综合导航系统范文

综合导航系统范文（精选8篇）

综合导航系统 第1篇

随着科学技术的发展, 目前已有各种适用于飞机的导航系统, 它们各自都有其优点和特色, 但也有固有的不足之处。惯性导航系统具有自主性和输出多种较高精度的导航参数 (位置、速度、航向和姿态等) 的特点, 但误差 (尤其是位置误差) 随时间积累;无线电定位系统的定位精度不受使用时间的影响, 但它的输出信息主要是载体位置, 对精确导航来讲, 定位精度也不够高, 且工作范围受地面台覆盖区域的限制;多普勒导航系统与惯导系统一样, 同属航位推算类, 从得到的地速信息去推算位置, 误差当然也是积累的, 且多普勒系统必须采用外部航向信号, 除非采用惯导系统输出的较高精度的航向信息, 否则飞机上其他航向设备的航向误差一般不能保证小于0.5°—1°, 这样, 即使不考虑地速测量误差, 航向误差就使定位误差大于航程的1%—2%;70年代发展起来的GPS全球定位系统, 它的特点是定位和测速精度高, 几十米以内的定位精度以及基本上不受时间, 地区的限制的特点, 使得GPS在飞机导航系统中属于佼佼者, 但是, 飞机的飞行动作, 以及不能保证100%无故障率的空间卫星结构, 总要影响GPS接收机对GPS信号的接收, 且GPS接收机输出信号的更新频率一般等于1—2Hz, 有时不能满足飞机飞行控制对导航信号更新频率的要求, 致使在飞机上单独使用GPS接收机的方案受到限制。

1 综合导航系统

1.1 综合导航系统介绍

将飞机上安装的几种导航系统综合起来, 组成综合导航系统, 将能达到取长补短, 综合发挥各种导航系统特点的目的, 并能提高导航信息精度, 更好地满足飞机对导航系统的要求。此外, 为了达到某种目的, 也常采用综合导航系统的方案。例如, 将两种精度较低、价格较廉的导航系统综合在一起, 达到价格昂贵的单一导航系统才能具有的导航精度, 又如, 将多普勒雷达与惯导系统综合, 达到惯导具有空中对准能力的目的等。

目前广泛采用的综合导航系统是以惯性导航为主, 综合卫星导航, 实现飞机远距离自主导航与定位;通过无线电罗盘、塔康、组合接收设备, 实时测定飞机与地面塔台方位、距离等信息, 实现飞机无线电区域导航与定位;通过大气数据系统和捷联航姿系统组成备份导航系统, 提供飞机飞行必需的航向、姿态和高度信息;通过近地告警和空中交通告警及防撞系统提供告警信息。

综合导航系统具有以下功能:

(1) 协合功能:利用各种导航分系统的信息, 形成分系统所不具备的导航功能;

(2) 互补偿功能:综合后的导航系统功能虽然与各分系统的导航功能相同, 但它们能够综合利用各分系统的特点, 优势互补, 从而扩大了使用范围, 提高了导航精度;

(3) 余度功能:采用两种以上导航系统综合而成的综合系统具有余度功能, 增加了导航系统的可靠性。

1.2 综合导航系统余度技术

在综合导航系统中, 单个的导航系统只相当于一个传感器, 单个的导航系统的余度技术, 在综合导航系统中只相当于传感器级的余度。现代飞机对导航系统的精度和可靠性两方面都提出了越来越高的要求, 单靠提高部件的设计和制造来达到要求的精度和可靠性是十分有限的, 特别对惯导系统, 提高惯性敏感器件的设计和制造需要花费巨大的人力和财力, 困难很大。随着控制理论和计算机技术的发展, 采用综合导航系统能有效提高导航精度, 采用余度技术来提高可靠性。

随着对导航系统精度和可靠性的提高, 综合导航技术已向着多种 (三种或三种以上) 导航系统综合, 采用分散滤波技术的容错综合导航系统发展。在这种综合导航系统中, 把两种导航系统综合构成一个子系统, 而多个子系统的输出再用一个主滤波器进行一次综合。这样, 数据进行两级处理, 进一步提高了导航精度;由于子系统可以有多套, 即子系统是有余度的, 因而提高了系统级的可靠性。

