较短:IP-S2系统中激光扫描器的有效距离为30米,对于特别宽阔的道路的测量还是束手无策或者可能造成精度降低。

(2)测量精度有待提高:目前移动测量车的测量精度还不是很高的,仅仅能满足1:2000地形图的测图需要,对于高精度的测量还有待改进。

(3)遮挡区测量连续性不够:尽管移动测量车将GPS/GLONASS接收机、IMU(惯性测量单元)、车轮编码器集成在一起,在一定程度上解决了GPS信号失锁时保证测量连续性的问题,但是在建筑比较密集地区或者较长隧道中,长时间的信号失锁还是不可避免地中断测量工作或者使精度降低。

(4)对道路两侧高大的目标物进行测量时,目标物越高,点云越稀疏,精度也会降低,得到的点云数据会有一定程度的失真。

(5)数据冗余度大:移动测量车获得的点云数据和影像数据量是巨大的,数据的处理过程是繁琐复杂的,对数据处理人员的要求是比较高。获得的某些数据是冗余的,不得不通过技术手段将其删除。

4、结论

3D移动测量车系统作为电子测量技术的前沿科学,能够进行快速、较高精度的测量,极大地提高了测量作业效率,能为用户提供更加丰富的测量资料。但该技术仍存在一些缺点,需要在以后进行不断改进,使其能更好地为测量服务。

参考文献:

[1] 丁安民,陈芳,张合兵等.车载移动测量系统在大比例尺测图中的应用[J].河南理工大学学报(自然科学版).2011,30(2):4-7.

[2] 易延光 黄洪斌 车载移动测量系统的构成与应用[J].黑龙江水利.2011,39(3):284-285.

[3] 刘演志,欧海平.车载GPS/DR组合在移动道路测量系统中的应用[J].城市勘测.2010,(2):65-67.

[4] 曾剑生 陈峻峰 谢旭阳. 三维激光测量车技术及其应用[J].科学时代. 2010,(21):108-109.

作者简介:

测量系统范文第7篇

[关键词]参考点、扫描测量、三维光学扫描测量系统

中图分类号:TH74 文献标识码:B 文章编号:1009-914X(2014)18-0374-01

汽车工业是当今世界上最大的制造业之一,随着市场需求的改变,汽车的更新换代速度日趋加快,其设计、制造速度的快慢直接制约着汽车工业的发展,由此而提出的逆向工程在汽车工业中的应用将大大地促进汽车制造业的发展。逆向工程技术可以通过扫描测量获取实物外形坐标点、重建实物的三维数字模型。在此基础上可以方便地进行模型再设计、快速原型制造与快速模具制造等后续工作,从而大大节省研发时间,缩短设计周期。

1、三维光学扫描测量系统工作原理

三维光学扫描测量系统由左右两个高分辨率的工CCD相机和中央光栅投影单元组成,采用结构光测量的方式, 由光栅投影单元将一组具有相位信息的光栅条纹投影到测量工件表面,左右两个相机进行同步的测量, 利用立体相机测量的原理,可以在1 秒时间内准确获得500万到 800万个高密度的三维数据点;自动识别参考点和自动拼接,将不同位置和角度的测量数据对齐在统一的坐标系,获得完整零件的扫描结果。

2、三维光学扫描测量系统扫描测量汽车工件的前期准备

三维光学扫描测量系统通过每次(第一次除外)自动将扫描的数据进行拼合并统一到同一坐标系下,实现完整的工件三维点云数据。因此,为保证单幅扫描的点云能精度较高地拼合在统一的坐标系中,需要对固定参考点提出一定的要求。

2.1 固定参考点的要求

参考点粘贴于被测工件表面或被测工件周围。粘贴参考点的直径大小要合适,必须保证从斜的透视图中能看到参考点的直径范围内至少包含6~10个像素,以便ATOS系统进行识别。在工件的扫描测量过程中,为保证两个CCD镜头的单幅测量能以较小的拼合偏差合并到统一的坐标系中,两个CCD镜头的单幅照片应至少能看见前面已经标识过的3个固定参考点(第一张照片除外);若能看见4个或更多已经标识且不在一条线上的参考点时,扫描测量系统的自动拼合精度会更高,建议最好有4个(或更多)公共参考点,这样精度才会高,否则测量后期误差会很大。

3、扫描测量方式

1)工件在扫描测量范围内。这种扫描测量方式可保证在单幅扫描中能清楚地看见已识别的3个及更多的参考点,容易保证拼合精度。

2)工件尺寸比扫描仪扫描测量范围大,又没有使用Tritop相机。采用这种扫描测量方式时,通常被扫描工件比ATOS扫描仪的扫描测量范围大2~3倍,并要求参考点有较好的分布。从被扫描工件的中部开始向两边扫描测量。

