无线电基本原理范文

导语：如何才能写好一篇无线电基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词： 无线电力传输技术 电磁感应 射频 原理与应用前景

1.引言

自17世纪人类发现如何发电后就用金属电线来四处传输电力。时至今日，供电网、高压线已遍布全球的角角落落。在工作和生活中，越来越多的电器给我们带来极大便捷的同时，不知不觉各种“理不清”的电源线、数据线带来的困扰也与日俱增。不过，这些年的科技发展表明，在无线数据传输技术日益普及之时，科学家对无线电力传输（Wireless Power Transmission，WPT）的研究也有了很大突破，从某种意义上来讲，无线电力传输也不再是幻想――在未来的生活中摆脱那些纷乱的电源线已成为可能。

2.无线电力传输的发展历史

19世纪末被誉为“迎来电力时代的天才”的名尼古拉・特斯拉（Nikola Tesla，1856―1943）在电气与无线电技术方面作出了突出贡献。他1881年发现了旋转磁场原理，并用于制造感应电动机；1888年发明多相交流传输及配电系统；1889―1890年制成赫兹振荡器；1891年发明高频变压器（特斯拉线圈），现仍广泛用于无线电、电视机及其他电子设备。他曾致力于研究无线传输信号及能量的可能性，并在1899年演示了不用导线采用高频电流的电动机，但由于效率低和对安全方面的担忧，无线电力传输的技术无突破性进展［1］。1901―1905年在纽约附近的长岛建造Wardenclyffe塔，是一座复杂的电磁振荡器，设想它将能够把电力输送到世界上任何一个角落，特斯拉利用此塔实现地球与电离层共振。

2001年5月，法国国家科学研究中心的皮格努莱特，利用微波无线传输电能点亮40m外一个200W的灯泡。其后，2003年在岛上建造的10kW试验型微波输电装置，已开始以2.45GHz频率向接近1km的格朗巴桑村进行点对点无线供电。

2005年，香港城市大学电子工程学系教授许树源成功研制出“无线电池充电平台”，但其使用时仍然要将产品与充电器接触。

2006年10月，日本展出了无线电力传输系统。此系统输出端电力为7V、400mA，收发线圈间距为4mm时，输电效率最大为50%，用于手机快速充电。

2007年6月，美国麻省理工学院的物理学助理教授马林・索尔贾希克研究团队实现了在短距离内的无线电力传输。他们给一个直径60厘米的线圈通电，6英尺（约1.83米）之外连接在另一个线圈上的60瓦的灯泡被点亮了。这种马林称之为“WiTricity”技术的原理是“磁耦合共振”。

2008年9月，北美电力研讨会的论文显示，他们已经在美国内华达州的雷电实验室成功地将800W电力用无线的方式传输到5m远的距离。

2009年10月，日本奈良市针对充电式混合动力巴士进行了无线充电实验。供电线圈埋入充电台的混凝土中，汽车驶上充电台，将车载线圈对准供电线圈就能开始充电。

3.无线电力传输的基本原理

3.1电磁感应――短程传输

电磁感应现象是电磁学中最重大的发现之一，它显示了电、磁现象之间的相互联系与转化。电磁感应是电磁学中的基本原理，变压器就是利用电磁感应的基本原理进行工作的。利用电磁感应进行短程电力传输的基本原理如图1所示，发射线圈L1和接收线圈L2之间利用磁耦合来传递能量。若线圈L1中通已交变电流，该电流将在周围介质中形成一个交变磁场，线圈L2中产生的感应电势可供电给移动设备或者给电池充电。

3.2电磁耦合共振――中程传输

中程无线电力传输方式是以电磁波“射频”或者非辐射性谐振“磁耦合”等形式将电能进行传输。它基于电磁共振耦合原理，利用非辐射磁场实现电力高效传输。在电子学的理论中，当交变电流通过导体，导体的周围会形成交变的电磁场，称为电磁波。在电磁波的频率低于100khz时，电磁波就会被地表吸收，不能形成有效的传输，当电磁波频率高于100khz时，电磁波便可以在空气中传播，并且经大气层外缘的电离层反射，形成较远距离传输能力，人们把具有较远距离传输能力的高频电磁波称为射频（即：RF）。将电信息源（模拟或者数字）用高频电流进行调制（调幅或者调频），形成射频信号后，经过天线发射到空中；较远的距离将射频信号接收后需要进行反调制，再还原成电信息源，这一过程称为无线传输。中程传输是利用电磁波损失小的天线技术，并借助二极管、非接触IC卡、无线电子标签，等等，实现效率较高的无线电力传输。

具体来说，整个装置包含两个线圈，每一个线圈都是一个自振系统。其中一个是发射装置，与能量相连，它并不向外发射电磁波，而是利用振荡器产生高频振荡电流，通过发射线圈向外发射电磁波，在周围形成一个非辐射磁场，即将电能转化为磁场。当接收装置的固有频率与收到的电磁波频率相同时，接收电路中产生的振荡电流最强，完成磁场到电能的转换，从而实现电能的高效传输。图2是一个典型的利用电磁共振来实现无线电力传输的系统方案。电磁波的频率越高其向空间辐射的能量就越大，传输效率就越高。

3.3微波/激光――远程传输

理论上讲，无线电波的波长越短，其定向性越好，弥散就越小。所以，可以利用微波或激光形式来实现电能的远程传输，这对于新能源的开发利用、解决未来能源短缺问题也有着重要意义。1968年，美国工程师彼得格拉提出了空间太阳能发电（Space Solar Power，SSP）的概念。其构想是在地球外层空间建立太能能发电基地，通过微波将电能送回地球。

4.无线电力技术的应用前景

无线电力传输作为一种先进的技术一般应用于特殊的场合，具有广泛的应用前景。

4.1给一些难以架设线路或危险的地区供应电能

高山、森林、沙漠、海岛等地的台站经常遇到架设电力线路困难的问题，而工作在这些地方的边防哨所、无线电导航台、卫星监控站、天文观测点等需要生活和工作用电，无线输电可补充电力不足。此外，无线输电技术还可以给游牧等分散区村落无变压器供电和给用于开采放射性矿物、伐木的机器人供电。

4.2解决地面太阳能电站、水电站、风力电站、原子能电站的电能输送问题

我国的新疆、、青海等地降雨量少、日照充足且存在大片荒芜土地，南方部分地区水力、风力资源丰富，这些地区有利于建造地面太阳能发电站或水电站、风力电站。可是，这些地区人烟稀少、地形复杂，在崇山峻岭之中难以架设线路，这时无线输电技术就有了用武之地。采用无线输电技术，还可以把核电站建在沙漠、荒岛等地。这样一方面便于埋葬核废料，另一方面当电站运行发生故障时也可以避免对周围动植物的大量伤害和耕地的污染。

4.3传送卫星太阳能电站的电能

所谓卫星太阳能电站，就是用运载火箭或航天飞机将太阳能电池板或太阳能聚光镜等材料发送到赤道上空35800km的地球静止同步轨道上。在太空的太阳光线没有地球大气层的影响，辐射能量十分稳定，是“取之不尽”的洁净能源。并且一年中有99%的时间是白天，其利用效率比地面上要高出6―15倍［3］。在那里利用太阳能电池板把阳光直接转变为电能，或者用太阳能聚光镜把阳光汇聚起来作为热源，像地面热电厂一样发电。这样产生的电能供给微波源或激光器，然后采用无线输电技术将大功率电磁射束发送至地面，接收到的微波能量经整流器后变成直流电，由变、配电设施供给用户。

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4.4无接点充电插座

随着无线电力技术的发展，一些小型用电设备已经实现了无线供电。如：电动牙刷、“免电池”无线鼠标、无线供电“膜片”/“垫”等。无线供电“膜片”/“垫”是一种家用电器无线供电方式，用一片图书大小的柔软塑料膜片就可对家电进行无线供电，可为圣诞树上的LED、装饰灯、鱼缸水中的灯泡、小型电机、手机、MP3、随身听、温度传感器、助听器、汽车零部件、甚至是植入式医疗器件等供电。

4.5给以微波发动机推进的交通运输工具供电

现在大部分交通运输工具燃烧石油产品，其发动机叫做柴油发动机、汽油发动机等。与此类比，以微波作为能源推进的发动机叫做微波发动机。微波是工作频率在0.3―300GHz的电磁波，不能直接用它来驱动电动机，因为要设计出在如此高的频率下工作的发动机非常困难。如果思路加以改变，把微波能量转变为直流电流的整流器，那么微波就可以直接作为交通工具的能源了。煤、石油、天然气的存储量有限，而日消耗量巨大，总有耗尽之日，到那时卫星太阳能电站可望成为能源供给的主干，通过无线输电技术就可以直接把微波能量输给交通运输工具。

4.6在月球和地球之间架起能量之桥

世界人口的不断增长和地球资源的日益耗尽，太阳系中其他星球的开发利用是人类一直以来的夙愿。月球是地球的天然卫星，其上资源丰富，地域辽阔，是首先要开发的星体。未来人类对月球的利用主要是移民和资源获取。月球的土壤里富含SiO2，是制造太阳能电池的原料。如果先在月球上建立起工厂，然后把太阳能电站直接建在月球上，比起建在地球静止同步轨道上要容易些，借助于微波束或激光束把电能发送到地球。

5.结语

随着无线电力传输技术的不断发展与成熟，不但使人们未来的生活有望摆脱手机、相机、笔记本电脑等移动设备电源线的束缚，享受在机场、车站、酒店多种场所提供的无线电力，而且可用于一些特殊场合，如人体植入仪器如心脏起搏器等的输电问题、新能源（电动）汽车、低轨道军用卫星、太阳能卫星发电站等。在世界经济迅速发展的今天，节能和新的、可再生能源的开发是摆在能源工作者面前的首要问题。太阳能是取之不尽、用之不竭的干净能源。除核能、地热能和潮汐能之外，地球上的所有能源都来自太阳，建造卫星太阳能电站是解决人类能源危机的重要途径。要将相对地球静止的同步轨道上的电能输送的地面，无线输电技术将发挥至关重要的作用。从长远来看，该技术具有潜在的广泛应用前景。但是，每一种无线传输方式，都有一系列问题需要解决，如电能传输效率问题，电力公司如何收费和计费，能量传输所产生的电磁波是否对人体健康带来危害，等等。不管怎样，一旦这项技术能够普及，就会给人们的生活带来巨大的便利。

参考文献:

［1］白明侠，黄昭.无线电力传输的历史发展及应用［J］.湘南学院学报，2010，31，（5）：51-53.