分散滤波理论及故障检测技术的发展, 为容错综合导航系统的设计提供了理论基础。容错综合导航系统将是今后采用的标准导航模式、由此可以预计, 容错综合导航系统将是现代导航技术发展的必然趋势。

1.3 综合导航系统特点

综合导航系统利用多种设备提供的多重信息, 取长补短, 构成一个多功能、高精度的余度系统。其特点是:多种设备和多重信息源;高速大容量的微型计算机;卡尔曼滤波技术的广泛应用;数字技术的发展降低了设备硬件成本;提供单个导航设备不能提供的信息;提高了系统的导航定位精度;精度选择的工作方式提高了系统可用度。

例如对于GPS/惯性的综合, 其主要优点表现为:综合后的导航精度高于两个系统单独工作的精度。对惯导系统可以实现惯性传感器的校准、惯导系统的空中对准, 惯导系统高度通道的稳定等, 从而可以有效提高惯导系统的性能和精度;而对GPS系统, 惯导系统的精度可以提高其跟踪卫星的能力, 提高接收机的动态特性和抗干扰性。另外, GPS/惯性综合还可以实现GPS完整性的检测, 从而提高了可靠性。GPS/惯性综合还可以实现一体化, 把GPS接收机放入惯导部件中, 这样使系统的体积、重量和成本都可以减少, 且便于实现惯导和GPS的同步, 减少非同步误差。

2 发展展望

综合导航, 顾名思义就是将前面背景中所介绍的惯性导航系统、多普勒导航系统、无线电定位系统等各种导航系统及其特点结合在一起。采用多种传感器的综合导航解决方案将前面介绍的所有导航技术的性能同GPS融合起来构成一个完全综合的系统, 在这种综合导航系统的基础上发展出了新航行系统 (FANS) 所包含的更为先进的导航能力。

新航行系统 (FANS) 的推出是为了更加有效地使用现有空域以应对未来空中交通流量的增长。目前新航行系统 (FANS) 的某些部分已经实现, 为了使其技术更加成熟, 其他部分还需要数年时间。构成一个多传感器系统的一个重要先决条件就使采用一个高性能的飞行管理系统 (FMS) , 将所有的必要功能进行综合, 并为机组人员提供合适的接口。

3 结论

现代飞机的性能不断提高, 所要完成的任务日益复杂, 对高精度导航及其实现方法的需求变得日益突出。航空电子技术的迅猛发展, 推动着综合导航系统向多功能化、多模态化、数字化、综合化以及智能化的方向发展。

摘要：本文主要介绍了飞机综合导航系统的发展背景、现状以及今后的发展趋势。

综合导航系统 第2篇

综合导航显控台故障检测装置设计与应用

为了准确快捷发现综合导航显控台的.故障并及时排除,文中针对综合导航显控台设计了综合导航显控台故障检测装置,给出了综合检测装置的结构模型,提出了综合检测装置软硬件的功能设计.本检测装置已在综合导航显控台上进行了实际检测,能很好地完成对综合导航显控台的系统检测及故障点定位.

作 者：孙慧平高兴旺 赵金秋 SUN Hui-ping GAO Xing-wang ZHAO Jin-qiu 作者单位：哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨,150001刊 名：弹箭与制导学报 PKU英文刊名：JOURNAL OF PROJECTILES, ROCKETS, MISSILES AND GUIDANCE年，卷(期)：27(3)分类号：V249.328关键词：综合导航显控台 故障检测 整体设计 嵌入式操作系统

综合导航系统 第3篇

随着OBC地震勘探技术的发展, 与OBC地震勘探相关的综合导航系统也不断地被开发出来应用于野外地震勘探作业。现在勘探工程中普遍应用的软件和系统有Hydro, Qinsy等[3]。所有的这些软件或系统, 它们共同的特点是在不同程度上满足了OBC地震勘探野外采集导航作业的基本需求。但是, 它们并不满足当前野外安全、环保而又高效率的野外生产作业与管理的发展需要。从OBC野外作业生产的实际出发, 融合当前电子通讯技术, 地理信息及GPS等技术, 详细介绍了能够满足当前复杂工区和野外生产作业管理发展需要的OBC地震勘探综合导航系统的设计与研究。

