论北斗定位系统技术在电力行业中的应用

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所有页眉页脚均可轻松去除 北斗卫星导航系统的精确度

前 言

2020年7月北斗导航系统全球组网完成。北斗既是大国重器，又是寻常百姓常用的生活工具，为了让普通大众更好的理解北斗原理、了解北斗的用途，作者结合自己的学习、工作、生活经历，特用通俗易懂的语言，推出一系列的故事来讲解北斗的原理和生产生活中的应用。

一、北斗及高精度技术

北斗，即中国北斗卫星导航系统，是中国自行研制的全球卫星导航系统，历经30多年的论证、规划、建设，于2020年7月全球组网。同美国GPS，俄罗斯的GLONASS，欧盟的伽利略，同成为全球卫星导航系统。

北斗卫星导航系统可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供定位、通讯、授时服务。 知识的力量TEL

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北斗卫星的发展史及特点

北斗定位的原理是用“手机”测量出到北斗卫星的距离，然后综合多颗卫星的数据“手机”就可知道解算出它所在的位置。由于卫星距离地面遥远，其信号从太空传达到地面时，受到了很多干扰、影响，导致定位信息不准确，就是我们常说的定位精度低。这对于普通大众的生活影响并不大，但对于特殊用户来说，就远远不够了，就需要一些技术手段来提高接收机的定位精度。 知识的力量TEL

北斗卫星导航系统现状及通信中的应用

摘要：卫星导航系统的基本功能之一是实现对用户的定位，并尽量减少定位误差。因此，为实现对用户目标的准确定位，分别研究了“北斗一代”系统的双星三球交汇定位方法和“北斗二代”导航系统RNSS定位方法。同时利用最小二乘法来求解用户位置坐标，满足电力系统用户精确定位的需求。鉴于此，本文主要分析北斗卫星导航系统现状及通信中的应用。

关键词：北斗卫星导航系统；通信；应用

中图分类号：TM76 文献标识码：A

1、概述

北斗卫星导航系统（BDS）历经北斗一号、北斗二号系统工程建设，于2018年12月27日完成北斗新一代卫星导航基本系统阶段建设，通过18颗MEO卫星为“一带一路”区域用户提供基本导航服务，并计划于2020年提供全球覆盖全天候连续精确的定位、测速、授时、位置报告与报文通信等功能服务，为我国国防建设和经济社会发展提供时空定位领域的基础保障，促进我军整体作战效能大幅提升、部队信息化建设的跨越式发展，同时带动导航、通信等基于时空定位的现代高科技信息产业的发展，提升我国作为世界大国的国际地位。从工程建设到运行维护再到应用推广的各个环节，都迫切需要通过标准化手段进行协调、统一和规范，以保障工程研制建设的顺利开展，保证系统的稳定运行，规范并推动北斗广泛应用。

综合陆、海、空、天等各类军民用户定位、导航、授时、位置报告等各类使用需求，卫星导航系统需要提供的服务，按照服务功能特征不同，应包括基本导航服务、位置报告与报文通信服务、星基增强服务三大类，其中，基本导航服务是指运用卫星无线电导航业务（RNSS）原理实现全球范围的连续实时定位、导航、授时服务能力。

仅就BDS基本导航服务而言，基本导航服务体系建立与维持如果能够与实际系统紧密结合，适时的进行补充、修改、完善，可以全面、系统的展现当前和未来一段时间内规划的基本导航服务标准编制修订情况，可以指导和规划标准的编制工作，这不但是系统自身建设和不断完善发展的内在需要，更是我国卫星导航系统标准化建设的必然要求，也是为我们参与国际合作、占领国际市场提供基础和推广支撑。

北斗定位导航技术的应用及展望

2身份证号码******************

摘要：当前，国际上主要有 GPS、Galileo、 GLONASS以及中国的“北斗”四大自主 GNSS。我国北斗全球定位系统在技术上与美国 GPS相媲美，对中国经济、国防等领域有着广阔的应用前景。本文对我国在新时期中的“北斗”技术进行了战略意义与发展前景的分析。

关键词：北斗定位导航技术；应用；展望

1北斗技术简述

“北斗一号”的工作机理是：由两个同步的固定卫星组成的地面站点将信号传输给用户。使用者回应讯号，然后经由两个卫星向地面发射讯号。用户定位是通过对地面站、卫星与用户间信号的反馈来实现的。地面站点将位置信息通过卫星传送给使用者，从而进行定位。北斗二号是基于我国自主研发的“北斗一号”卫星导航试验平台。采用被动式定位技术，将被动式定位分为三个模块，即空间模块、地面模块和用户模块。在轨测试中，利用5颗 GEO卫星，27颗 MEO卫星，3颗IGS0卫星构成的“东方红三号”卫星平台。地面部分包括主控站，上行注入站，以及监测站.其中，用户端主要包括：“北斗”用户终端以及与其它 GNSS兼容的用户终端。35个卫星在天空中按照一定的时间轨道围绕着地球旋转，在地面上的任意时间都能收到超过4个卫星的讯号。由于卫星的方位已经被准确地确定，因此，在进行定位时，很容易就能了解到从卫星到使用者之间的距离。利用三个空间坐标-测距公式，利用三个卫星组成三个方程式，通过求解 X, Y, Z，即可获得使用者的准确位置。

