北斗定位技術(shù)在野外測繪工作中的創(chuàng)新應(yīng)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(hù)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(fù)重；設(shè)計一種野外測繪防護(hù)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(shè)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：北斗定位 測繪 防護(hù)傘

中圖分類號：P228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0202-02

測繪是準(zhǔn)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(fù)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(yuǎn)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(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多先進(jìn)的測繪儀器出現(xiàn)，給測繪作業(yè)人員減少了工作強(qiáng)度。但是日曬雨淋始終難以避免，防護(hù)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(hù)傘，為了保護(hù)設(shè)備體積會做得較大，除了材料要求遮陽防水兼具，材質(zhì)強(qiáng)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(fù)重。假如有一種野外測繪防護(hù)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(fù)重。如果防護(hù)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(shè)具有重要意義[2]。

1 技術(shù)方案

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

采用的技術(shù)方案是：一種基于北斗定位技術(shù)的野外測繪防護(hù)傘，包括傘頭、中心軸、定子、軸承、轉(zhuǎn)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(shè)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(shè)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(shè)有四個鉚釘孔，其中兩個分布在靠近滾花面的兩側(cè)，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(jié)構(gòu)為定子鐵芯，圓蓋狀的定子鐵芯劃分為圓形結(jié)構(gòu)和外圍的環(huán)形結(jié)構(gòu)，定子鐵芯的環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，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(shè)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。靠近傘頭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(cè)形成左右兩組定子結(jié)構(gòu)，每組的兩個定子對向分布，定子鐵芯的環(huán)形結(jié)構(gòu)之間留有間隙，每組定子均形成一個有縫隙的腔形結(jié)構(gòu)，縫隙用于放置轉(zhuǎn)子支撐體結(jié)構(gòu)。

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

所述轉(zhuǎn)子的永磁體磁極與轉(zhuǎn)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(cè)環(huán)形結(jié)構(gòu)。所述圓環(huán)狀轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子磁軛的兩側(cè)端面與定子鐵芯的圓形結(jié)構(gòu)的外側(cè)面共面。

所述輪胎為環(huán)形結(jié)構(gòu)，外側(cè)面徑向設(shè)有胎紋，套在轉(zhuǎn)子磁軛外側(cè)。

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(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)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(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)面上。

2 技術(shù)原理

在搬運(yùn)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(hù)傘時，提著傘柄的把手部位，傘頭部分貼住地面，拖行前進(jìn)。輪胎帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子內(nèi)的永磁體磁極開始旋轉(zhuǎn)，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(tuán)隊后臺；北斗一代衛(wèi)星兼具定位和通信功能。

3 技術(shù)效果

經(jīng)測試，這種野外測繪防護(hù)傘能夠?qū)⒇?fù)載轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動攜帶，節(jié)省測繪人員大量體力；將滾動動作轉(zhuǎn)化為發(fā)電結(jié)構(gòu)，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(shù)的野外測繪防護(hù)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(tǒng)的發(fā)展和國家信息化建設(shè)具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

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

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

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