1 系统总体设计

OBC地震勘探的野外采集作业, 一般分为放缆作业、电缆定位作业和野外地震资料数据同步采集作业三个主要流程。放缆作业就是把一种安装有地震波接收设备 (检波器) 的电缆按照设计位置沉放到海底。电缆定位作业也即确定电缆上的检波器沉放到海底后的实际空间位置, 其一般可采用初至波定位或声学定位来完成此项工作[4]。野外地震资料数据采集作业就是在海洋中利用人工激发地震波而进行地震波资料的采集工作。

一个基本能满足OBC地震勘探的野外采集作业任务的综合导航系统, 必须具备水深测量踏勘, 放缆导航作业, 电缆定位作业, 野外地震资料数据同步采集作业的功能。同时, 为了满足复杂工区条件下的施工作业和野外作业健康、安全和环保 (health safety&environment, HSE) 管理的要求, 它还应该是一个分布式结构的OBC作业船队的作业指挥系统。

OBC地震勘探综合导航系统主要有以下部分组成, 如图1所示。

差分GPS系统主要提供作业船参考点位置信息;测深仪提供作业区域的水深数据及实时导航定位作业时的炮点或检波点的水深。电罗经, 安装在作业船上用于确定作业船的实时船艏向方位, 以用于计算作业船定位网络上的节点坐标信息。声学定位系统, 主要通过声学换能器和应答器和定位软件模块来确定海底电缆沉放到海底后的空间位置。验潮系统, 主要提供施工区域的潮汐情况, 以指导野外生产作业。导航定位数据采集服务器, 通过串口等通讯端口获取包括差分GPS, 测深仪, 电罗经等导航定位设备的数据, 并提交给综合导航软件。地震采集同步控制器, 利用同步控制信号 (如TTL电平) 的触发与接收实现导航系统、地震仪器系统和震源控制系统之间的数据记录同步控制和采集。无线通讯电台, 利用当前电子通讯技术建立起作业船队的数据通讯网络, 实现可靠稳定的作业船之间数据和信息的实时发送和监控;数据处理系统, 主要用于OBC地震勘探测量导航野外数据输入、数据处理、质量监控、成果输出和资料整理。OBC综合导航软件, 实现了OBC地震勘探作业船只作业测线设计、导航定位系统设置、水深测量、放缆作业、二次定位作业、野外地震资料数据同步采集作业等导航定位作业任务以及野外地震队的生产指挥与管理。

2 多船分布式结构设计

海洋OBC地震勘探生产作业船只包括生活母船, 地震仪器船, 震源船, 放缆船及定位船等不同任务功能的船只。为了提高当前海洋OBC地震勘探现场作业的精确度和生产效率, 有必要从整个作业船队的作业管理的角度来考虑综合导航系统的设计。为此, 对基于无线网络的多船分布式管理技术进行研究, 并把这种技术集成应用到系统多船管理设计功能中。

2.1 无线网络设计

考虑到作业船队数据交互的稳定及可靠性, 采用2.4 GHz 11兆带宽的扩频技术电台及900 MHz的Free Wave电台作为无线网络的通讯设备。这两种电台组成的数据通讯链具有如下技术特点。

(1) 抗干扰性能强。这两种电台都采用跳时扩频信号, 系统具有较大的处理增益, 在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在较宽阔的频带中, 输出功率比较小。接收时将信号能量还原出来, 在解扩过程中产生扩频增益。

(2) 传输速率高。2.4 GHz电台的数据速率可以达到几十Mbit/s, 900 MHz的Free Wave的数据传输率也能达到38 400 bit/s。

(3) 发送功率小。通信设备可以用小于1 W的发射功率就能实现通信。低发射功率大大系统的总耗电。况且, 发射功率小, 其电磁波辐射对人体的影响也会很小。

2.2 多船分布式系统设计

无线网络设计构筑了OBC作业船队的硬件通讯桥梁, 为了更好地管理桥梁上的数据流通, 并能满足海上OBC勘探以多船模式作业的需要, 采用多船分布式的软件系统设计。对于每一个不同类型的作业船只都有一个自身独立运行和维护的数据库及服务程序, 其他系统子模块程序 (包括数据传输模块) 都是它的客户程序。数据库服务程序在系统运行的过程中, 除了它自己运行一些自我维护数据的任务外, 任何所有其他的数据发送或接收任务都是由其他客户程序来完成, 通过这种多船分布的结构设计实现了数据的统一管理。