2北斗自身优势

2.1技术优势使得北斗的核心技术国产化 在新的时代背景下，武器系统的导引精度有了很大的提高。对于更具致命性的武器，例如大炮和飞弹，两倍的命中率就相当于八倍的威力。高精准度的出现，也使高精准度武器得到了迅速的发展。除此之外，由于北斗系统的顺利开发，中国最终从长久以来对 GPS系统的依赖中解脱出来，这其中也包括了国防建设。北斗有一项特别的功能，这是其他导航系统所不具备的，可以发送信息。一次能输入120个以上的汉字。此项技术的推广和使用，将会对导航系统产生重大影响。全球卫星导航系统是无源的，它可以提供给使用者一个“我在哪里”的信息，也可以提供给别人一个“我是哪里”的信息。在突发灾害事故中，受 GPS定位理论约束，救援直升机救援效率受到很大影响，而北斗具备 GPS无可比拟的技术优势。

信息技术　２０１３年第７期Ｉ科技创新与应用　ＧＰＳ技术在电力工程中的应用　

王梓　（北京卫星导航中心，北京１０００９４）　摘要：在电力工程的测绘环节，通过ＧＰＳ技术的应用能够提高测绘的精确性和可靠性，所以要想提高电力工程的测量水平，就　需要加大对测绘技术的研究和应用。随着ＧＰＳ技术的发展和应用，电力工程测量工作的主要作业手段也发生了改变，ＧＰＳ技术　已经成为了测量作业的主要手段。本文对电力工程勘测中ＧＰＳ技术的应用做了详细阐述，旨在不断提高电力工程勘测水平，以　实现ＧＰＳ技术与电力工程的密切结合。　关键词：ＧＰＳ技术；电力工程；应用研究　电力工程测绘领域中，先进技术的运用能够促进测绘水平的不　断提高。随着ＧＰＳ技术的不断发展及提高，当前在电力工程测绘中　这一技术已经成为一项重要的科学技术。随着这一技术的广泛应　用，电力工程的测绘技术得到了很大的提升。在电力工程的勘测中，　通过ＧＰＳ技术的应用研究能够有效地降低工程造价，还能实现勘测　作业方案的不断优化，最终实现勘测设计质量的提高。实践证明，　ＧＰＳ技术的应用，在保护生态环境等方面还能起到很好的经济和社　会效益。为此本文对这一技术的应用做了详细的阐述。　１　ＧＰＳ技术的应用现状　ＧＰＳ技术在电力工程的应用可以追朔到上世纪九十年代初期，　随着ＧＰＳ技术在电力工程中的应用，电力工程的勘测设计水平的科　技化水平也越来越高，科技的应用促进了勘测技术的不断发展，而　测量技术手段和ＧＰＳ仪器设备的不断更新及突破使得电力工程的　勘测也能够及时的实现技术更新。采用定位技术的ＲＴＫ技术实现　了定位技术领域的突破，这一技术在电力工程中的运用实现了线路　航测的大规模路径测量，还能实现放样塔基的实时动态检测，通过　程序的简化，节省了人力物力，实现了劳动效率的提高。这种技术能　够实现对输电线路的野外终勘，有效的淘汰了图解控制等技术手　段；在厂站的测量工作中，为了实现各级控制点坐标的高精度测定，　就可以运用ＧＰＳ新技术，这一技术能够依据一定数量的基准控制点　来实现地形点及地物点的测量，在测定中有时候甚至可以进行各级　控制点的布设就能实现高精度的测定。利用测图软件系统，能够充　分的利用计算机来实现野外绘图的一次性完成，还能进行各种比例　图件的打印。　２　ＧＰＳ原理及其技术概述　ＧＰＳ即全球定位系统，是一种以卫星为基础的无线电导航系　统，这一定位系统能够实现导航定位目的，能够实现定位的全球性、　全天候及连续性和实时性，这种先进的全球定位系统能够提供准确　且精密的三维坐标、速度及时间，现阶段在各个领域都有所应用，已　经被各类用户所喜爱。一个完整的ＧＰＳ系统由三个部分组成，分别　是空间部分、地面控制部分和用户设备部分。空间部分是指ＧＰＳ卫　星星座，地面控制部分主要是地面监控系统，而用户设备部分也就　是ＧＰＳ信号接收机，这三部分功能各异作用不同，这三部分的协调　统一才能实现定位的精确。经过近二十多年的发展，卫星导航定位　系统已经得到了升级换代，现在这种成熟的技术已经被广泛的采用　和推广。现在其应用的领域非常广，而且应用前景也十分乐观，这种　发展趋势已经大大超出了设想者的预想，实现了飞跃式的发展。目　前，几乎所有的领域中，这一技术都有所涉及，在导航定位上已经发　展成为一项非常重要的技术手段和方法，而在电力工程测绘领域　中，这一技术的应用也比较早，在各种类型的测量控制网中都有涉　及。　