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关键词：水工环；地质勘察；GPS-RTK；技术应用；

1.水工环地质的概述

水工环地质调查和研究与人类的生存有着密切的关系，特别是在全球环境变化和被社会经济环境可持续发展的推崇的大背景之下，各国都将其引入更广阔的空间。伴随着不断变化和发展的全球经济、资源、环境，各国对地质调查工作的方向和部署都进行了调整，相对的，发生巨大变化的还有水工环地质调查研究的内容。水文地质、工程地质、环境地质的界限在传统意义上被打破，现在发展的趋势就是对水工环一体化的研究，它的服务领域越来越广泛，信息量大、功能多样的态势不断出现，环境地质学日益突显其重要性。

2.水工环地质的应用范围

在改革开放以后，人类对于自身行为要促使其进行反思，终于认识到，只有协调人和自然的关系，共荣共存才能实现。水工环地质工作新要求的提出，是要对可持续的发展的科学发展观进行全面协调。随着不断加快的全球城市化进程，城市建设和规划中的地质调查评价工作也逐渐成为了一项重要的工作。当前，逐渐形成水工环地质研究的重要领域之一就是其中的城市环境污染防治和监测、土地利用规划、工程地质灾害调查和风险评价、垃圾填埋地质调查等。

3.GPS RTK的基本原理

3.1 GPS的基本原理

从地面把无线电信号发射台搬到卫星上，针对一个卫星导航定位系统进行组成，对无线电测距交会原理进行有效的应用，就可以对卫星的位置用3个以上的地面未知点进行交会，相反的，对于地面未知点的位置，就可以利用3颗以上卫星的已知空间位置进行交会，这就是GPS卫星定位的基本原理。实时动态测量的基本工作方法是，安置1台GPS接收机在基准站，连续观测所有课件的GPS卫星，并且通过无线电传输设备把它的观测数据对用户的观测展进行实时地发送。在观测站上，GPS卫星信号在被GPS接受机接收的同时，对接收基准站的观测数据和转换参数通过无线电接收设备进行传输，然后把GPS原理相对定位作为依据，对相对基准站的基线向量进行及时的解算，对基准站的WGS―84坐标进行解算；再通过预设的WGS―84坐标系和地方坐标系的转换参数，对用户需要的三维坐标及精度进行实时地计算并且进行显示。

3.2 RTK的基本原理

实时动态(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，RTK测量系统一般由以下三部分组成：GPS 接收设备、数据传输设备、软件系统。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，因此可以提高生产效率。

4应用实例

GPS RTK技术经过多年的发展，已经证明了具有多方面的用途。这些应用包括在水文地质方面可以用于浅部地下环境调查；在工程地质勘察方面可用于调查地下埋藏物、隧道、岩溶等方面等。

区域水文地质调查

某一特定地层雷达反射图像特征的产生平均的总和就是我们所定义的雷达相图，指的是雷达剖面资料上肉眼可见的反射波的组合形式的不同。雷达资料观测中，对雷达响应并产生特征效应的就是地质体的构造和结构特征造成的影响。雷达相图元素就是这些特征效应的名称。从1990年以来，荷兰TNO应用地学研究所在荷兰30多个适合于GPS调查试验的点上作了测量，用于评价GPS对不同水文地质目标成像和描述目标特征的可能性。

5. GPS RTK技术在水工环地质勘察中的优点

5.1作业效率高，在普通的地形地势下，高质量的RTK设站对5km半径的测区进行测量只需要一次，和传统测量相比，其所需的控制点数量和测量仪器的“搬站”次数大大减少，操作只需要一个人，1.2s是每个放样点仅需要停留的时间，在这个时间内就可以完成作业。

5.2满足定位精度，只要满足所有对RTK的基本工作条件，就不存在偏差，在一定的作业半径范围内（一般为5km），RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级，且不存在误差积累。

5.3全天候作业，RTK技术不要求两点间满足光学通视，只需要对 “电磁波通视和对空通视的要求”进行满足，所以和传统测量相比，受阻因素比较少的RTK技术作业，作业几乎是可以进行全天候的。

5.4 RTK作业自动化、集成化程度高，对于各种测绘外业RTK都可以胜任。高效手持操作手簿要在流动站中尽心配备，多种测绘功能在内置专业软件中都可以自动实现，对人为误差也可以有所减少，对作业精度也有了保证。

6. 结束语

GPS RTK技术已为测量界普遍地接受，并得到越来越广泛的应用，在水工环地质中对GPS RTK技术的采用，已经得到了很好验证，可以一步到位外业的测量，节省了很多不必要的中间环节，对外业工作量进行最大限度地减少，从而缩短整个测量工期，提高工作效率。同时，简化外业工序和迅速完成也可以使所有的后续专业工序更快的完成。

参考文献：

【1】付丽莉.浅析水工环地质勘察中的技术应用[J].华章2010，（11）.

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目前，院校的理论教学大多涵盖有相应的实验实习教学，随着电子设备水平的不断提高，学生学习内容日益丰富，学习者的任职教育标准逐步提高，教学实践与实习设备的矛盾越来越突出。一方面，理论和原理知识繁杂抽象、难于理解掌握，另一方面，设备、装备的掌握使用又建立在理论知识的理解基础上，然而由于种种原因，实验实习设备和实践装备短时期又难于配备齐全，无可避免地影响了教学计划的全面实施。因此，探索缺少实验实习设备情况下的教学措施和方法尤为重要。

2.指导原则

要合理开展实验实习设备不足情况下的理论教学，既要把握实践教学的宗旨，合理分配理论、实践教学的课时比例。理论教学是主体，实践教学是基础理论的实际应用，要明确二者的主次地位。又要保证教学质量和良好的经济效益。教学手段和方法要得当，确保教学任务的顺利完成，又要能使有限的教学经费取得良好的效益。

针对院校理论教学演示环节的现状，切实结合教学需求和学生学习状况，正确处理好理论教学和演示环节的主次作用，全面合理开发虚拟实验系统，要着重把握以下方面。

一是虚拟教学要贴近教学，针对教学实际需求。虚拟实验系统要实现理论学习的主要演示功能，满足教学和实习的实践需求。虚拟实验系统的开发应该将相关演示功能展现出来，体现教学需求相关操作和知识。二是虚拟教学要设计合理，功能完善。虚拟实验系统虽然通过软件编程模拟实际的功能，但要充分考虑理论知识的代表性实验环节和设备使用的具体条件，虚拟仿真模型的建立要贴近设备实际。三是虚拟教学要满足任职需要，全面提升学生素质。虚拟实验仿真系统开发不能仅限于实现单一功能，应该结合实际开发相应系统的训练程序，要满足任职需要，促使学生得到全面的训练。再者，虚拟实验系统要在教学实践中进一步充实完善。

电子设备更新速度较快，设计开发人员的技术水准逐步提高，学生在使用过程中会提出一些问题和建议，虚拟仿真系统针对某一教学需求开发，必须在使用中不断更新完善，需要留有一定的扩展接口，为类似的教学训练提供通用平台，既要增加新功能，新模块，又要提高系统的通用性和推广性。一个项目的成功研制，要为以后研制其他类型的虚拟实验系统提供技术储备，以便推广至其他类型的教学需求，提高其通用价值。

3.无线电虚拟实验系统设计

3.1 设计目的

通信设备教学是培养通信人才的重要教学内容，是将原理知识与设备操作相结合的过程。通信设备水平在不断提高，新装备新技术的掌握，很大程度上取决于基础理论知识的学习。电工无线电原理是无线电设备课程的理论基础，涉及到电子元件、微机原理、电路分析、通信原理等方面，理论性强，复杂抽象，学生掌握难度较大。因此，建设机载无线电虚拟实验系统能够解决教学实践与理论知识的矛盾，方便学生的理论学习，而且能够节省大量的训练经费，达到高效节省的目的。

3.2 设计方案

无线电虚拟实验系统，是研究为适应无线电原理及设备教学而构建的模拟实验系统，必须围绕相关原理讲解及设备使用，满足不同期班、不同层次的教学需求。首先要准确定位，全面合理确定设计内容。以无线电课程的教学内容为主体，涵盖相关原理、设备教学的全部内容，包括无线电元器件、电路分析、电子线路、通信相关理论等，仿真原理的主要工作过程，演示工作波形。其次要主次分明，原理和设备的比重合理分配。以基本原理为主线，围绕无线电设备的使用，科学分配二者的比例。以原理知识作为基础，无线电设备内容作为核心和学习重点，贯彻设备的使用为目的的宗旨。再者要针对教学对象特点，适合本院校学生使用。结合本院校学员的知识层次和培训计划，针对其特点，设定合适的难度、深度，既要演示相关的理论、设备工作波形图，又要适合学生学习掌握。

无线电虚拟实验系统主要包括无线电虚拟实验系统基本架构、系统软件两部分的内容。无线电虚拟实验系统软件是该系统的主要部分，利用面向对象、虚拟仪器等技术手段，完成无线电虚拟实验系统软件的设计，主要功能包括：基本无线电原理、电台通信原理的虚拟演示等。

从无线电设备的教学目的出发，设计无线电虚拟实验系统，密切结合无线电设备相关的理论教学内容，以虚拟仪器为基础，采用实用的基于PC的数据采集（DAQ）技术，开发系统及虚拟检测软件，以微机和局域网为基础构成虚拟仪器实验系统。采用LabVIEW或CVI软件为开发平台，根据相关需求设计仪器的测试功能，代替常规的仪器，如函数发生器、示波器、万用表等，又能扩展成数字万用表、温度计、频谱分析仪或逻辑分析仪等不同的仪器仪表。通过开发系统软件来控制整个DAQ系统，完成采集原始数据、分析数据、输出结果等流程，实现对相关电路、器件、设备等的虚拟测试演示，以微机和局域网构成硬件环境，建成虚拟仪器实验系统。

系统建成后将配置多部虚拟实验系统终端，可以辅助无线电设备课的理论教学，教师可以通过多媒体演示实例并讲解其原理，代替实际仪器下的原理演示，提高学生对抽象理论的理解和掌握，能够充分满足通信专业的无线电理论教学需求，增强生动性、提高教学效果。

3.3 使用分析

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关键词：工程测量 GPS 技术研究

中图分类号：TB22 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0034-02

GPS―RTK具有全天候、无需通视、定位精度高、测量时间短等优点，全站仪具有快速、高效、准确、轻便的特点。两者在测量领域都具有广泛的应用前景。RTK与全站仪联合数据采集，集合了两种测量方法的优点，减轻了测绘人员的工作强度，提高了效率和测绘精度，尤其在地形复杂的区域，联合数据采集更显示了不可替代的优越性。