3)工件尺寸大,ATOS扫描仪配合Tritop相机使用。首先通过Tritop照相系统获取参考点坐标值:先拍比例尺和参考点;移开比例尺和编码参考点后用ATOS扫描仪单幅扫描。系统能精确地自动将单幅扫描合并到统一坐标系中,测量精度高。

4) 工件自身遮挡,利用单眼扫描。采用这种扫描方式前需要标定,首先打开投射光源,将白色平板放在标准距离上,调整光强扫描白色平板;然后把设备与白色平板靠近些,再调整光强扫描白色平板;最后把设备与白色平板离远些,再调整光强扫描白色平板,计算,完成标定过程。需要特别注意的是两个CCD相机都要完全看到白色平板,否则不能进行单眼扫描。

4、整车测量思路

对于整车应该采用扫描仪配合Tritop相机来测量。结合我公司三位光学扫描测量系统对扫描对象的要求,采用直径为5mm的参考点。

1)根据汽车对称性,选择较好的一侧(一般是左侧)进行完整测量。汽车左侧是结构较复杂的一侧。测量前先定好哪些特征是完全对称,扫描时要特别留意。

2)为了保证填充参考点质量,在粘贴参考点时要注意避开有特征的区域及一些工件的边缘;参考点数量要尽可能多一些,保证在560mm×420mm范围内有6~9个参考点。

3)测量前先选择贴7个(或者>7个)不同长、宽、高位置的参考点,来保证最后测量坐标统一到车身坐标系。

4)测量过程中对于完全对称的,可完整扫描一侧,另一侧按要求扫描;对于有所区别的对称,应该完整扫描不同的地方。

5)测量完,认真检查点云文件的完整性。将测量好的数据进行三角化处理。

5、结束语

测量系统范文第8篇

关键词:仿真摄影测量系统 摄影测量 信息技术 职业教育

中图分类号:P208 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2016)10(b)-0130-02

1 摄影测量专业介绍

1.1 专业简介

摄影测量学的主要任务是利用各种影像信息测制各种比例尺的地形图并建立地形数据库,为各种地理信息系统(GIS)和土地信息系统(LIS)提供基础数据,提取客观世界中各种目标对象的几何与物理特征信息,以便应用计算机进行国土整治、环境保护与检测、灾害预报与防治、城市规划与市政管理等工作,从而为人们认识自然和改造自然提供科学的技术和方法,为国家和部门的重大决策和社会可持续发展提供科学依据和决策保障。

1.2 专业特色

摄影测量专业基于理论与实践教学相结合的原则,培养具有扎实的成像几何与影像信息的基本理论基础,具备航空和卫星影像数据处理、分析和解译能力的专业人才,以满足诸多领域(包括土木工程勘察、国土资源调查、自然灾害与环境监测及区域可持续发展规划等)对摄影测量与遥感技术日益增长的需求。

2 职业院校摄影测量专业发展现状

摄影测量学专业性很强,其中用到的飞机和航摄仪等昂贵仪器,学生毕业时都无法接触,以至于学生在学习中理论与实践无法结合。这也与现在提倡的培养技能型人才的教学目标相冲突,加之目前职业院校的学生在学习中存在许多问题,对实际操作的记忆优于对教材的记忆、机械记忆优于逻辑思维记忆。要想加强教学的针对性,提高教学的实效性,让学生在学校就能全面地接触摄影测量技术过程就显得尤为重要。针对职业院校摄影测量专业的教学现状,建立一个仿真摄影测量系统,即在室内完全模拟摄影测量技术的全部作业过程,应用现代化信息技术,全面提高现代化信息技术在教育管理和教学实践中的应用水平。

3 仿真摄影测量系统简介

仿真摄影测量系统是一套可以从数据获取到数据处理,完成数字摄影测量室内作业的所有软、硬件构成的系统。(1)硬件组成。仿真摄影测量系统的硬件主要由数字摄影测量工作站的硬件、沙盘模型及相机等组成。其中数字摄影测量工作站包含计算机及其外部设备。①模拟测绘航空摄影沙盘模型;②模拟测绘航空摄影轨道及配件;③测绘相机及配件;④计算机:工作站计算机配备双显示器;⑤立体观测装置:配备闪闭式液晶眼镜和振光眼镜;⑥操作控制设备:手轮、脚盘和鼠标等。(2)软件组成及主要功能。仿真摄影测量系统的软件由四维航空影像预处理软件、四维数字空中三角测量系统软件、JX4G数字摄影测量工作站软件以及超真自然真三维地理信息系统软件组成。①四维航空影像预处理软件主要包括航线设计、畸变差校正、质量检查、匀光匀色;②四维数字空中三角测量系统软件主要包括影像处理、内定向、选点、构建自由网、平差及检测;③JX4G数字摄影测量工作站软件包括航空影像、单模行、矢量测图、DEM制作、正射影像;④超真自然真三维地理信息系统软件包括三维全景图、三维侧视图。

