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手持式GPS在野外地质测量中的应用浅析
利用手持式GPS的基本功能,探讨了手持式GPS在野外使用前的'校正方法,地质工作中对于标定点位、导航、面积计算等方面的应用和注意事项,并对手持式GPS定位测量和传统测量的精度进行了比较.提出了手持式GPS在野外地质测量中的一些方法,提高了手持式GPS在野外地质测量中的实用性.
作 者：张永胜 曹成德 刘光莲 作者单位：青海省地质调查院,青海,西宁,810012 刊 名：西部探矿工程 英文刊名：WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING 年，卷(期)： 21(6) 分类号：P228.4 关键词：手持式GPS 野外地质测量 应用手持GPS定位在野外地质测量中的误差分析
GPS在工程测量、导航定位等应用中所具有的优越性和方便性,使其应用越来越广泛.在野外地质测量中小巧方便的手持GPS机能够起到辅助定点和导航的重要作用,是新时期实现现代化数字地质调查的基础设备之一.但由于野外地形、树木等多路径环境因素的影响,其测量精度和应用受到限制.针对手持机的`特点,通过实际测点分类统计分析各方面因素对误差产生的影响程度,进而得出修正方案,提高测量精度和实用性.
作 者：周蓓 陶君 ZHOU Bei TAO Wenjun 作者单位：湖北省国土测绘院,湖北,武汉,430000 刊 名：资源环境与工程 英文刊名：RESOURCES ENVIRONMENT & ENGINEERING 年，卷(期)：2009 23(3) 分类号：P228.4 关键词：地质测量 GPS定位 误差分析 地形因素 数字地质调查 GeoSurvey系统手持式GPS与全站仪的应用
手持式GPS是一种体积小、携带方便、独立使用的可提供精确的GPS全球卫星定位,道路、建筑物、景点查询的.定位导航设备,具有全天候、全方位实时三维导航与定位能力,有高灵敏度、高精度、自动化、价廉、使用方便等特点,已广泛应用于大地测量、地质调查、资源勘查等众多领域,既提高了工作效率,又节约成本,取得了较好的应用效果.
作 者：关壮鹏 GUAN Zhuang-peng 作者单位：江西有色地质勘探五队,江西,九江,33 刊 名：矿业工程 英文刊名：MINING ENGINEERING 年，卷(期)： 7(3) 分类号：P216 关键词：手持式GPS 全站仪 定位精度 应用手持式GPS接收机应用中坐标系统的转换
阐述手持式GPS接收机对于不同的坐标系进行转换时用到的理论和有关参数的`计算方法,使手持式GPS接收机在不同的坐标系统中应用时,只要有关参数设置正确,即可以得到高精度的定位成果,从而提高工作效率.
作 者：姜明 张义军 JIANG Ming ZHANG Yi-jun 作者单位：姜明,JIANG Ming(重庆市林业规划设计院,重庆,400060)张义军,ZHANG Yi-jun(国家林业局西北林业调查规划设计院,陕西,西安,710000)
刊 名：林业调查规划 ISTIC英文刊名：FOREST INVENTORY AND PLANNING 年，卷(期)： 33(1) 分类号：P228.4 P282.2 关键词：GPS接收机 坐标系 参数设置 转换GPS手持机在野外地质填图中的应用
针对传统野外地质填图中手段落后、填图精度不高以及工作效率低的`特点,文章探讨了手持GPS接收机在野外区调地质填图中标定地质点、导航、计算多边形面积以及补点等方面的应用及其注意事项,提出了将GPS手持机绝对定位结果标定在地形图上的一个简单而新颖的方法,大大增强了GPS手持机在野外地质填图中的实用性.