本文介绍了大连市某镇土地整理项目中采用RTK与全站仪进行工程测量的应用情况。

1 RTK与全站仪数据采集基本原理

1.1 GPS-RTK工作原理

GPS―RTK技术即实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法，它分为两类：差分法和修正法。差分法是将基准站采集的载波相位发送给用户，进行求差解算坐标；修正法是将准站载波相位修正值发送给用户，改正用户接收到的载波相位。基准站实时地将测量的载波相位观测值、伪距观测值、基准站坐标等用无线电传送给运动中的流动站，流动站通过无线电接收基准站发射的信息，将载波相位观测值实时进行差分处理，得到基准站和流动站坐标差X、Y、H。坐标差加上基准站坐标得到每个点的WGS-84坐标，通过坐标转换参数转换得出流动站每个点的平面坐标X，Y和海拔高H。RTK工作原理见图1所示。

基准站和流动站同时接收到5颗或5颗以上卫星信号以及基准站发出的差分信号；基准站和流动站要连续接收卫星信号以及流动站能接基准站发出的差分信号。即移动站迁站过程中不能关机、不能失锁，否则RTK须重新初始化；基准站要选在地势较高，交通方便，周围无高度角超过10°的障碍物，有利于卫星信号的接收和数据链发射的位置；防止数据链丢失及多路经效应的影响，基准站和流动站必须设置在周围无GPS信号反射物（大面积水域、大型建筑物），无高压线，电视台，无线电发射台等干扰源；流动站安置于周围无高度角超过15°的障碍物，有利于卫星信号和基准站发射无线电信号的接收的位置。

1.2 全站仪基本原理

全站仪是全站型电子速测仪的简称，又被称为“电子全站仪”，它是一种兼有自动测距、测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。广泛应用于控制测量、地形测量地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。测量时用仪器照准棱镜，通过望远镜成像，然后经过仪器内装识别器，将信号进行放大和数字化后，即可得到读数值。

2 RTK与全站仪工程测量应用实例

2.1 测区概况及作业目的

测区内大多是旱地，农业种植以粮食作物、大棚蔬菜和果树为主；村庄周围有大量村边林和成片果园，几个村庄由于是蔬菜种植专业村，村庄周围及旱地里90%都是2米余高的温室大棚，这些都给测量工作带来诸多不便。本次作业目的是为该镇土地整理项目的规划设计提供前期的规划图件资料和土地利用现状的数据资料。

2.2 资料及仪器准备

2.3 野外测量

2.3.1 控制测量

首级控制网采用GPS静态定位，布设整个测区，以便于控制网的加密及数字化测图。由于测区范围较大，我们为了能满足测量精度及后期工程施工的需要，共在测区内布设GPS点6个作为首级控制点。

在首级GPS控制网的基础上，利用RTK进行了图根点的测绘，并用全站仪进行了部分导线测量，以便进行检查和碎部点测量。在本次测量中，点位设置除了顾及方便测图使用和便于RTK操作外，还需满足RTK测量对外界观测条件的特殊要求：基准站的设置应尽量避开高压线、高大建筑物、高密的树林、大面积水域、远离强电磁波发射源等。为了增大基准站无线电发射的距离，要尽可能把基准站放在地势较高、开阔的地方；对RTK所测图根点在全站仪使用时进行检查，以保证图根点的精度。

2.3.2 碎部测量

该镇土地整理项目测区内有大量的果园，村庄边有大量的村边林及部分村庄有大量的温室大棚等因素，造成通视条件较差。同时由于该项目时间紧、任务重，单纯用常规全站仪测量方法来施测工作效率太低，完全采用RTK进行碎部采集虽然效率高，但由于对工作环境有要求，部分地区存在信号盲区，因此在测量时，采用RTK与全站仪联合测量，取长补短，以确保能高质量、高效率地按时完成该项目。

全站仪与RTK在同一区域联合测量，根据实地情况分工进行碎部点的数据采集。利用RTK技术的优势，进行道路、河流、独立地物及高程点等的测量；全站仪主要利用首级控制点以及RTK加密的图根点测量影响RTK信号的有大量村边林的村庄线、RTK信号盲区地物、地类界等。每天外业结束，将全站仪及RTK野外采集数据导出至笔记本电脑，统一转换成*.dat数据格式，在南方cass7.0中展点，根据野外绘制草图或编码进行数字化成图，最后对地形图进行整饰和精度检查。

2.4 精度分析

3 结语

RTK与全站仪联合数据采集，避免了单纯的全站仪测量容易受到地形、植被覆盖等诸多因素的影响和RTK测量中卫星接收和外界干扰的问题，互补优缺，大大提高了作业效率。因此，将两者有机结合，充分发挥各自优点，对加快工程进度，具有很大的实际意义。本文案例将为从事相关工作的工程和技术人员提供有益借鉴。

参考文献

[1] 徐绍铨，张华海，杨志强，等.GPS测量原理及应用[M].武汉：武汉大学出版社，2003.

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关键词：测绘中的问题；原理；应用

Abstract: in the rendering of topographic map, just a single application or GPS RTK tachometer often can't satisfy the requirements of the job, if the use of combination type will compensate for their faults, this paper is to GPS RTK surveying instrument topographic map surveying and mapping and the combined application of discussed.

Key words: surveying and mapping of the problem; Principle; application

中图分类号： P217文献标识码：A 文章编号：

地形的测量是利用测量仪器对所要测量的地区的地物，地貌等按照一定比例缩放的，再依据图示规范，绘制地形图的。由于所测量的地区的不同，有的适合GPS刀K测量，有的适合用全站仪测量，如能将二者结合就能取长补短。

一、GPS刀K与全站仪在地形图测绘中存在的一些问题

一般野外数据的采集都不够全面，准确度低。在通过GPS刀K与全站仪在地形图测绘中，无论是全站仪的现场采集还是GPS刀K的现场采集都会遇到数据采集的片面性，准确度低的情况发生。因为野外采集一般都会遇到建筑物，居民地，林场，牧地水域等地区，这些地点的取点不足或是封闭不好都是影响采集的因素之一；由于现在的数字化地形测绘软件都是根据野外采集点采集的。在野外采集过程中，会避免不了人工的干预，删除一些自动组网中不能内插的高线角边。在人工的干扰下测绘的质量就会降低，就会造成等高线的不合理勾绘，人工干扰下的低质量问题；往往在数字地形测量过程中，由于人员对技术设计书及标准规范方面的文献认识理解的程度不够，造成对各种地物的综合取舍，表示定位方面处理的不够规范。使得地质取舍的不合理，定位不够准确，表达的不全面。

二、RTK与全站仪数据采集基本原理

1.GPS RTK的工作原理

GPS RTK技术就是实时载波相位差分技术，是实时处理两个测点载波相位观测量的差分方法，它分为差分法和修正法。差分法是将基准站所采集的载波相位直接发送给用户，进行求差坐标；修正法是将基准站所测出来的载波相位的修正值发送给用户，改正用户接收到的载波相位。基准站要实时地将测量到的载波相位观测值，伪距观测值，基准站坐标等通过无线电传送方式传送到流动站，流动站再通过无线电接收基准站所发射的信息，将载入的相位观测值随时的进行差分处理，得到基准站与流动站的坐标差。基准站的坐标加上坐标差就可以得到各个点的坐标，再通过坐标参数转换得出流动站各个点的平面坐标与海拔高。

2．全站仪的基本原理

全站式电子速测仪的简称就是全站仪，又可以称为电子全站仪，它是即能够自动测角、测距、计算及数据的自动记录，同时还具备了三维坐标测量的传输功能与定位系统。它是广泛应用于控制测量、地形测量、房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等的电子测量仪器。在测量时是通过仪器照准棱镜，再用望远镜成像，然后再经过仪器内的识别器，将信号进行放大及数字化后，即可得到读数值。

三、GPS刀K与全站仪在地形图测绘中的应用

自从GPS刀K和全站仪系统应用到地形测量以来，地形图的测绘取得了飞速的发展。全站仪它具备了精度高、速度快、劳动强度低的优点，但是在较弱的光线以及测点间无通视等情况下，其测量的精度会大大受到影响；而GPS刀K则不同了，它可以全球性、全天候用于测量，且不需要测点间的通视。但是在具有大功率无线电的发射源下或高压线、高大建筑物以及树下时，卫星和无线电信号的接受就会变得很难，也就无法正常地进行测量。如果用GPS刀K与全站仪联合测图，那么上述的种种弊端就可以克服了。

1、测区的概况

有些测区多为城县，大多都包含居民地、农田，而在农田中还有高杆的农作物以及树木等，可见通视的条件是相当差的。如果只是单一的使用全站仪进行测量的话，工作效率会很低，因此就要采用GPSRTK和全站仪的联合测图，才可以确保高质量、高效率的完成任务。

2．GPS刀K与全站仪联合数据采集

在地形的测量中，为了避免测量误差的累积，一般都遵循从整体到局部，先控制后碎部的原则，即先把测量控制网建立在测区内，然后再根据控制网来进行测量。

1）测区的控制测量

测区的平面坐标应采用对应城市的坐标系，在测区可利用GPS布设一级导线网。为了测图方便，可根据三个已知点位均匀的进行布设GPS控制点，再用四等水准来进行高程联测。一级GPS控制网是按照严格按照的规范要求所进行布设和实测的，并且尽可能的做到每个点位都会兼顾两个方向的通视，以便于全站仪的测量。

2）基准站的设置

仪器在任意选定好的点位上架设后，用手簿启动基准站接收机，再设置基准站的各项配置参数，如基准的未知点，手簿中所建立的坐标系，无投影、无转换等。然后输入基准站的天线高，经过单点定位测量将基准站的坐标测量出来并存储到所建立的任务当中，最后进行无线电台的连接。当无线电连接以后，就可将手簿从基站接收机上分开，基站的设置启动就此完成。

3）流动站的设置

连接好流动站的接收机、测杆、天线后，再用手簿开启接收机，要先进行测量类型、电台的配置，能使其与基站的无线电连接。先输人流动站的天线高，再输入观测的时间、次数，设置机内的精度，施测，获得数据。

3．碎部的测量

1）图根控制的测量

测区图根控制可采用GPS RTK方法的布设，基准站应设在测区中心的控制点上，流动站的边长均不可超过三千米。布设图根点要求十四个，要密度合理、布设的均匀，方可完全满足测图的需要。