4 仿真摄影测量系统在航测教学过程中的应用

4.1 仿真摄影测量系统在航空摄影教学中的应用

仿真摄影测量系统模拟真实的航空摄影。我国的航空摄影单位常用的是中国的运-5运输机和德国的徕卡ADS80相机,成本极高,学生在校期间不可能接触真实的生产过程,导致学生工作时没有任何实操经验,无法胜任具体工作。针对这种现象,在设计中我将实验室的地面设置成具有多地形要素的沙盘;在天花板上安装交错的滑道,模拟真实航空摄影的航线;将单反相机佳能5DⅡ的曝光系统改装为自动曝光系统并安装在模型飞机上,模拟真实的飞机和航摄仪;将模型飞机挂在天花板的滑道上模拟真实的航空摄影。这套设备的成本和真实航空摄影相比低很多,但是完全模拟了真实的航空摄影流程,学生在实验室中不仅可以全面地了解航空摄影,还可以直观地感受到毕业后的工作环境。

4.2 仿真摄影测量系统在摄影测量外业教学中的应用

航空摄影测量外业主要包括像片控制测量和像片调绘两大项内容。它是为了保证航空摄影测量内业加密或测图的需要,在野外实地进行的摄影测量工作。航空摄影模块获取航空影像之后,就要进行航空摄影测量外业工作,因为职业院校学生人数多,年龄小,在校外进行航测外业实习存在很大的安全隐患,所以在设计中,地面沙盘完全仿造中国的地物地貌,在实验室中可以模拟进行野外控制测量选点,并进行数据采集。在像片调绘方面,沙盘上的地物可以进行随意的安装和拆卸。

4.3 仿真摄影测量系统在“4D”产品获取教学中的应用

航空摄影测量技术可以根据用图的需要,生产出各种测绘产品,如我们常见的“4D”产品,即:DEM(数字高程模型)、DOM(数字正射影像图)、DLG(数字线划图)、DRG(数字栅格地图)。另外还有立体景观图、立体透视图、各种工程设计所需的三维信息以及各种信息系统和数据库所需的空间信息等测绘产品。

在航空摄影测量内业模块设计中,仿真摄影测量系统拥有全套的解析摄影测量软件和数字摄影测量软件,如自动空中三角测量系统TG_AT、像片纠正软件ERDAS以及立体测图软件JX-4G全数字摄影测量工作站,最终生成4D产品,数字摄影测量系统可以进行正射影像纠正和镶嵌、影像修补、任意影像的无缝镶嵌,此外将数字正射影像图与数字高程模型叠加,可生成沙盘的三维景观。

5 信息技术趋势下仿真摄影测量系统的重要性

在项目引领、任务驱动的教学模式转变之际,我们模拟真实的生产流程,建立仿真摄影测量系统,以更好地配合新的教学模式。同时,通过多媒体教程与课件,学生能在相对缩短的在校学习期间学到更多专业知识并掌握更多的实际操作技能,能更好地适应行业生产,能最大程度扩大就业面,增强学生就业竞争力。

在调研、收集资料和授课经验基础上,计划通过已有的仪器设备,设计制作仿真摄影测量系统,力求使课程目标明确,针对性强,操作简单,并且对于实习中可能出现的问题进行有针对性的讲解,传授解决方法,最终使学生对航空摄影测量技术的生产流程熟悉精通。

6 结语

“国务院关于大力发展职业教育的决定”中指出:进一步深化教育教学改革。根据市场和社会需要,不断更新教学内容,改进教学方法;加强职业院校学生实践能力和职业技能的培养。高度重视实践和实训环节的教学。职业院校继续坚持靠人才办校、靠特色强校、靠能力兴校的办学思想,进一步完善院校的发展战略规划、学科建设和队伍建设规划、校园和基础能力建设规划,切实把科学发展观的要求转化为正确的办学方向、办学理念、发展思路和改革举措,提高办学质量,建设和谐校园,促进科学发展。

摄影测量与遥感学专家李德仁院士曾经说过,要想让学生做出成绩,必须带领学生到科技的前沿去钻研。建立仿真z影测量系统,将摄影测量技术搬进中等职业教育的课堂,对特色职业教育的发展具有深远的意义。

参考文献

[1] 王春祥.航空摄影测量学[M].郑州:黄河水利出版社,2011:4-5.