作 者：丁继新 马捷 尚彦军 史永跃 DING Ji-xin MA Jie SHANG Yan-jun Shi Yong-yue 作者单位：丁继新,DING Ji-xin(有色金属矿产地质调查中心,北京,100012;北京中色资源环境工程有限公司,北京,100045)马捷,尚彦军,MA Jie,SHANG Yan-jun(安阳师范学院实验中心,安阳,455000)
史永跃,Shi Yong-yue(中国科学院地质与地球物理研究所工程力学重点实验室,北京,100029)
刊 名：地质与勘探 ISTIC PKU英文刊名：GEOLOGY AND PROSPECTING 年，卷(期)： 43(1) 分类号：P623 关键词：GPS手持机 野外地质填图 标定对于物流实体单位而言，GPS在国内是项成熟的技术，已得广泛应用。随着专业化分工的日益细化,越来越多的企业将物流业务外包给第三方物流服务商运作，企业对物流服务商物流运作的动态信息较难掌控,迫切需要应用GPS技术来有效地监控产品流向，防范在途货物风险，提高企业物流管理水平和客户服务水平。对于第三方物流管理模式的企业来说,GPS技术应用的关键在将各物流服务商的GPS信息集成到统一的平台。而GPS信息的集成在国内缺乏统一的标准，是一大难点。本文以中国石化化工销售有限公司(以下简称公司)为例，介绍采取第三方物流管理模式的企业如何有效应用GPS技术。
1项目背景及GPS集成方案
1.1项目背景
公司拥有100多家物流服务商，所有运输业务均委托第三方物流服务商承担，20xx年运量达1700万吨。公司组织开发了物流信息系统(以下简称LIS)，能通过LIS及时掌握产品待装、在途、到货等不同阶段的信息，为掌握在途产品的实际流向和动态,公司从20xx年初开始推广GPS项目。
1.2GPS运营服务商选择
由于公司物流服务商分布在全国大部分区域,点多线长面广,物流服务商并不长期固定，有些物流服务商在业务运作时使用非自有车辆，这些车辆也时常变化，还有些物流服务商同时为多个业主提供服务，而其他客户并不愿意与公司分享相关运输信息等等原因，项目实施中存在着较大困难。如要求所有物流服务商全部新装公司GPS平台的车载终端，必将增加业务运作成本。因此，要选择一家实力较强，能提供全国范围内GPS监控平台服务的GPS运营商，同时为公司与物流服务商提供服务。最终，公司选择了中国移动-同方锐安作为了GPS合作伙伴，由对方以中国移动为平台，开发了“e物流”平台。
1.3“e物流”平台与LIS的集成
对企业的物流管理者来说，最关心的是车辆的定位信息、车速、运行轨迹，通过这几个数据可以确定车辆是否按照指定流向、既定线路并准时送达客户，物流管理者可以通过“e物流”平台提供的标准调用接口，在LIS中实现地图方式和文本方式定位信息的展现，大大提高了物流服务商、企业不同层面的物流监管需求。
“e物流”平台具有标准对外接口，用于支持与LIS系统的互联互通。接口以webservices的形式提供。LIS系统向“e物流”发出请求，“e物流”返回相应的结果。LIS中只保存到达检测结果，其余任何位置信息数据都不保存，需要时从e物流实时获取。
2GPS应用情况
2.1GPS报警点设置
为达到利用GPS数据对运输工具是否准时、按要求送达收货地点进行自动判断的.目的，公司开发启用了“GPS报警”功能，通过预设的四种文本报警信息如“未入网无数据”、“已入网无数据”、“未到达目的城市”、“已到达目的城市”来反映承运工具是否到达了指定的“目的城市”。所有“GPS报警”信息在LIS中以文本形式展现。
GPS后台对承运工具行驶轨迹进行自动检测，若承运工具静止状态超过30分钟，GPS后台判断该停留地点可能为卸货地点，该卸货地点必须在“卸货日期”当天定位在“目的城市”范围内。若物流委托单的“目的城市”为县级市、区或镇时，物流信息系统自动需将该县、区、镇归结到其所在的上级地级市范围，再与GPS电子地图进行比对。由于电子地图的精度问题，目前“GPS报警”监控的区域精度只能是“地级市”。
2.2“GPS报警”原因分析
20xx年4-8月份，公司GPS报警原因主要如下：
(1)“未入网无数据”报警占40%，主要原因是部分承运车船未安装GPS或未与我公司GPS运营服务商签订转发协议;另外少量报警是由于承运商录入车号不规范所致。
(2)“已入网无数据”报警占15%，此类报警很难区分GPS设备终端未能正常工作的原因是人为因素还是GPS设备自身故障，是监控工作中的难点。