2）地形图的测绘

利用RTK进行地形图的测量时，要在已知的GPS控制点上安置好基准站，然后再根据其它的已知点来求定转换参数，流动站就可进行数据的采集。在采集的过程中，如遇到高大的树木、高压线、建筑物等时，GPS的信号将会受到干扰，影响测量的精度，此时，需要用到全站仪来进行测量。

全站仪的操作：将全站仪置于图根导线点上设站、定向、检查，施测碎部点坐标和高程点，利用全站仪内部存储器记录观测数据、野外绘制草图、记录观测。

3）内业成图

利用RTK软件把所测碎的部点和全站仪所记录的数据传输到计算机上，将数据的格式转换成开思软件数据的格式。并在开思软件中绘图，对应草图所绘制的数字化地形图。

四、结束语

在地形图的测绘中，会伴随着各种复杂多变的地形，如果只用GPS刀K测量或全站仪测量是很难达到工作上的要求的，即使是完成了，绘制的地形图也是片面的，准确度低，不够规范等。因此二者的结合也是势在必行的，在今后的地形图测绘中二者是必不可分的。

参考文献：

[1] 李秀江．测量学[M]．北京：中国林业出版社，2007(7)．

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1.1硬件平台

软件无线电技术的硬件平台组成较为复杂，它主要包括模拟前端、宽带数模变换器、宽带模数变换器、数字上下变频器以及高速数字信号处理器这五个部分，其有着模块化、开放性及可拓展性等优势。该平台的数据源可以是文字、声音和视频等，通过对数据进行信息道编码和信息源编码，而且可以采用多路方式对其进行访问，然后对其进行调制解调。值得注意的是，不同系统下的不同调制方式，应尽可能采用能够兼容的方式。

1.2软件平台

数字广播电视系统中的软件无线电技术采用的是分层软件体系，其包括DSP指令、函数库、信号流变换库、小波与滤波的变换、调制算法库、编码算法库、信道纠错编码库及各种无线电信令规程库等。

1.3关键技术

现代的无线电已经是将计算机、通信等技术融合为一体的新技术。首先，宽带多频段是其核心技术，软件无线电技术的工作宽带一般是1Mhz到3Ghz，如果其天线采用传统方法，由于天线长度的影响，会对信号的传输产生影响。其次，采用数模和模数技术，将两者的转换器靠近天线，并将其移到RF前端，对较高频段的信号进行数字化，这个过程需要对工作宽带和模数采样频率进行较高的要求。另一方面，环境的复杂性对模数转换器的速率和宽带都提出了较高的标准，要求其动态范围较大，在宽带达到要求时，也应注意ADC是否具有较高的采样率。最后，DSP技术和高速数字处理技术也是软件无线电的核心技术之一，数字信号在经过模数转换器处理后，DSP软件将继续对其进行处理，因此说软件无线电技术的关键是数字处理能力。硬件技术和软件技术是影响无线电技术的重要因素，目前软件无线电技术在实际中的应用由于受到硬件技术的限制，特别是在木块分化方面，因此应加强硬件技术的改进，为软件技术提供一个广阔的发展平台。

2数字广播电视系统中软件无线电技术的应用

数字广播电视的基本原理就是将模拟信号转变为数字信号，实现其完美过渡。将A/D变换器靠近射频天线以尽早获取模拟信号，随后将其转化为数字信号是软件无线电技术的基本思路。无线电技术以数字广播电视为载体，在产生数字信号后，利用数模转换器将信号转化为模拟信号。软件无线电技术以较强的灵活性，通过升级去完成对一些关键技术的突破。

2.1DRM的发展

由于数字化媒体的快速发展及调频广播竞争的加强，许多机构已经开始了调频广播数字化的技术实验。由于当前数字信号和模拟信号同时存在，可以借助无线电技术对模拟设备进行研制。随着无线电技术的发展，为了提升无线电广播的质量，可以将数字广播与资源有效结合起来。

2.2DRM中无线电技术的应用

由于广播的宽带较窄，信号的动态范围较大，在实际应用中对其方案的选择应慎之又慎。可以对一个宽带变频模块进行增加，将其增加到A/D/A天线间，使信号由全频变为中频带，然后对中频带信号的预定功能进行实现。

2.3DRM发射机中软件无线电技术的应用

相比较接收机，发射机的研制显得更为复杂，发射机一般包含三个独立的子系统，其中的调制子系统和数字编码负责对数字信号和相位的处理，而模拟处理子系统则更多的被应用于调相符号或幅相符号的转换上，功率放大以及信号的发射则依靠发射子系统来实现。

2.4数字电视接收系统

当前广泛采用的是中频数字化结构，其原理是通过多频段的天线将数字信号传送到RF部分，随后经过模数转换器和数模转换器的转换，再经过数字上下变频器，其将信号传送给DSP进行处理。在以软件无线电技术为基础的数字电视接受系统，首先要通过模拟变频对信号进行处理，使其与模数转换器的信号相适应，经过模数转换器的处理后，其输出为基带信号，然后数字变频对宽带内的信号进行正交变频，使其成为与信号带宽相适应的数字信号，这种信号要能够被HDTV处理。在实际中，为了提高数据的处理速度，常常采用较多的处理器模块。而在软件无线电技术中，都是采用软件对算法进行处理，通过软件的升级来增加新的功能，而HDTV接收机正是以软件无线电原理为依据，在此基础上，其不仅可以产生能够适应多种编码速率的数字电视信号，而且其自身的系统升级能力也较强。HDTV实现新制式的播放方法对软件无线电技术降低成本具有较大的帮助。

2.5软件无线电技术中的实际应用

在互联网和3G时代，信道调制方式会极大影响数字广播电视的发展，因此需要引进新的无线通信技术。当下用户需要的是多层次配置，而软件无线电技术中正是一种优质资源，依靠其实现各种业务的最佳配置，改变以往的追求统一性的调制方式，努力建立一个开放性的平台，通过平台上软件的升级来实现业务的各种特征。

3结束语

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关键词：GPS定位技术；工程施工测量；基本原理；优缺点；操作方法；误差分析

1引言

GPS英文全名是“Global Position System”，意为“全球定位系统”，简称GPS系统。该系统是以卫星为基础的无线电导航定位系统。GPS空间部分使用了二十四颗卫星组成的星座，卫星高度约20200公里，分布在六条升交点互隔60度的轨道面上，每条轨道上均匀分布四颗卫星，相邻两轨道上的卫星相隔40度，使得地球任何地方至少同时可看到四颗卫星。

GPS测量通过接收卫星发射的信号并进行数据处理，从而求定测量点的空间位置，它具有全球性、全天侯、连续性、实时性导航定位和定时功能，能提供精密的三维坐标、速度和时间，而且具有良好的抗干扰性和保密性。目前，在工程测量中，为了保证控制测量和施工放样的精度，满足工程质量要求，GPS定位技术被广泛应用于工程施工测量中。

2工程测量中应用GPS定位技术的基本原理

GPS 定位系统主要由空间卫星星座、地面监控站及用户设备三部分构成。

⑴空间卫星星座由24 颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，GPS卫星用L 波段的两个无线电载波向使用者连续不断地发送导航定位信号，信号中含有卫星的位置坐标信息，使卫星成为一个动态的已知点。在地球的任何地点、任何时刻，在高度角15°以上，平均可同时观测到6 颗卫星，最多可达到9 颗。

⑵地面监控站主要由分布在全球的一个主控站、三个注入站和五个监测站组成。主控站收集各监测站的观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数等，并将这些数据传送到注入站，再由注入站将主控站发来的导航信息数据注人到相应卫星的存储器中。

⑶用户设备由GPS 接收机、数据处理软件及终端设备（如计算机）等组成。GPS 接收机接受待测卫星的信号，对信号进行一系列地处理，再通过相应软件计算待测点的三维坐标。

GPS 系统采用了距离交会法，根据已知的卫星瞬时坐标（ 、 、 ），确定用户天线所对应观测点的位置。设接收机天线的相位中心坐标为（x、y、z），则GPS 卫星和用户接收天线之间的几何距离ρ= ，式中有X、Y、Z 三个未知量，只要同时接收3 颗GPS 卫星，就能解出测站点坐标（X、Y、Z），在以上叙述中我们可以看到，用户可以平均同时观测到6颗卫星，所以我们可以经基线解算、网平差，求出GPS 接收机中心（测站点）的三维坐标。

3GPS定位技术在工程施工测量中应用的具体方法

3.1准备工作

3.1.1对待测区进行勘察，并收集相关资料

主要调查当地的控制点分布情况、交通情况、水文分布情况、植被情况、以及当地的风俗民情等。相关资料包括待测区的地形图，各类控制点成果以及与之有关的地质、交通、气象、通信等方面的资料。

3.1.2拟定观测计划

观测计划的主要内容包括：

⑴设计精度。要求平均边长小于1 km，最弱边相对误差小于1/10 000，GPS 接收机标称精度的固定误差a≤15 mm，比例误差系数 。

⑵编制GPS 卫星的可见性预报图，选择卫星的几何图形强度。

⑶选择最佳的观测时段。根据卫星可见预报和天气预报选择最佳观测时段，卫星的几何分布越好，定位精度就越高

⑷观测区域的设计与划分。设计基准和控制网，一般采用3 台GPS 接收机进行观测，网形布设成边连式。

⑸设计GPS 网与地面的联测方案。尤其对信号接受不好的待测区，应做好联测方案的设计，以保证其精度。

⑹编排作业调度表，以保证测量任务按时完成。

3.1.3选择接收机型号并检验

一般小于20 公里点位情况良好，宜采用单频接收机，反之，选用双频接收机。接收机性能的检验主要有：一般检验，主要检查接收机各部件及其附件是否完好，使用手册等相关资料是否齐全等；通电检验，主要是检验接收机通电后有关信号灯、按键、显示系统和仪表的工作情况；实测检验，主要检验方法为标准基线检验、已知坐标边长检验、零基线检验、相位中心偏移量检验。

3.2外业测量工作

3.2.1合理选点

GPS 观测点的选取比较灵活，但也要遵循GPS 测量的一些原则。

⑴每点最好能与其中某一点通视。

⑵应选择在上空开阔、视场内周围障碍物的高度角小于15 °，以免信号被遮挡或吸收，影响观测质量。

⑶要远离大功率无线电发射源和高压电线等，其距离应大于200 m，以免电磁场对信号的干扰。

⑷避免大面积水域对电磁波反射和吸收。

⑸选择交通方便的地方，以有利与其它观测手段联测。

3.2.2埋设标志

GPS 网点应埋设具有标志的标石，以精确标志点位，点的埋设必须坚固以利于长久保存与利用，并做好记录。

3.2.3外业观测

外业观测工作主要包括：安装天线、观测作业和观测记录等。天线利用三脚架安置，天线底板上的圆水准器气泡必须居中，天线的定向标志应指北，三次测量互差小于3mm 取平均值。观测作业就是获取所需要的定位信息和观测数据。观测记录由GPS 接收机自动进行，观测者应做好记录。在测量的过程中，应严格限制高频及对讲机等无线电波的使用，避免环境对信号的干扰，从而提高GPS 本身的定位精度。

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关键字：无线对讲机、因素、通讯现状、安全系统、报警

中图分类号：C35文献标识码： A

Abstract: This paper focuses on the relevant theoretical knowledge of radio technology and radio technology application status of the mine, the focus of the introduction of radios to expand the application of coal mine safety systems, large-scale equipment used for coal mine sites implement a radio alarm, warning applications.