[2] 王树根.摄影测量原理与应用[M].武汉:武汉大学出版社,2009:345-346.

测量系统范文第9篇

关键字:GPS定位系统公路工程控制测量应用

GPs全球定位系统作为新形式测量系统,已广泛用于大地测量、工程测量、航空摄影测量以及地形测量等各个方面。GPs全球定位系统(Global Positioning System)在公路工程测量中的应用,在最近的两年得到了迅速推广,这主要依赖于GPS系统可以向全球任何用户全天候地连续提供高精度的三维坐标、三维速度和时间信息等技术参数。

GPs全球定位系统由空间卫星群和地面监控系统两大部分组成,除此之外,测量用户当然还应有卫星接收设备。

1空间卫星群GPS的空间卫星群由24颗高约207Y公里的GPs卫星群组成,并均匀分布在6个轨道面上,各平面之间交角为600,轨道和地球赤道的倾角为550,卫星的轨道运行周期为11小时58分,这样可以保证在任何时间和任何地点地平线以上可以接收4到11颗GPs卫星发送出的信号。

2 GPs的地面控制系统GPS的地面控制系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站,主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时还对卫星进行控制,向卫星指令,调度备用卫星等。监控站的作用是接收卫星信号,监测卫星工作状态。注入站的作用是将主控站计算的数据注入到卫星中去。GPs地面控制系统主要设立在大西洋、印度洋、太平洋和美国本土。

3 GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机、气象仪器等组成,其作用是接收GPs卫星发出的信号,利用信号进行导航定位等。

一.GPS测量的技术特点

相对于常规的测量方法来讲,GPs测量有以下特点:

1、测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPs这一特点,使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔,以使接收GPS卫星信号不受干扰。

2、定位精度高。一般双频GPs接收机基线解精度为5mm+1ppm,而红外仪标称精度为5mm+Sppm,GPS测量精度与红外仪相当,但随着距离的增长,GPs测量优越性愈加突出。大量实验证明,在小于50公里的基线上,其相对定位精度可达12×10-6,而在100~500公里的基线上可达10-6-10-7。

3、观测时间短。在小于20公里的短基线上,快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。

4、提供三维坐标。GPs测量在精确测定观测站平面位置的同时,可以精确测定观测站的大地高程。

5、操作简便。GPs测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器、量取仪器高和监视仪器的工作状态,而其它观测工作如卫星的捕获,跟踪观测等均由仪器自动完成。

6、全天候作业。GPS观测可在任何地点,任何时间连续地进行,一般不受天气状况的影响。

二,gps系统在实际测量工作中的应用

公路工程的测量主要应用了Gps的两大功能:静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息,确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统,把已知的三维坐标点位,实地放样地面上。2002年在省道豫04线和尉氏 通许段48公里的中线测量和国道310线郑汴高速连接线11.8公里的控制测量中推广使用了静态功能这一技术。 据公路工程勘察设计院有关专家介绍,经过多次的复测验证,Gps技术定线测量的精度可以完全满足公路勘察设计和公路建设的精度要求。 1、大地测量法 主要采用大地测量仪器如经纬仪、全站仪、测距仪等。在公路测量中采用测边网,高程采用测距三角高程,按照观测技术要求进行施测。 2、Gps静态测量法 G ps静态测量法就是根据制定的观测方案,将三台接收机安置在待定点(a2,c1,c2,c3)上同时接收卫星信号,直至将所有环路观测完毕。

3、大地测量法与Gprs量法结果比较

由于两种测量方法本身的测量误差和坐标转换数学模型误差以及在平差计算中观测量权配置等因素引起两种测量方法的结果存在一定的差值,由于其三维坐标差值均小于±10mm,因此可以满足公路的测量精度要求。 4、Gps的动态测量(rtk)新建工程的应用

改线段周围地势起伏较大,大范围的密林、密灌地使通视较为困难,而规范对附合导线长、闭合导线长及结点导线间长度等有严格规定,这样,导线附合或闭合长度和结点导线结点间距等指标都有严格规定,这种要求一般在实际作业中难以达到,往往出现超规范作业。

三、GPS在公路工程的控制测量上的发展前景:

公路工程的测量主要应用了GPS的两大功能:静态功能和动态功能。静态功能是通过接收到的卫星信息,确定地面某点的三维坐标;动态功能是通过卫星系统,把已知的三维坐标点位,实地放样地面上。通过以上对GPs测量的应用事例的探讨,可以看出GPs在公路工程的控制测量上具有很大的发展前景:

1、GPS作业有着极高的精度。它的作业不受环境和距离限制,非常适合于地形条件困难地区、局部重点工程地区等。

2、GPS测量可以大大提高工作及成果质量。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术、计算机技术控制,自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。

3、GPSRTK技术将彻底改变公路测量模式。RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线、桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样、中桩测量、点位测量等。

4、GPS测量可以极大地降低劳动作业强度,减少野外砍伐工作量,提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。

测量系统范文第10篇

关键词: 城市规划; 测量放样 全球定位系统 RTK测量系统

1 RTK 技术概述

(RTK)测量系统, 是GPS测量技术与数据传输技术的结合, 是GPS 测量技术中的一个新突破。RTK测量技术是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量技术, 其基本思想是: 在基准站上设置1 台GPS 接收机, 对所有可见GPS卫星进行连续地观测, 并将其观测数据通过无线电传输设备,实时地发送给用户观测站。在用户站上, GPS 接收机在接收GPS 卫星信号的同时, 通过无线电接收设备, 接收基准站传输的观测数据, 然后根据相对定位原理, 实时地解算整周模糊度未知数并计算显示用户站的三维坐标及其精度。通过实时计算的定位结果, 便可监测基准站与用户站观测成果的质量和解算结果的收敛情况, 实时地判定解算结果是否成功, 从而减少冗余观测量, 缩短观测时间。

2 RTK 技术在城市规划测量中应用

2.1 控制测量

城市控制网具有控制面积大、精度高、使用频繁等特点, 城市Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级导线大多位于地面, 随着城市建设的飞速发展,这些点常被破坏, 影响了工程测量的进度, 如何快速精确地提供控制点, 直接影响工作的效率。常规控制测量如导线测量, 要求点间通视, 费工费时, 且精度不均匀。GPS 静态测量, 点间不需通视且精度高, 但需事后进行数据处理, 不能实时知道定位结果, 如内业发现精度不符合要求则必须返工。应用RTK技术将无论是在作业精度, 还是作业效率上都具有明显的优势。

自引入RTK 测量技术以来, 作者多次对市区原GPS 点及I、II 级导线点进行检验, 其部分检验值较差见表1。

表 1 部分检验较差表

从表1 可以看出, RTK 测量的同一点位相对于静态GPS观测点基本上是一致的, 其坐标差值较小;而对于常规仪器观测的I、II 级导线来说有部分相差较大, 这也可能是常规测量的误差积累所引起的。由此可见, RTK技术可用于常规的控制测量, 它将对传统逐级布网的理念予以更新。

2.2 规划道路中线放线

RTK测量技术用于市政道路中线放样, 放样工作一人也可完成。将线路参数如线路起终点坐标、曲线转角、半径等输入RTK 的外业控制器, 即可放样。放样方法灵活, 即能按桩号也可按坐标放样, 并可以随时互换。放样时屏幕上有箭头指示偏移量和偏移方位, 便于前后左右移动, 直到误差小于设定的为止。

2.3 用地测量

在建设用地勘测定界测量中, RTK 技术可实时地测定界址点坐标, 确定土地使用界限范围, 计算用地面积, 在土地分类及权属调查时, 应用RTK 技术可实时测量权属界限、土地分类修测, 提高了测量速度和精度。

2.4 建筑物规划放线

规划放线既要满足城市规划条件要求, 又要满足建筑物本身的几何关系, 放样精度要求较高, 同时要求工期紧, 作者曾对某小区采用GPSRTK 仪器进行放样, 该小区场地平整, 视野开阔, 有规划建筑12 栋, 在放样的同时, 使用Topcon 全站仪进行检测, 检查结果如表2:

表2 点位、高程检测精度统计表

点位中误差m=0.010, 高程中误差m=0.013.计算公式:m=±([vv]2/n), v, V 分别为点位和高程较差;n 为检查点数。

从以上数据分析表明, RTK 测量结果与全站仪测量结果互差均在厘米级, 其中点位较差最大2.6cm, 高程较差最大为3.2cm, 点位中误差为0.01m, 高程中误差0.013m, 完全满足测量放线的精度要求, 因此, 使用GPSRTK 进行规划放线, 在场地条件好, 保证点位精度收敛高的情况下, 能满足规划放线要求。

3 结论

RTK在城市规划测量中有着广泛的运用,比传统的测量仪器有着省时省工且精度高等特点,但其在碎部测量中的应用还是有一定的限制。在进行测量时,主要注意事项是基准站选择要在比较中心、位置空旷开阔的至高点上,且周围无磁场的影响,这样流动站接收的信号好。宜用双频接收机连接支架观测。

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