３电力工程中ＧＰＳ技术应用情况　电力工程的测量工作已经成为电力工程建设中的重要内容，电　力工程的测量涉及的内容较多，从电力工程测量的作业服务对象角　度看，这一测量工作包括厂站地形测量、送电线路测量及施工控制　和放样测量等内容。随着ＧＰＳ技术的不断发展及应用，其在电力工　程测量工作中已经得到了全面的发展，在电力工程测量的各个领域　都有所涉及。在发电厂工程的前期勘测中，运用全球定位系统能够　很好的实现厂区整体布局及土地的精确测量，这为实现厂区的整体　规划、及土地征用工作的顺利开展极为有利，技术的运用能够实现　大规模的工程数据计算，还能对后续施工放样起到很重要的作用，　所以一定要做好这一技术的运用，实现平高控制网及地形图测量系　统的建立及运用。　３．１国家控制点的检测和引用　ＧＰＳ技术在测量中的优势就是，不收空间距离的影响实现数据　的检测。在国家控制点的检测中，这一技术能够在ＧＰＳ控制网中尽　可能地纳入国家控制点，通过采用ＧＰＳ测量方式来实现起算数据和　约束条件点的检查，这能够实现国家控制点检测工作的的精度和可　靠性。在检核的内容上，以点间距离为主可通过两种方法来实现长　度的计算。一种是将ＧＰＳ观测值解算得到的点间弦长改化至国家控　制点所采用的参考椭球面，另一种是利用国家控制点的坐标成果反　算至ＧＰＳ观测成果。　３．２厂区ＧＰＳ控制测量中的投影变形处理　在厂区的建设中，需要构建多种附属设施，还要实现这些系统　的有机联系，所以在厂区ＧＰＳ控制测量中，需要将城建规划系统、国　家坐标高程等进行充分的系统联系，这就要求设计专业在向测量专　业提出任务书时，就要严格进行国家坐标高程系统的选定。但是值　得注意的是，国家坐标系采用的是高斯平面坐标系统，作为正形投　影的一种，这一正形投影在离开中央子午线的地方都会产生投影变　形，所以为了满足厂区控制测量的精度，就要求在设备安装的过程　中国做好施工放样的测量。　３．３高程控制网中ＧＰＳ技术的应用　３．３．１等值线图法　高程控制网中，运用ＧＰＳ技术能够根据已知点的高程异常值来　实现测区的高程异常的等值线图的测绘，ＧＰＳ能够测定待定点的　平面位置。在等值线图的绘制上能够达到很高的精确。　３．３．２高程拟合法　高程拟合法作为一种几何模型的建立方法，它能够根据测区的　具体情况，实现局部地区的似大地水准面用平面或二次曲面的函数　表达。在这一方法的运用中，可以将较小范围的平坦或低丘地区直　接当成是平面，但是如果测区的范围广阔且，地形也比较复杂的情　况，就应该采用二次曲面来拟合，这样能够保证测量工作的精度。在　测量的实践中，如果控制网存在高程异常变化平缓，所要控制的面　积也比较小的时候，可以采用ＧＰＳ高程拟合法，这样能够实现ＧＰＳ　海拔高程的测量精度接近或达到四等三角测高的精度。　３．３－３大地水准面模型法　大地水准面模型法本质上说是一种数字化的等值线图　色够实　现特定地区或整个地球的大地水准面的数学描述。在一些较为狭长　形状的测区，存在跨度和地势起伏较大的特点，如果此时采用高程　拟合法就容易造成较大的误差，而使用大地水准模型法就能够便于　高程的变换，精度也比较高，所以在实践中对于狭长测区中经常采　用大地水准面模型法。　４　ＧＰＳ测高的注意要点　ＧＰＳ技术作为一种先进的定位系统，提应用能够为用户提供优　质的测量服务，在电力工程勘测领域中运用，还能够减少人力物力　投入，实现勘测效率的提高。为了保证ＧＰＳ测高的精度，在实践中也　许注意此技术的运用要点。要保证ＧＰＳ野外数据采集和基线解算向　量的质量，这样才能实现ＧＰＳ平面控制测量的精度，保证ＧＰＳ水准　高程拟合精度的提高，还要保证适当数量的已知点数，还要根据具　体情况进行拟合方法的选择，这样才能实现测量的准确性。　５结束语　总而言之，在电力工程勘测领域中，运用先进的ＧＰＳ技术能够　有有效的提高测量精度，还能减少测量中人力物力的投人，为此要　加大全球定位系统的研究和运用，实现电力工程勘测领域中测量精　度和可靠性的提高。随着全球定位系统的不断完善，这一技术必将　在电力工程勘测实践中发挥越来越重要的作用。　参考文献　『１】徐绍拴，等．ＧＰＳ测量原理及其应用，武汉大学出版社，２００３．　［２】程正逢．厂区ＧＰＳ控制测量中的投影变形处理［Ｊ］．电力勘测设计，　２００２（３）．　—．４１—．