Keywords: wireless intercom factors, communication situation, security systems, alarm

目录

1 概述 1

2无线电对讲机电路原理与框图 2

3影响对讲机通话距离和效果的因素有以下几个方面： 4

4无线电公共对讲机的工作频率及运行状态 4

5认知无线电在煤矿井下通信系统中的现状 5

6无线电泄漏通讯技术的基本原理 5

7认知无线电应用于煤矿无线通信中 ,主要存在以下优点 : 6

8福城煤矿压风机房故障远程自动化报警装置 6

9降压站远程自动化接地报警装置 7

10无线电技术在煤矿安全系统报警的设计拓展 9

1 概述

在手机非常普及的今天，无线电对讲机无论在工作或者是生活中都不可避免的存在在人们的生活中，为什么人们还会选择无线电对讲机呢？与手机相比，无线电对讲机不受网络的限制，在网络不能覆盖的地方，无线电对讲机可以让你轻松的沟通；另外无线电对讲机提供了一对一，一对多的通话方式，一按就说，操作十分简单，令沟通更自由，尤其在紧急调度和集体协作工作的情况下，这些特点是非常重要的。与手机相比，无线电对讲机通话成本低。能够在团体成员间的联络和指挥调度，来提高沟通效率和提高处理突发事件的快速反应能力。

对于矿井来说，无线电通讯对于保障矿井安全生产和抢险救灾 具有十分重要的作用，无论在地面和井下，无线电通讯都发挥着其重要作用。地面是无线电对讲机重点使用的地点，地面上使用无线电对于团体成员间的联络和指挥调度，大大提高人们对突发事件的快速反应能力和解决效率。矿井井下也是无线电对讲机的重要应用地点，但是由于矿井井下巷道截面、弯曲、倾斜都对矿井巷道中电磁波传播特性即信道有较大的影响，因此矿井井下无线电技术主要用于绞车安全运行过程，主要用于泄漏通讯的使用。现在无线电对讲机用于地点十分广泛，尤其在网络无法覆盖的地方，无线对讲机成为了人们喜爱的通讯工具。

本文围绕无线电技术相关的理论知识和无线电技术的在矿井的应用现状，重点引入无线电对讲机对于煤矿安全系统的拓展应用，对用于煤矿矿井大型设备场所实现无线电报警、预警应用。

2无线电对讲机电路原理与框图

无线电对讲机作为一种简单的通信工具，它不需要中转站和地面交换机站支持，就可以进行有效的移动通信，无线电对讲机技术是很多无线移动通信技术的基础，目前应用比较广泛的蜂窝式移动电话技术，就是在无线双工无线电对讲机的基础上发展起来的新型现代通信技术。

无线电对讲机的电路形式较多，从调制方式上可以分为调幅式和调频式；从收发功能上可以分为单工式和双工式。单工式无线电对讲机在同一时间内只能工作在一种状态下，即接受或者发射状态，而不能同时处于收发状态。单工无线电对讲机工作时，要不停地切换开关来控制收发状态，所以使用起来不太方便。但是单工式无线电对讲机则由于它造价低、、体积小、耗电低等优点，而被大量应用，而煤矿由于其特点，应用比较广泛的是单工式无线。

图2-1就是单工式无线电对讲机的原理框图。

图2-1 无线无线电对讲机电路原理框图

一部无线电对讲机工作性能的优劣，常用以上几项电气指标参数来表示，其指标内容含义如下：

（1）、灵敏度

接收机在接收信号时是不是灵敏，主要是指它接收微弱的信号能力。如果接收机能在极微弱的信号下良好地工作，并能够输出一定得功率性能良好的解调信号，那么这部接收机就具有较高的灵敏度，灵敏度是衡量接收机接收微弱信号能力的重要指标。

（2）、选择性

接收机工作时，要在众多的信号中把有用的信号选择出来，这种选择信号的能力称为信号选择性，一般用于接收电路队调频带以外信号的衰减量计量，单位为dB。

（3）、限幅灵敏度

限幅灵敏度是指，当接收机的中放的输出信号出现限幅时，所需的最小输入信号电压值称为限幅灵敏度，限幅灵敏度的高低和接收机的高放、中放电路的电压增益有直接的关系，它和灵敏度指标一样，也是衡量接收机接收微弱信号能力的重要指标。

（4）、频率稳定度

无线电对讲机电路中发射及接收的频率是否稳定，直接关系到能否正常通信一般无线电对讲机的频率稳定主要是由于晶体的品质决定，同时也受工作电压、环境温度、环境湿度等因素的影响，频率稳定度的高低，一般用指数来表示，指数的绝对值越大，表示稳定度越高。

（5）、调制频偏

制频频或者称频偏调量，是指调制信号（音频）对载波信号频率（）调制后使载波的中心频率产生的频率偏移量。调制频偏可以用相对量百分比来表示，也可以用绝对量正负值来表示。

（6）、静态工作电流

无线电对讲机的静态工作电流，是指无线电对讲机的接收电路，在无通话的待机状态下所消耗的电流量。由于一般无线电对讲机都采用电流供电，所以静态电流越小，无线电对讲机的待机时间久越长。

静态工作电流的高低，用电流值来表示，单位为mA。

（7）、高频输出功率

高频输出功率也称为载波输出功率，它是指发射机将高频载波送往发射天线上的高频发射功率，是无线电对讲机的一个重要性能指标，发射机输出功率的大小，直接关系到无线电对讲机通信距离的远近。

高频输出功率的大小，一般用功率（W）来表示，输出功率的测量一般要用专业的高频功率计来测量。

（8）、发射机工作效率

发射机工作效率是指发射电路将电路所消耗的电流直流功率，转换为高频发射功率的效率，或者称电路实际消耗功率和发射有用功率之比。发射机工作效率的高低，一般用百分比来表示，即电源消耗功率比高频输出功率。它们的比值越小，表示能源转换效率越高。

（9）、音频输出功率

音频输出功率是指，无线电对讲机解调信号输出的最大失真功率值。一般测量音频输出功率时，均以喇叭两端所获得的1kHz正弦波电压为准。当所有测量的音频信号波形没有明显的失真时，进行测量。测量的方法和一般交流功率测量的一样。

3影响对讲机通话距离和效果的因素有以下几个方面：

（1）、系统参数：

I、发射机输出功率越强，发射信号的覆盖范围越大，通信距离也越远。但发射功率也不能过大，发射功率过大，不仅耗电，影响功放元件寿命，而且干扰性强，影响他人的通话效果，还会产生辐射污染。

II、通信机的接收灵敏度越高，通信距离就越远。

III、天线的增益，在天线与机器匹配时，通常情况，天线高度增加，接收或发射能力增强。手持对讲机所用天线一般为螺旋天线，其带宽和增益比其他种类的天线要小，更容易受人体影响。

（2）、环境因素：

环境因素主要有路径、树木的密度、环境的电磁干扰、建筑物、天气情况和地形差别等。这些因素和其他一些参数直接影响信号的场强和覆盖范围。

（3）、其它影响因素：

I、电池电量不足，当电池电量不足时，通话质量会变差。严重时，会有噪音出现，影响正常通话。

II、天线匹配，天线的频段和机器频段不一致，天线阻抗不匹配，都会严重影响通话距离。对于使用者来说，在换用天线时要注意将天线拧紧，另外不能随便使用非厂家提供的天线，也不能使用不符合机器频点的天线。

III、音质的好坏主要取决于预加重和去加重电路，目前还有较先进的语音处理电路"语音压扩电路和低水平扩张电路的应用"，这对于保真语音有很好的效果。

IV、影响对讲机通话距离和效果的因素还与季节有关,夏季优于冬季。

4无线电公共对讲机的工作频率及运行状态

公众对讲机是指：发射功率不大于0.5W，工作于指定频率的无线对讲机，其无线电发射频率、功率等射频技术指标须符合下列要求：

（1）、工作频率（.9000 ; 409.单位：MHz）: 409.7500、 409.7625、409.7750、 409.7875、 409.8000、 409.8125、 409.8250、 409.8375、 409.8500、 409.8625、 409.8750、 409.8875、 4099125、 409.9250、 409.9375、 409.9500、 409.9625、 409.9750、409.9875；

专业对讲机的：V段136MHZ~~174MHZ；U段400MHZ~~470MHZ。

（2）、调制方式：F3E；

（3）、有效发射功率（EIRP）：< 0.5W；

（4）、发射频率容限：

（5）、发射机杂散辐射：

（6）、接收机杂散辐射：

（7）、信道间隔：12.50kHz。

5认知无线电在煤矿井下通信系统中的现状

与地面通信系统不同 ,矿井井下地形复杂 ,电磁干扰严重 ,电磁波在矿井巷道中传播衰耗严重、无线通讯距离短，这几个特点制约矿井巷道无线通信的决定性因素，因此，如何解决这些问题是建立矿井无线通讯的关键。

现如今矿井无线通信的主要方式利用电缆的泄漏原理实现矿井的无线通讯，矿井泄漏通信系统采用超高频进行无线通信 ,具有信道较稳定、电磁干扰较小等优点 ,但也存在成本高、活性差、干扰能力差等缺点。

