北斗定位技術在野外測繪工作中的創新應用研究
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摘 要：測繪作業人員要在野外環境中工作，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）-0202-02
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。很多地區地形復雜多樣，平原、丘陵、高原、山地、盆地，測繪作業人員經常要在偏遠的山區、缺氧的高原、荒蕪的沙漠中等惡劣的環境中工作。隨著科學技術的迅速發展，越來越多先進的測繪儀器出現，給測繪作業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的發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，內置北斗定位元件，并且利用轉輪的旋轉發電，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形結構，定子鐵芯的環形結構內側，環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，便于鉚釘的裝配。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，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。
所述軸承的內圈套在中心軸上，內圈兩端面緊貼在每組定子中心圈的內端面上。
所述轉子為圓環狀結構，中心處為圓環狀的轉子中心圈，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側面；轉子的最外部分為環形的轉子磁軛，轉子磁軛兩側各內嵌一個定子；在轉子支撐體的兩側面上，靠近轉子磁軛內側面，環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形結構。所述圓環狀轉子磁軛的寬度，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的其中一個定子鐵芯的圓形結構的內側面上，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的其中一個定子鐵芯的圓形結構的內側面上。
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，轉子內的永磁體磁極開始旋轉，定子繞組內的磁通發生改變，產生電流，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星信號，計算出位置數據后，再通過北斗定位天線將位置數據發送到測繪團隊后臺；北斗一代衛星兼具定位和通信功能。
3 技術效果
經測試，這種野外測繪防護傘能夠將負載轉變為滾動攜帶，節省測繪人員大量體力；將滾動動作轉化為發電結構，為野外工作者提供電能；添加北斗定位元件，實現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的發展和國家信息化建設具有重要意義。
參考文獻
[1] 中國衛星導航定位協會，劉經南.衛星導航定位與北斗系統應用：壯大北斗產業，創新位置服務[M].北京：測繪出版社，2014.
[2] 北斗衛星導航系統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.北斗衛星導航定位系統應用現狀分析[J].全球定位系統，2008，33（2）：26-30.
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