北斗定位技術在野外測繪工作中的創(chuàng)新應用研究

田瑜基

摘? ?要：測繪作業(yè)人員要在野外環(huán)境中工作，防護傘一直是測繪工作者的必需品之一，其缺點是工作人員為了遮擋暴曬或雨淋，在測繪的工作中也要隨身攜帶，增加了很多負重;設計一種野外測繪防護傘，在任何地形可以拖行，利用滾動發(fā)電并且配備定位功能。這對于測繪信息采集工作具有很大輔助作用，對于社會地理信息系統(tǒng)的建設具有重要意義。

關鍵詞：北斗定位? 測繪? 防護傘

中圖分類號：P228? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0255-02

測繪是準確掌握國情國力、提高管理決策水平的重要手段，任何工程都離不開前期的測繪。野外測繪是一項條件艱苦的工作，其測繪成果是國家寶貴的信息資源。很多地區(qū)地形復雜多樣，平原、丘陵、高原、山地、盆地，測繪作業(yè)人員經(jīng)常要在偏遠的山區(qū)、缺氧的高原、荒蕪的沙漠中等惡劣的環(huán)境中工作。隨著科學技術的迅速發(fā)展，越來越多先進的測繪儀器出現(xiàn)，給測繪作業(yè)人員減少了工作強度。但是日曬雨淋始終難以避免，防護傘一直是測繪工作者的必需品之一[1]。

測繪人員使用的防護傘，為了保護設備體積會做得較大，除了材料要求遮陽防水兼具，材質強度高外，其它與一般的傘并無大的區(qū)別。其缺點是工作人員為了遮擋暴曬或雨淋，在測繪的工作中也要隨身攜帶，無形中增加了很多負重。假如有一種野外測繪防護傘，在任何地形可以像拉桿箱可以拖行，那么將會減少很多測繪人員的負重。如果防護傘利用滾動發(fā)電并且配備定位功能，那么能夠為測繪工作者提供很大的便捷。這對于測繪信息采集工作具有很大的輔助作用，對于社會地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和國家信息化建設具有重要意義[2]。

1? 技術方案

因此，為了克服傳統(tǒng)野外測繪防護傘的缺點，設計一種基于北斗定位技術的野外測繪防護傘，它實用可靠，攜帶時直接拖行前進，內(nèi)置北斗定位元件，并且利用轉輪的旋轉發(fā)電，為所有供電元件提供電能。

采用的技術方案是：一種基于北斗定位技術的野外測繪防護傘，包括傘頭、中心軸、定子、軸承、轉子、輪胎、鉚釘、北斗定位接收器、北斗定位天線、蓄電池、傘體。

所述傘體的傘柄頂端，加工有外螺紋。所述傘頭的形狀為錐形圓柱，底部開設有螺紋孔，與傘體的傘柄頂端以螺紋方式裝配在一起;在所述傘頭靠近頂端處，徑向開設有中心軸安裝孔。

所述中心軸的形狀為圓柱，在中心軸的軸向中部位置，環(huán)繞圓柱面加工成滾花面;所述中心軸的圓柱面上，徑向開設有四個鉚釘孔，其中兩個分布在靠近滾花面的兩側，另外兩個分布在靠近中心軸兩端位置處;中心軸穿過傘頭的中心軸安裝孔，裝配在傘頭上。

所述定子共有四件，整體為圓蓋狀，中心處為圓環(huán)狀的定子中心圈，套在定子中心圈的圓蓋狀結構為定子鐵芯，圓蓋狀的定子鐵芯劃分為圓形結構和外圍的環(huán)形結構，定子鐵芯的環(huán)形結構內(nèi)側，環(huán)繞均勻分布有定子繞組。