此外，矿井无线电通信过程中还应用了矿用超低频透地通讯、中频感应通讯系统、小区域制矿井全双工无线通讯系统等。

6无线电泄漏通讯技术的基本原理

利用漏泄电缆及双向中继放大器技术 ,解决了无线电波在井下巷道非自由空间不能远距离传输的难题。漏泄通信就是在巷道中敷设一条开放式的射频同轴电缆 ,射频电磁波信号沿着它一边传输 ,一边向周围空间幅射 ,从而该电缆同时起着传输线和天线的作用 ,在电缆周围形成一个连续无线电波漏泄场 ,使巷道任何截面都有足够的无线电波场强。实现漏泄电缆长天线和流动天线之间的双向可逆藕合。使流动台和基地台之间复杂的远距离电磁波传播转化为流动台与漏泄电缆之间简单的近距离传播。无线电波沿电缆传输时 ,必然带来传输损耗 ,必须对其电波损耗进行补偿 ,这就需要增加中继放大器 ,通过漏泄电缆加中继放大器构成矿井巷道中无线电波传输的通道 ,是无线电波传播的媒介。这种传输媒介的特点是低衰耗、有补偿、传输电平稳定、频带宽 ,是一个最佳模式的传输通道 ,在传输通道的周围形成一个均衡漏泄场 ,取代了地面以空间为无线电波的传输媒介。利用漏泄原理建立无线电波传输通道 ,实现矿井巷道中的移动通信称之为漏泄通信 ,成为井下移动通信新的科学分支。漏泄通信使用的频段是目前通信技术最成熟的 V HF频段 ,采FM调频制式 ,优良的性能指标 ,使漏泄通信有很强的生命力，是其他制式是无法比拟的。

7认知无线电应用于煤矿无线通信中 ,主要存在以下优点 :

(1)提高系统容量 ,功能全面

认知无线电能够根据井下的实际情况动态分配频谱 ,改变传统的井下无线通信一经安装 ,工作频率、作方式随即确定的状况 ,并且认知无线电还可以根据同一矿井中的不同巷道、同工作面、同地形、同工作介质的环境动态选择适当的无线电传输参数。认知无线电理论上可将频谱利用率提高10倍 ,以实现井下语音通信和实时图象信息的传输和远程监控功能。

(2)提高系统抗干扰能力

抗干扰能力是衡量通信可靠性的重要指标之一。井环境复杂 ,巷道形状、度不一 ,电磁干扰的耦合和传播与地面不同。因此 ,固定的、一的通信方式必然在一定地形、一定环境下存在严重的干扰 ,使通信质量大大下降 ,甚至不能通信。认知无线电通过感知环境电磁信息 ,经过学习和分析 ,来决策采用何种适用于传输的编码方式 ,并可自适应调整发射功率、作频率等参数 ,以减小电磁干扰对通信的影响。

(3)增强互联互通能力

目前各大煤矿配备了多种无线电通信设备 ,应调整发射功率等功能 ,为实现不同通信设备的互联互通提供了可能。

（4）灵活多变

无线电漏泄通信系统对于故障排查、事故处理方便 ,传输速率快 ,频带宽 ,误码低,初期资金投入适中 ,特别是使用方便灵活 ,非常适合于移动设备或移动作业岗位。随着矿井自动化水平的不断提高 ,固定岗位、固定岗位人员不断减少,取而代之的将是大量流动性巡检、护人员,因此移动性通讯装备是首选 ,也是必须配备的。无线电漏泄通信系统将在煤矿井下发挥巨大的、不可替代的

8福城煤矿压风机房故障远程自动化报警装置

福城煤矿使用的压风机为复盛实业（上海）有限公司空气压缩机和英格索兰厂家生产的空气压缩机，为实施矿井自动化系统建设，现在压风机房为无人值守岗位，自2008年投产后英格索兰压风机在每次故障停机条件下会出现喷油泄压现象，造成事故和还有事故的扩大化，造成井下风动工具不能正常使用，严重影响矿井生产水平和开拓进度。

为解决上述为问题，福城煤矿除了在解决压风机故障喷油现状的同时，也在压风机房故障预警上和故障排除上做了很大的想法，成功的提高了压风机房的自动化能力，研制成功了压风机房远程自动化报警装置。使得压风机在发生故障时，人员能第一时间赶赴现场，控制事故局面，减少事故影响时间，满足生产需要。

（1）、压风机房便携式远程自动化报警装置原理

如下图所示，将高压柜故障信号线并联出来，作为继电器开关控制信号、无限对讲机的开通信号和继电器开关控制声光报警信号。

高压柜开关柜发生故障后，本身的电压15v故障信号通过0.5m信号线并联接入继电器，通过信号线并联接入无限对讲机，继电器得电后吸合，从而使得声、光报警器报警；无限对讲机得电，可以将现场声光报警器声音传递出去，从而使的机电工区值班人员及岗位工维修人员在第一时间内得到故障信息，及时处理事故

（2）经济效益分析：

I、每次故障后，压风机会喷油25kg，造成压风机英格索兰油资源的浪费，实施这样压风机房停机故障后施工人员及时到达现场及时对压风机停机，并对现场事故处理，减小故障时间延长，缩短影响矿井供风时间，缩短影响矿井生产时间。

II、根据现场试验得出结果，平均每次故障停机事故及时处理，能够节省20kg的油，据三个月完全统计，平均一个月压风机故障停机次数为3次，也就是平均每年停机次数为36次，也就是每年能够节省36次×20kg/.次=720kg，平均一桶油为150kg，一桶油为34000元，一年能够节省：34000×720÷150=163200元。

III、每一次更换压风机液压油，需要很大人力、物力，所以每更换一次会造成很大物力、人力、和资源的浪费。

9降压站远程自动化接地报警装置

福城煤矿降压站目前建有35KV箱变一台，两回路并列运行方式供电，35KV主结线采用全桥结线。根据矿井总负荷、高压电机容量等因素，选用两台SZ11―12500/ 35/10KV 12500KVA低损耗环保、节能型变压器作为矿井主变压器，采用户外布置。正常情况下两台变压器一台工作，一台备用。由于恶劣天气等因素，导致35KV降压站高压接地报警，一旦出现故障发生后、处理不及时，将造成更严重后果。

根据降压站现状，当出现高压接地故障时，通过互感器检测到接地电流，连接对讲机报警信号，对讲机发出警报，放置在维修工宿舍的另一台对讲机和机电工区值班室接收到报警信号随之报警，维修工能在第一时间得知降压站出现接地故障，立即组织人员处理，降低事故扩大的风险。

（1）、利用对讲机无线传输功能，在信号覆盖范围内可以任意移动，将对讲机放置在维修工宿舍，24小时随时可通知维修工；

（2）、自制电流互感器，将接地电流信号放大，可使对讲机报警线路闭合

10无线电技术在煤矿安全系统报警的设计拓展

进入21世纪，煤矿业正进入一个信息化、自动化、智能化的科技发展领域，数字矿山成为矿山自动化控制的发展趋势。根据压风机房故障远程自动化报警和降压站远程自动化接地报警装置的基础的上，探索矿井无线电自动化控制系统的建设之路。

实施建议：在主井、副井、压风、提风、降压站、动筛、锅炉、甚至井下泵房等等大型设备高压柜安装故障远程自动化报警装置，并建设自动化报警平台，比如自动化报警平台建设在调度台机电部及岗位工宿舍，对设备设施进行监控，在事故出现的一瞬间，维修工能在第一时间得知事故出现地点，马上组织人员进行处理，降低事故的扩大，通过电流互感器，将故障电流信号放大，可使对讲机致使报警线路闭合，甚至可以复位故障信号，。

目前认知无线电技术发展正在起步，信号处理、人工智能、软件无线电、动态频率选择、自适应功率控制技术等正在迅猛发展，他们都为无线电技术的研究提供了很大的条件，相信无线电的技术在煤矿认知领域空间很大，早日实现无线电在煤矿的自动化。

参考文献

【1】.《煤炭科学技术》.国家煤炭安全监察局主管、煤炭科学研究总院主办

【2】张平方.《无线电泄露通讯在煤矿井下的应用和展望》.《煤炭科学技术》 2013期 第41卷

【3】国家煤矿安全监察局.《煤矿安全规程》

【4】《煤矿电工手册》11.煤炭工业出版社

【5】《煤炭工程》《煤炭应急预案技术的研究及应用现状》. 国家煤炭安全监察局主管、煤炭科学研究总院主办

【6】《矿山固定设备测试技术》.煤炭工业出版社

篇9

关键词：电子设备 电磁兼容性 干扰源 有效抑制

1引言

随着电子技术的迅速发展，现代的电子设备已广泛地应用于人类生活的各个领域。当前，电子设备已处速发展的时期，并且这个发展过程仍以日益增长的速度持续着。电子设备的广泛应用和发展，必然导致它们在其周围空间产生的电磁场电平的不断增加。也就是说，电子设备不可避免地在电磁环境（EME）中工作。因此，必须解决电子设备在电磁环境中的适应能力。电磁兼容性（EMC）是一门关于抗电磁干扰（EMI）影响的科学。目前，就世界范围来说，电磁兼容性问题已经形成一门新的学科。电磁兼容的中心课题是研究控制和消除电磁干扰，使电子设备或系统与其它设备联系在一起工作时，不引起设备或系统的任何部分的工作性能的恶化或降低。一个设计理想的电子设备或系统应该既不辐射任何不希望的能量，又应该不受任何不希望有的能量的影响。

2电磁干扰源的分类

各种形式的电磁干扰是影响电子设备电磁兼容性的主要因素，因此，它是电磁兼容性设计中需要研究的重要内容。

2－1 内部干扰

内部干扰是指电子设备内部各元部件之间的相互干扰，包括以下几种。

（1）工作电源通过线路的分布电容和绝缘电阻产生漏电造成的干扰；(与工作频率有关)

（2）信号通过地线、电源和传输导线的阻抗互相耦合，或导线之间的互感造成的干扰；

（3）设备或系统内部某些元件发热，影响元件本身或其它元件的稳定性造成的干扰；

（4）大功率和高电压部件产生的磁场、电场通过耦合影响其它部件造成的干扰。

2－2　外部干扰

外部干扰是指电子设备或系统以外的因素对线路、设备或系统的干扰，包括以下几种。

（1）外部的高电压、电源通过绝缘漏电而干扰电子线路、设备或系统；

（2）外部大功率的设备在空间产生很强的磁场，通过互感耦合干扰电子线路、设备或系统；

（3）空间电磁波对电子线路或系统产生的干扰；

（4）工作环境温度不稳定，引起电子线路、设备或系统内部元器件参数改变造成的干扰；

（5）由工业电网供电的设备和由电网电压通过电源变压器所产生的干扰。

3干扰的传递途径

当干扰源的频率较高、干扰信号的波长又比扰的对象结构尺寸小，或者干扰源与扰者之间的距离r>>λ／2π时，则干扰信号可以认为是辐射场，它以平面电磁波形式向外副射电磁场能量进入扰对象的通路。