(3)“未到达目的城市”报警占5%。主要原因有承运商录入“卸货日期”不符合实际日期(提前或推后)、误填了短驳车辆而非实际送货车辆等。另外，由于GPS电子地图区域边界无法做到清晰化，当送货区域位于两个相邻地级市之间时容易出现GPS误报警。
(4)“无法连接平台”或“空白”的报警占0.5%，是因为承担数据转发的电脑故障或网络原因造成系统无法与GPS数据库连接。一般经过手工处理后可获得报警信息。
2.3改进措施
通过对报警原因进行分析，发现大多数问题属于管理与操作的问题，需从管理上予以加强。
第一，建立GPS应用管理制度，规范GPS入网流程、明确GPS服务商、物流服务商及公司各单位职责。
第二，完善运输工具资源库，对不具备入网监控条件的车辆和船只要求限期整改，否则进行清退。
第三，加大GPS管理及应用的考核力度，将考核结果与承运商的承运量挂钩。
第四，GPS服务商从技术上进行升级，将GPS电子地图的判别精度提升至县级或城镇级。
通过一年时间的努力，20xx年底，公司GPS应用率达到了90%以上。
3GPS深化应用思路
目前，公司已通过GPS系统实现了产品流向和运输动态监控。笔者认为，可继续在以下三方面进一步深化GPS应用。
(1)通过GPS确定运输轨迹，对运距进行回归分析，为运输定价机制提供数据分析的依据。
(2)将e平台信息通过接口引用到客户平台，让客户可根据销售订单号查询我公司配送产品实时位置信息，从而更合理的安排自己的生产进度，降低原材料库存。扩大GPS平台覆盖范围，鼓励客户将自提运输工具的轨迹信息传递到GPS平台。
(3)通过车辆(船舶)实时GPS数据与装载状态信息的集成方案，建立统一的呼叫调度平台，发布装载需求信息、寻找回程车(船)，调度回程车(船)，降低空驶率，提高车辆使用率。
MRFIC1502在GPS接收器中的应用
摘要：首先，介绍全球定位系统（GPS）接收器的结构和摩托罗拉公司生产的射频降频变换器MRFIC1502，给出用MRFIC1502设计GPS接收器的硬件连接图。然后，分析该接收器的射频输入，中频滤波、锁相回路和采样时钟等部分的工作原理，指出印制电路板设计中要注意的问题。关键词：降频变换器 MRFIC1502 GPS 接收器
引言
全球定位系统（GPS）的空间部分使用由24颗高度约2.02万km的卫星组成的卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道，运行周期约为11h58min(11时58分)，分布在6个轨道面上（每轨道面4颗），轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP），在时间上提供了连续的全球导般能力。每颗卫星不断地用两个L波段（390～1550MHz）广播导航信息。这两个L波段分别是频率为1574.42MHz的链接1（L1）和频率为1227.6MHz的链接2（L2）。C/A码（Coarse Acquistion Code）和P码（Precise Code）在L1上广播，加密码（encrypted code）只在L2上广播。摩托罗拉的射频降频变换器MRFIC1502是为了接收L1上的C/A码而设计的。本文主要论述在GPS接收器中，MRFIC1502作为降频变换器的用法。
1 GPS接收器的结构
L1上的C/A码必须以一定的功率增益广播，以保证在用户接收设备上最小功率为-160dBW(分贝瓦)的要求。1575.42MHz的载波通过调制，含有C/A码和P码。此外，导航数据流用双相移键控制方式通过载波传送，数据速率为50bps。C/A码的带宽为2.046MHz(±1.023MHz)，P码的带宽为20.46MHz（±10.23MHz）。
GPS技术声明中规定，晴天时，接收器天线接收到的功率增益大于-130dBW。任何障碍物，如树林或建筑物，都会使信号减弱，因此，建议在考虑系统灵敏度时，至少给系统留5.0～7.0dB的余量。解调方案也会对整个接收器的灵敏度产生影响，在系统设计时也要充分考虑这点。
图1
典型的GPS接收器结构如图1所示。信号送给MRFIC1502前，经过放大和两次滤波。下文将讨论GPS接收器的各个功能部分。
低噪声放大器是GPS射频接收器中最重要的部分。这个放大器基本上可以决定整个接收器的噪声大小，因此，是接收器灵敏度的直接决定因素。低噪声放大器推荐用MRFIC1501实现。5V供电时，MRFIC1501工作电流为7.0mA，功率每增加17dB，噪声信号增加1.5dB。