所述定子中心圈的外端沿徑向開設有鉚釘沉孔，鉚釘沉孔的下沉端面為平面，便于鉚釘?shù)难b配。鉚釘穿過定子沉孔和中心軸的鉚釘孔，將定子裝配在中心軸上?？拷鼈泐^的兩個定子的開口朝外，靠近中心軸兩端的兩個定子的開口朝內(nèi)，傘頭兩側形成左右兩組定子結構，每組的兩個定子對向分布，定子鐵芯的環(huán)形結構之間留有間隙，每組定子均形成一個有縫隙的腔形結構，縫隙用于放置轉子支撐體結構。

所述軸承的內(nèi)圈套在中心軸上，內(nèi)圈兩端面緊貼在每組定子中心圈的內(nèi)端面上。

所述轉子為圓環(huán)狀結構，中心處為圓環(huán)狀的轉子中心圈，套在軸承上;中間部分為細柄狀的轉子支撐體，其內(nèi)端連接轉子中心套外側面，向四周輻射狀均勻分布，其外端連接在轉子磁軛的內(nèi)側面;轉子的最外部分為環(huán)形的轉子磁軛，轉子磁軛兩側各內(nèi)嵌一個定子;在轉子支撐體的兩側面上，靠近轉子磁軛內(nèi)側面，環(huán)形均勻安裝有永磁體磁極。

所述轉子的永磁體磁極與轉子磁軛之間留有一定間隙，間隙寬度可以容納所述定子繞組和定子鐵芯的外側環(huán)形結構。所述圓環(huán)狀轉子磁軛的寬度，恰好等于一組的兩個定子加上定子間隙的寬度，所以裝配完整后，轉子磁軛的兩側端面與定子鐵芯的圓形結構的外側面共面。

所述輪胎為環(huán)形結構，外側面徑向設有胎紋，套在轉子磁軛外側。

所述北斗定位接收器的殼體通過點焊方式焊接在一組定子腔體內(nèi)的其中一個定子鐵芯的圓形結構的內(nèi)側面上，所述北斗定位天線安裝在北斗定位接收器的頂面。

所述蓄電池通過殼體點焊的焊接方式，安裝在另外一組定子腔體內(nèi)的其中一個定子鐵芯的圓形結構的內(nèi)側面上。

2? 技術原理

在搬運物體時，一般情況下，采用滾動摩擦消耗的功是最小的。測繪作業(yè)人員在攜帶防護傘時，提著傘柄的把手部位，傘頭部分貼住地面，拖行前進。輪胎帶動轉子轉動，轉子內(nèi)的永磁體磁極開始旋轉，定子繞組內(nèi)的磁通發(fā)生改變，產(chǎn)生電流，儲存在蓄電池中[3]。

所述北斗定位接收器通過北斗定位天線接收北斗一代衛(wèi)星信號，計算出位置數(shù)據(jù)后，再通過北斗定位天線將位置數(shù)據(jù)發(fā)送到測繪團隊后臺;北斗一代衛(wèi)星兼具定位和通信功能。

3? 技術效果

經(jīng)測試，這種野外測繪防護傘能夠將負載轉變?yōu)闈L動攜帶，節(jié)省測繪人員大量體力;將滾動動作轉化為發(fā)電結構，為野外工作者提供電能;添加北斗定位元件，實現(xiàn)野外工作者的實時位置跟蹤。這種基于北斗定位技術的野外測繪防護傘，能極大地降低野外測繪工作者的體力消耗，對于測繪信息采集工作具有很大的輔助作用，對于社會地理信息系統(tǒng)的發(fā)展和國家信息化建設具有重要意義。

參考文獻

[1] 中國衛(wèi)星導航定位協(xié)會，劉經(jīng)南.衛(wèi)星導航定位與北斗系統(tǒng)應用：壯大北斗產(chǎn)業(yè)，創(chuàng)新位置服務[M].北京：測繪出版社，2014.

[2] 施闖，趙齊樂，李敏，等.北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的精密定軌與定位研究[J].中國科學：地球科學，2012（6）：854-861.

[3] 唐金元，于潞，王思臣.北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)應用現(xiàn)狀分析[J].全球定位系統(tǒng)，2008，33（2）：26-30.