北斗定位技术在野外测绘工作中的创新应用研究
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摘 要：测绘作业人员要在野外环境中工作，防护伞一直是测绘工作者的必需品之一，其缺点是工作人员为了遮挡暴晒或雨淋，在测绘的工作中也要随身携带，增加了很多负重；设计一种野外测绘防护伞，在任何地形可以拖行，利用滚动发电并且配备定位功能。这对于测绘信息采集工作具有很大辅助作用，对于社会地理信息系统的建设具有重要意义。
关键词：北斗定位 测绘 防护伞
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（c）-0202-02
测绘是准确掌握国情国力、提高管理决策水平的重要手段，任何工程都离不开前期的测绘。野外测绘是一项条件艰苦的工作，其测绘成果是国家宝贵的信息资源。很多地区地形复杂多样，平原、丘陵、高原、山地、盆地，测绘作业人员经常要在偏远的山区、缺氧的高原、荒芜的沙漠中等恶劣的环境中工作。随着科学技术的迅速发展，越来越多先进的测绘仪器出现，给测绘作业人员减少了工作强度。但是日晒雨淋始终难以避免，防护伞一直是测绘工作者的必需品之一[1]。
测绘人员使用的防护伞，为了保护设备体积会做得较大，除了材料要求遮阳防水兼具，材质强度高外，其它与一般的伞并无大的区别。其缺点是工作人员为了遮挡暴晒或雨淋，在测绘的工作中也要随身携带，无形中增加了很多负重。假如有一种野外测绘防护伞，在任何地形可以像拉杆箱可以拖行，那么将会减少很多测绘人员的负重。如果防护伞利用滚动发电并且配备定位功能，那么能够为测绘工作者提供很大的便捷。这对于测绘信息采集工作具有很大的辅助作用，对于社会地理信息系统的发展和国家信息化建设具有重要意义[2]。
1 技术方案
因此，为了克服传统野外测绘防护伞的缺点，设计一种基于北斗定位技术的野外测绘防护伞，它实用可靠，携带时直接拖行前进，内置北斗定位元件，并且利用转轮的旋转发电，为所有供电元件提供电能。
采用的技术方案是：一种基于北斗定位技术的野外测绘防护伞，包括伞头、中心轴、定子、轴承、转子、轮胎、铆钉、北斗定位接收器、北斗定位天线、蓄电池、伞体。
所述伞体的伞柄顶端，加工有外螺纹。所述伞头的形状为锥形圆柱，底部开设有螺纹孔，与伞体的伞柄顶端以螺纹方式装配在一起；在所述伞头靠近顶端处，径向开设有中心轴安装孔。
所述中心轴的形状为圆柱，在中心轴的轴向中部位置，环绕圆柱面加工成滚花面；所述中心轴的圆柱面上，径向开设有四个铆钉孔，其中两个分布在靠近滚花面的两侧，另外两个分布在靠近中心轴两端位置处；中心轴穿过伞头的中心轴安装孔，装配在伞头上。
所述定子共有四件，整体为圆盖状，中心处为圆环状的定子中心圈，套在定子中心圈的圆盖状结构为定子铁芯，圆盖状的定子铁芯划分为圆形结构和外围的环形结构，定子铁芯的环形结构内侧，环绕均匀分布有定子绕组。
所述定子中心圈的外端沿径向开设有铆钉沉孔，铆钉沉孔的下沉端面为平面，便于铆钉的装配。铆钉穿过定子沉孔和中心轴的铆钉孔，将定子装配在中心轴上。靠近伞头的两个定子的开口朝外，靠近中心轴两端的两个定子的开口朝内，伞头两侧形成左右两组定子结构，每组的两个定子对向分布，定子铁芯的环形结构之间留有间隙，每组定子均形成一个有缝隙的腔形结构，缝隙用于放置转子支撑体结构。
所述轴承的内圈套在中心轴上，内圈两端面紧贴在每组定子中心圈的内端面上。
所述转子为圆环状结构，中心处为圆环状的转子中心圈，套在轴承上；中间部分为细柄状的转子支撑体，其内端连接转子中心套外侧面，向四周辐射状均匀分布，其外端连接在转子磁轭的内侧面；转子的最外部分为环形的转子磁轭，转子磁轭两侧各内嵌一个定子；在转子支撑体的两侧面上，靠近转子磁轭内侧面，环形均匀安装有永磁体磁极。
所述转子的永磁体磁极与转子磁轭之间留有一定间隙，间隙宽度可以容纳所述定子绕组和定子铁芯的外侧环形结构。所述圆环状转子磁轭的宽度，恰好等于一组的两个定子加上定子间隙的宽度，所以装配完整后，转子磁轭的两侧端面与定子铁芯的圆形结构的外侧面共面。
所述轮胎为环形结构，外侧面径向设有胎纹，套在转子磁轭外侧。
所述北斗定位接收器的壳体通过点焊方式焊接在一组定子腔体内的其中一个定子铁芯的圆形结构的内侧面上，所述北斗定位天线安装在北斗定位接收器的顶面。
所述蓄电池通过壳体点焊的焊接方式，安装在另外一组定子腔体内的其中一个定子铁芯的圆形结构的内侧面上。
2 技术原理
在搬运物体时，一般情况下，采用滚动摩擦消耗的功是最小的。测绘作业人员在携带防护伞时，提着伞柄的把手部位，伞头部分贴住地面，拖行前进。轮胎带动转子转动，转子内的永磁体磁极开始旋转，定子绕组内的磁通发生改变，产生电流，储存在蓄电池中[3]。
所述北斗定位接收器通过北斗定位天线接收北斗一代卫星信号，计算出位置数据后，再通过北斗定位天线将位置数据发送到测绘团队后台；北斗一代卫星兼具定位和通信功能。
3 技术效果
经测试，这种野外测绘防护伞能够将负载转变为滚动携带，节省测绘人员大量体力；将滚动动作转化为发电结构，为野外工作者提供电能；添加北斗定位元件，实现野外工作者的实时位置跟踪。这种基于北斗定位技术的野外测绘防护伞，能极大降低野外测绘工作者的体力消耗，对于测绘信息采集工作具有很大的辅助作用，对于社会地理信息系统的发展和国家信息化建设具有重要意义。
参考文献
[1] 中国卫星导航定位协会，刘经南.卫星导航定位与北斗系统应用：壮大北斗产业，创新位置服务[M].北京：测绘出版社，2014.
[2] 北斗卫星导航系统的精密定轨与定位研究[J].中国科学：地球科学，2012（6）：854-861.
[3] 唐金元，于潞，王思臣.北斗卫星导航定位系统应用现状分析[J].全球定位系統，2008，33（2）：26-30.
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