图1所示的第二个滤波器是个普通滤波器，必须满足每增加15dB的信号增益，噪声增加不能大于3.0dB；两个陶瓷滤波器为KFF6338，也是摩托罗拉的产品。由于噪声系统每增加1.0dB，接收器的灵敏度就大约减少1.0dB，所以，在进行设计时，应该充分考虑滤波器和低噪声放大器的选型。
陶瓷滤波器的选择对GPS接收器的性能有直接影响，选择不好，干扰信号会很大。干扰信号对接收器的影响有两方面：第一，如果带外滤波不充分，干扰信号可能会引起低噪声放大器或降频变换器非线性工作，这会造成不真实输出或加大接收器的噪声系数；第二，如果解调器的干扰信号过大，则接收器处理的信号不真实，不能输出定位信息。
2 MRFIC1502介绍
MRFIC1502的模块结构与引脚布置如图2所示，芯片为四边扁平封装（TQFP），共48个引脚。MRFIC1502为标准的双降频变换，可以配置为固定频率的锁相环（phase-locked loop）来产生两个本地振荡器和缓冲器，为数字相关器和多路器提供采样时钟。片内也合成了L波段航行振荡所用的活性元件。该芯片使用了摩托罗拉第三代氧化物自排列集成电路的硅双极加工技术。芯片的典型应用电路由下文给出。
3 GPS接收器的实现
GPS接收器的MRFIC1502部分如图3所示。
图2
（1）射频输入
MRFIC1502片内有50Ω的电阻与射频输入信号匹配。输入放大器的噪声系统大约为4.5dB，增益为13dB。放大器的输出直接送给一级混频器。混频器提供7.0dB的转换增益，其输出送给片外的.滤波器。输入放大器和混频器的噪声系统累加到9.5dB。
放大器与混频器由独立的VCC供电（42引脚），以减小与其它电路之间的耦合。在外部电路设计和印制电路板时，必须注意这点。一般，用两个旁路电容与42引脚相连，一个用于过滤高频元件的干扰信号，另一个用于过滤低频元件的干扰信号。这两个电容应尽量靠近42引脚，以减小线路的感应系数；同理，这两个电容的另一端应尽量靠近地。设计中，如果注意到上述问题，放大器的工作会很稳定；反之，射频输入可能会很不稳定。
（2）一级中频滤波器
一级中频滤波器的主要作用是过滤混频器混频过程中掺入的无用信号。一级混频器的输出
阻抗为50Ω，而一级中频放大器的输入阻抗为1000Ω。本应用中的中频滤波器的输入阻抗为50Ω，输出阻抗为200Ω，并且其频宽为15MHz。MRFIC1502片内电平变换器输出的是TTL电平信号，设计中也应考虑到电平问题。
（3）锁相环设计
压控振荡器（VCO）的信号为1527.68MHz，其通过40分频后得到38.19MHz的二极本振频率。二级本振信号除了为二级混频器提供本振信号之外，其通过转换器输出38MHz的信号，作为数字相关器和多路器的采样时钟。38.19MHz经过2分频，得到19.096的频率信号，这个信号一般用于相位检测。相位检测器的参考输入（18引脚）一般最小为400mV，最大为2.5mV。MRFIC1502的相位检测器是基于MC12040设计的，但在低耗等方面做了一些改进。
（4）采样时钟输出
压控振荡器的信号经过40分频后，再经过时钟转换器，把正弦波变为TTL方波。TTL电平信号用作数字相关器和多路器的采样时钟，同时，也为片内的其它部分提供内部时钟。由于转换器的工作频率为高频率38MHz，输出为方波，所以波形比较尖。输出端用1000Ω的电阻和40pF电容并联时，其最大瞬间电流可能会达到50mA。因此，转换器由独立的VCC引脚（28引脚）供电，电阻和电容的接法如图3所示。
图3
（5）PCB布局规则
在PCB布局时，旁路电阻应尽量靠近芯片引脚。某些重要元件可以布置在MRFIC1502的背面，使得MRFIC1502到这些元件的路径尽量短。压控振荡器可能会与阻抗引起共振，在PCB布局时也必须考虑到这一点。L频段的输入和转换器之间如果靠近太近，也可能会产生电流耦合。在应用中，如果产生这种耦合，接收器会变得对干扰信号非常敏感。为了减小这种耦合，可采用带状线结构，而不采用微波传输带结构。
4 总结
本文描述了应用MRFIC1502进行GPS接收器设计的方法。文中给出的外围电路适合多路不同应用场合。关于MRFIC1502芯片的资料，读者可以登录摩托罗拉的网站获得随着GPS的发展，GPS接收器的应用将越来越广泛。由于各大公司提供的降频变换芯片的集成度越来越高，GPS接收器的设计也应该会变得越来越简单。
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