（2）干扰信号以漏电和耦合形式，通过绝缘支承物等（包括空气）为媒介，经公共阻抗的耦合进入扰的线路、设备或系统。

如果干扰源的频率较低，干扰信号的波长λ比扰对象的结构尺寸长，或者干扰源与干扰对象之间的距离r

（3）干扰信号可以通过直接传导方式引入线路、设备或系统。

4电磁兼容性设计的基本原理

4－1　接地

接地是电子设备的一个很重要问题。接地目的有三个：

（1）接地使整个电路系统中的所有单元电路都有一个公共的参考零电位，保证电路系统能稳定地干作。

（2）防止外界电磁场的干扰。机壳接地可以使得由于静电感应而积累在机壳上的大量电荷通过大地泄放，否则这些电荷形成的高压可能引起设备内部的火花放电而造成干扰。另外，对于电路的屏蔽体，若选择合适的接地，也可获得良好的屏蔽效果。

（3）保证安全工作。当发生直接雷电的电磁感应时，可避免电子设备的毁坏；当工频交流电源的输入电压因绝缘不良或其它原因直接与机壳相通时，可避免操作人员的触电事故发生。此外，很多医疗设备都与病人的人体直接相连，当机壳带有110V或220V电压时，将发生致命危险。

因此，接地是抑制噪声防止干扰的主要方法。接地可以理解为一个等电位点或等电位面，是电路或系统的基准电位，但不一定为大地电位。为了防止雷击可能造成的损坏和工作人员的人身安全，电子设备的机壳和机房的金属构件等，必须与大地相连接，而且接地电阻一般要很小，不能超过规定值。

电路的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地。单点接地是指在一个线路中，只有一个物理点被定义为接地参考点。其它各个需要接地的点都直接接到这一点上。多点接地是指某一个系统中各个接地点都直接接到距它最近的接地平面上，以使接地引线的长度最短。接地平面，可以是设备的底板，也可以是贯通整个系统的地导线，在比较大的系统中，还可以是设备的结构框架等等。混合接地是将那些只需高频接地点，利用旁路电容和接地平面连接起来。但应尽量防止出现旁路电容和引线电感构成的谐振现象。

4－2　屏面

屏蔽就是对两个空间区域之间进行金属的隔离，以控制电场、磁场和电磁波由一个区域对另一个区域的感应和辐射。具体讲，就是用屏蔽体将元部件、电路、组合件、电缆或整个系统的干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散；用屏蔽体将接收电路、设备或系统包围起来，防止它们受到外界电磁场的影响。

因为屏蔽体对来自导线、电缆、元部件、电路或系统等外部的干扰电磁波和内部电磁波均起着吸收能量（涡流损耗）、反射能量（电磁波在屏蔽体上的界面反射）和抵消能量（电磁感应在屏蔽层上产生反向电磁场，可抵消部分干扰电磁波）的作用，所以屏蔽体具有减弱干扰的功能。

屏蔽体材料选择的原则是：

（1）当干扰电磁场的频率较高时，利用低电阻率（高电导率）的金属材料中产生的涡流（P=I2R，电阻率越低（电导率越高），消耗的功率越大），形成对外来电磁波的抵消作用，从而达到屏蔽的效果。

（2）当干扰电磁波的频率较低时，要采用高导磁率的材料，从而使磁力线限制在屏蔽体内部，防止扩散到屏蔽的空间去。

（3）在某些场合下，如果要求对高频和低频电磁场都具有良好的屏蔽效果时，往往采用不同的金属材料组成多层屏蔽体。

4－3　其它抑制干扰方法

（1）滤波

滤波是抑制和防止干扰的一项重要措施。滤波器可以显著地减小传导干扰的电平，因为干扰频谱成份不等于有用信号的频率，滤波器对于这些与有用信号频率不同的成份有良好的抑制能力，从而起到其它干扰抑制难以起到的作用。所以，采用滤波网络无论是抑制干扰源和消除干扰耦合，或是增强接收设备的抗干扰能力，都是有力措施。用阻容和感容去耦网络能把电路与电源隔离开，消除电路之间的耦合，并避免干扰信号进入电路。对高频电路可采用两个电容器和一个电感器（高频扼流圈）组成的CLCMπ型滤波器。滤波器的种类很多，选择适当的滤波器能消除不希望的耦合。

（2）正确选用无源元件

实用的无源元件并不是“理想”的，其特性与理想的特性是有差异的。实用的元件本身可能就是一个干扰源，因此正确选用无源元件非常重要。有时也可以利用元件具有的特性进行抑制和防止干扰。

（3）电路技术

有时候采用屏蔽后仍不能满足抑制和防止干扰的要求，可以结合屏蔽，采取平衡措施等电路技术。平衡电路是指双线电路中的两根导线与连接到这两根导线的所有电路，对地或对其它导线都具有相同的阻抗。其目的在于使两根导线所检拾到的干扰信号相等。这时的干扰噪声是一个共态信号，可在负载上自行消失。另外，还可采用其它一些电路技术，例如接点网络，整形电路，积分电路和选通电路等等。总之，采用电路技术也是抑制和防止干扰的重要措施。

5　电磁兼容性问题的规范和标准

干扰特别委员会（CISPR），主要研究无线电系统中干扰噪声的测量。1976年，CISPR开始制订电磁干扰的EMI标准。1900年10月在几经修订基础上公布再版标准，随后该委员会还与国际无线通信资询委员会一起审议，为电子产品电磁兼容性的检测制订数据要求及具体方法。制订了以信息技术装置噪声为对象的“工业、科学及医疗用无线电仪器的干扰特性允许值及其测量方法”（标准11号）；“车辆、机动船和火花点火发动驱动装置无线电干扰特性的测量方法及允许值”（标准12号）；“无线电和电视接收机的无线电干扰特性的测量方法及允许值”（标准13号）等。直至1992年中期，国际EMI标准才最终完善起来。CISPR推荐的容限已为世界上许多国家所采纳，并作为其国家条例的基础。

无线电发射机功率电平是影响周围无线电电子设备，产生干扰电平的一个重要因素。因此无线电发射机功率电平应该受到限制。例如，根据无线电通信咨询委员会357-1号建议，在卫星通信系统和地面微波中继通信线路共同使用的（5800～8100MHz）频段上，当给到天线上的功率不超过13dBW时，应该限制微波中继通信线路的发射机有效辐射功率（即发射机功率和天线增益的乘积）数值为55dBW。建议同时限制卫星通信的地面站的功率及通信卫星辐射功率通量密度。许多其它的无线电业务，例如业余无线电爱好者的，移动通信系统等的发射机功率的最大值也应该受到限制。

频率规划在全国和全世界范围内已被广泛采用，是提高射频资源利用率的一种途径，也是保证无线电电子设备电磁兼容性的重要措施之一。因此应严格按照国际协议（无线电频率分配表）和全国文件，实行国家、地区的频带划分和业务之间的频带分配。根据频率—空间分配的原理进行无线频道分配。频率规划必须保证每个无线电电子设备干扰电平最小，或消除干扰，由国家无线电管理委员会负责协调。

近年来，我国许多部门都在开展电磁兼容性的试验研究和有关技术标准的制定工作，制定了一系列标准和规范。例如，国家标准GB3907-83为工业无线电干扰基本测量方法；GB4824.1-84为工业、科学和医疗射频设备无线电干扰允许值；GB6279-86为车辆、机动船和火花点火发动机驱动装置无线电特性测量方法及允许值等。国家无线电管理委员会对工、科、医等电子设备的使用频率、带宽和最大辐射场强都作出了具体规定。这对保证电子设备的正常工作和人民的正常生活以及促进现代科学技术更迅速发展，都起了重要的作用。

6　一些典型电磁兼容性问题的解决

由于电子技术在各行各业中的广泛应用，在人类活动的空间无处不充斥着电磁波，因此，电子设备不解决电磁波干扰问题，就不能兼容工作。在实际应用中，人们在研究抗干扰技术方面也积累了大量的经验，不断地研究出许多实用的方法来消除电磁干扰。

实验发现汽车工作时，电磁干扰相当突出，严重时会损坏电子元器件。因此，汽车电子设备的电磁环境最为恶劣，汽车电子设备的电磁兼容性问题也特别受到人们的重视。汽车点火所产生的高频辐射最为突出。日本和美国等先进国家的环保部门为防止汽车电气噪声对环境的污染，规定只能使用带阻尼（如碳芯）的屏蔽线作为点火线，实践表明这是很有效的措施。

为了解决微电技术，尤其是计算机在汽车上的应用和推广，根据需要和实际要求，可以设计出效果良好的滤波电路，置于前级可使大多数因传导而进入系统的干扰噪声消除在电路系统的入口处；可以设置隔离电路，如变压器隔离和光电隔离等解决通过电源线、信号线和地线进入电路的传导干扰，同时阻止因公共阻抗、长线传输而引起的干扰；也可以设置能量吸收回路，从而减少电路、器件吸收的噪声能量；或通过选择元器件和合理安排电路系统，使干扰的影响减小。

微机设备的软件抗干扰主要是稳定内存数据和保证程序指针。微机是一个可编程控制装置，软件可以支持和加强硬件的抗干扰能力。如果微机系统中随机内存RAM主要用于测量和控制时数据的暂时存放，内存空间较小，对存放的数据而言，若将采集到的几组数据求平均值作为采样结果，可避免在采集时因干扰而破坏了数据的真实性；如果存放在随机内存中的数据因干扰而丢失或者数据发生变化，可以在随机内存区设置检验标志；为了减少干扰对随机内存区的破坏，可在随机存储器芯片的写信号线上加触发装置，只有在CPU写数据时才发。软件抗干扰的措施也很多，如数字滤波程序、抗窄脉冲的延时程序、逻辑状态的真伪判别等。有时候，必须采用软件和硬件相结合的办法才能抑制干扰，常用的办法是设置一个定时器，从而保护程序正常运行。

近年来，电子仪器向着“轻、薄、短、小”和多功能、高性能及成本低方向发展。塑料机箱、塑料部件或面板广泛地应用于电子仪器上，于是外界电磁波很容易穿透外壳或面板，对仪器的正常工作产生有害的干扰，而仪器所产生的电磁波，也非常容易辐射到周围空间，影响其它电子仪器的正常工作。为了使这种电子仪器能满足电磁兼容性要求，人们在实践中，研究出塑料金属化处理的工艺方法，如溅射镀锌、真空镀（AL）、电镀或化学镀铜、粘贴金属箔（Cu或AL）和涂覆导电涂料等。经过金属化处理之后，使完全绝缘的塑料表面或塑料本身（导电塑料）具有金属那样反射（如手机）。吸收、传导和衰减电磁波的特性，从而起到屏蔽电磁波干扰的作用。实际应用中，采用导电涂料作屏蔽涂层，性能优良而且价格适宜。在需要屏蔽的地方，做成一个封闭的导电壳体并接地，把内外两种不同的电磁波隔离开。实践表明，若屏蔽材料能达到（30～40）dB以上衰减量的屏蔽效果时，就是实用、可行的。

由于电子技术应用广泛，而且各种干扰设备的辐射很复杂，要完全消除电磁干扰是不可能的。但是，根据电磁兼容性原理，可以采取许多技术措施减小电磁干扰，使电磁干扰控制到一定范围内，从而保证系统或设备的兼容性，例如，通信系统最初设计时，就应该严格进行现场电波测试，有针对性地选择频率及极化方式，避开雷达、移动通信等杂波干扰；高压线选择路径时，应尽量绕开无线电台（站）或充分利用接收地段的地形、地物屏蔽；接收设备与工业干扰源设备适当配置，使接收设备与各种工业干扰源离开一定距离；在微波通信电路设计中，为了减少干扰，可采用天线高低站方式调整微波电路反射点，并利用山头阻挡反射波，使之不能对直射波形成干扰。另外，微波铁塔是独立的高大建筑物，应采用完善的接地、屏蔽等避雷措施。

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论文摘要：数字测图是在测量工作中利用电子计算机技术将野外数据采集系统与内业机助制图系统相结合，其目标是实现信息采集处理的数字化、自动化、信息化。数字测图可以缩短作业时间，减轻劳动强度，提高成果精度。数字测图系统主要由数据输入、数据处理和数据输出3部分组成，数字测图作业模式中测记式数字测图应用最为广泛。大比例尺数字测图正以其测图精度高，成图速度快等优势逐步的取代传统的，以平板仪为主的模拟测图。与传统的模拟测图相比，数字测图的质量控制关键点更多、内容与方法更为复杂。GPS 新技术的出现，可以高精度并快速地测定各级控制点的坐标，在地形测量中已得到广泛地应用。本文介绍了GPS(RTK) 配合全站仪的作业流程， 简要阐明了其在地形测量中的应用。在利用实测数据成图的过程中， 解决一些常见的问题， 并给出解决的办法及依据， 同时给出一些有益的结论， 以适应实际使用的需要。

ABSTRACT：The digitized mapping technique is to combine the field data collection system with the computer assisted mapping system in surveys by computer technology.It aims to realize the information collected and processed digitally and automaticaity.The digitized mapping technique can cut short the working time，lighten the labor intensity and enhance the precision of the productions.The system consists of three parts，such as data input，data processing and data output.the survey-record digitized mapping technique is widely used in the digitized mapping working pattern.For its superiority over traditional plane-table mapping in accuracy and efficiency，the large scale digital mapping is becoming more and more popular.Compared with traditional analogue mapping，digital mapping has more quality control pivotai points，and its contents and methods are more complex.With the appearance of new technology GPS ，the coordinate of different levels controlling points may be surveyed in high precision and it has been applied widely in topographic survey.The operation process of GPS(RTK) electronic tachometer is introduced and its application in topographic survey is briefly illustrated. Solutions to some problems usually occur in the mapping process using actually measured data and some helpful conclusions are given for practical use.

Key words : RTK; electronic tachometer ; digital mapping ; CASS5.1;topographic survey;GPS

第1章 绪 论

1.1 前言

目前在我国，获取数字地图的主要方法有三种：原图数字化，航测数字成图，地面数字测图[1]。但不管那种方法，其主要作业过程均为三个步骤：数据采集，数据处理及地形图的数据输出（打印图纸、提供软盘等）。这里我们主要讲述一下地面数字化。

在没有合乎要求的大比例尺地图的地区或该地区测绘经费比充足，可直接采用地面数字测图的方法，该方法也称为内外业一体化数字测图，是我国目前个测绘单位用得最多的数字测图方法。采用该方法所得到的数字地图的特点是精度高，只要采取一定的措施，重要地物相对于邻近的控制点的精度控制在5cm内是可以做到的。但它所耗费的人力、物力与财力也是比较大的。

随着测绘科学技术的发展，传统的测图方法正逐步被不断涌现的新仪器、新设备、新技术、新方法所取代。GPS - RTK(以下简称RTK) 与全站仪联合进行数字化测绘地形图就是一种行之有效的新方法。

RTK与全站仪联合测绘地形图，可以优劣互补。如果仅用全站仪进行数字化测图，就必须建立图根控制网，这样须投入大量的时间、人力、财力;如仅用RTK测图，可以省去建立图根控制这个中间环节，节省大量的时间、人力和财力，同时还可以全天侯地观测。由于卫星的截止高度角必须大于13°- 15°，它在遇到高大建筑物或在树下时，就很难接收到卫星和无线电信号，也就无法进行测量。如果用RTK与全站仪联合测图，上述弊端就可以克服。即在进行地形测量时，空旷地区的地形、地物用RTK测之;村庄、城市内的建筑物、构筑物用RTK实时给出图根点的三维坐标，然后用全站仪测之。这样可以大大加快测量速度，提高工作效率。

随着GPS 定位精度的提高、硬件性能的改善， GPS 得到越来越广泛的应用。同时，全站仪也因其数据采集自动化程度高、大大释放劳动力等优势，成为勘测、设计、施工和管理不可或缺的测量工具。但随着工程质量要求的不断提高，测量用户已不再局限于只使用GPS 或全站仪中的一种，在实际测量工作中，同样一个工程中GPS 的测量成果常为全站仪所用，全站仪测量值又常作为检校GPS 作业的依据。用GPS 完成控制比用常规仪器要快得多。它不要站间通视，也无需庞大的作业队伍，精度高、作业快、费用省、应用灵活。一些先进的接收机和天线技术把外业观测时间压缩到最短的同时，仍能获得最优的数据，在灵敏度、可靠性、抗干扰能力方面都有优异的表现。静态、快速静态通过载波相位差分可以达到很高的精度(10-6D～10-8D) 。R T K 技术能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的精度。它的普及极大地拓展了GPS 的使用空间，使GPS 从只能做控制测量的局面中摆脱出来，而开始广泛运用于工程测量。现在商用R T K 接收机可实现20 Hz 高速独立采样与输出，整周未知数初始化时间仅需8 S ， 并提供独立检核，内置锂电池可支持1 个工作日连续作业。全站仪是一种兼有电子测距、电子测角、计算和数据自动记录及传输功能的自动化、数字化的三维坐标测量与定位系统。面对多层次的需求，各种精度等级、各种功能类型的仪器也纷纷面世。尤其是以无棱镜测量、自动目标识别、自动跟踪等代表新技术潮流的功能将使工作得以更高效、精确地完成。如今，已被广泛应用于控制测量、地形测量、地籍与房产测量、施工放样、工业测量及近海定位等方面。随着电子全站仪、GPS(RTK)及电子计算机的普及，及它们在测量仪器中的比例逐渐增大，它们在数字地形图、地籍图的应用也在日趋广泛。地形图的成图方法正在逐步的由传统的白纸法成图像数字测图方向发展。特别是我国的东部沿海发达地区，数字测图几乎占据了大部分的地形图测绘市场。在地形测量中， 传统的方法是经纬仪配合小平板仪的方法， 在小平板仪上进行展点， 再通过手摇数字化仪得到数字化图， 由于受到人为操作误差的影响， 误差可达到0.12 mm 以上， 对大比例尺的地形图的精度影响比较大。随着GPS（RTK）系统的不断改进， 已经达到了比较满意的精度要求， 可以满足常规测量的要求， 尤其对于开阔的地段(主要是田野、公路、河流、沟、渠、塘等) 直接采用全球卫星定位系统中的实时动态定位(RTK) 测量模式进行全数字野外数据采集。对于树木较多或房屋密集的村庄等， 采用RTK 测定图根点， 通过全站仪的采集碎部点。

基于此， 我们在实践中尝试利用RTK 配合全站仪进行野外数据采集， 然后在CASS5.1 环境下进行数字化成图， 结果显示该方案是可行的。但是受到仪器数量的限制，有些学生对全站仪和GPS(RTK) 在数字成图中使用的机会较少，甚至对此只是一般性的了解。所以通过本课题的完成，能够使这些学生掌握好全站仪与GPS(RTK)集和数字成图，为今后承担测图工程奠定坚实基础。

1.2 本章小结

综上所述，采用GPS(RTK)与全站仪联合进行数字化测图，它不仅可以减少作业人员和作业工序，而且可以提高采集数据的速度和质量，从而有效地提高了工作效率。因此，它是一种行之有效的测图方法。

第2章 仪器及软件

2.1 GPS(RTK)简介、系统组成及其基本原理[2]

2.1.1 GPS(RTK) 简介

RTK(Real Time Kinematic) 实时动态测量系统，它是集计算机技术、数字通讯技术、无线电技术和GPS 测量定位技术为一体的组合系统;它是GPS 测量技术发展中的一个新突破。RTK 定位精度高，可以全天侯作业， 每个点的误差均为不累积的随机偶然误差。

实时动态测量的基本思路是: 在基准站安设一台GPS 接收机，对所有可见GPS 卫星进行连续的观测，并将观测数据通过无线电传输设备实时地发送给用户观测站(流动站); 在流动站上， GPS 接收机在接收卫星信号的同时，通过无线电接收设备，接收基准站传输的观测数据，然后根据相对定位的原理实时地计算并显示出流动站的三维坐标及精度。

2.1.2 GPS(RTK) 系统的组成

GPS(RTK) 系统由基准站、若干个流动站及无线电通讯系统三部分组成。基准站包括GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯发射系统、供GPS 接收机和无线电台使用的电源(汽车用12 伏蓄电瓶) 及基准站控制器等部分。流动站由以下几个部分组成: GPS 接收机、GPS 天线、无线电通讯接听系统、供GPS 接收机和无线电使用的电源及流动站控制器等部分。用框图表示参见图2.1：

图2.1 RTK-GPS 系统结构图

2.1.3 GPS(RTK) 的基本原理

GPS 系统包括三大部分:地面监控部分、空间卫星部分、用户接收部分，各部分均有各自独立的功能和作用，同时又相互配合形成一个有机整体系统。对于静态GPS 测量系统， GPS 系统需要二台或二台以上接收机进行同步观测，记录的数据用软件进行事后处理可得到两测站间的精密WGS -84 坐标系统的基线向量，经过平差、坐标转换等工作，才能求得未知的三维坐标。现场无法求得结果，不具备实时性。RTK 实时相对定位原理如图2.2 所示：

图2.2 RTK 实时相对定位原理