这样的设计如图2所示, 能够使得系统实现了OBC地震勘探作业中作业母船, 震源船, 放缆及声学定位船的统一数据管理, 从而实现船队中各个子船之间的数据交换及数据处理。

3 系统功能设计

经过调研和详细设计, 综合导航系统除了实现一些基本系统功能如项目管理、地震测线设计、坐标系统管理、导航定位设备管理等功能外主要实现以下功能:中央集中控制和远程控制、卡尔曼滤波实时导航定位、地震同步采集控制、声学定位采集及处理、OBC地震作业实时QC控制、地震标准格式的数据记录、作业船只生产作业监控。

3.1 中央集中管理和远程控制

根据多船分布式的结构设计, 系统利用无线通讯电台组成了OBC作业船队内部局域网络。这样使得作业船队在系统安装期间, 就可通过内部网络对各个作业船只的配置文件进行调试。在OBC生产作业期间, 也可在作业母船对其他作业船只的系统配置根据作业需要进行修改。在无线电台通讯的有效距离范围内, OBC地震勘探综合导航系统也可根据具体情况在作业母船远程记录其他作业船只的实时导航数据, 质量控制数据。同时可通过更改系统配置, 可在作业母船实时地远程控制其他作业船只的导航定位作业, 减少导航作业人员, 真正实现了中央集中管理和远程控制。另一个好处是减少了系统同一数据的多元化, 使整个作业船队所使用的导航关键数据 (如测线数据, GIS数据库, 系统配置数据) 都是唯一的, 减低了导航员出错的可能性。

3.2 地震同步采集控制

设计的OBC地震勘探综合导航系统将是OBC地震勘探同步采集系统的核心。它把采集地震波的地震仪器记录系统, 控制海上震源的气枪控制系统通过系统自身设计提供的接口GPS同步控制器实现系统之间的同步采集和控制 (图3) 。

对于OBC船队来讲, 一般情况下震源控制系统, 地震仪器记录系统及综合导航系统不在同一条船上。所以, 需要利用系统构建的无线通讯网络和系统所控制的同步控制信号的触发与接收实现各个系统之间的同步数据采集控制。

3.3 声学定位采集及处理

海底电缆在综合导航系统指引下沉放到海底后, 其在海底实际位置精确程度对地震采集资料的可靠性尤其重要。野外施工中一般采用声学定位系统来解决此类问题。图4就是SONARDYNE生产的声波发生器OBC12及声波应答器7815组成海底电缆声学定位系统。

系统提供OBC12实时声学定位的接口, 利用基于粗差探测和稳健估计理论的声学定位计算方法并实现海底电缆的定位[5], 并对声学定位采集过程进行监控。

3.4 OBC地震作业实时QC控制

OBC地震勘探综合导航系统还应向用户提供一套功能强大的质量控制手段。在每一条独立的作业船上用户可以根据作业船的类型监控所需要的数据。在质量控制模块中把实时质量监控所用的数据调入, 并进行实时的质量监控。同时也可以在导航显示模块中显示所监控的数据进行质量监控。在作业母船, 可以分别定制每条作业船只的质量监控窗口到系统不同的显示屏幕上, 使作业生产指挥者、驻队监督等人员在母船也能实时监控各条作业船只的作业质量。

同时, OBC地震勘探综合导航系统也提供枪控制系统的质量监控接口。不管在震源船和母船上用户都可以把各子枪的激发时间同步情况, 枪的沉放深度, 气枪压力等数据在自己的监控窗口以友好的界面显示, 让导航员、作业生产指挥者、驻队甲方监督一目了然地了解每天枪控制系统的工作状况。

3.5 地震标准格式的数据记录

OBC地震勘探综合导航系统应向用户提供了国际上各种标准地震导航数据格式的记录文件。这些数据格式包括国际标准的导航定位原始数据格式UKOOA P2/91或P2/94格式, 地震后处理所用的UKOOA P1/90或SPS格式等。

3.6 作业船只作业监控及HSE管理

海上石油勘探施工作业, 有自己一些独特的施工特点。茫茫无边的海域隐藏着很多不同于陆地施工的安全隐患如暗礁, 沉船, 水下人工设施等。而且海上施工由于作业船只相对分散, 特别是遇到恶劣的大风天气, 在作业船只需要避风时, 如何知道每条船的确切位置, 保证船只安全和提高作业效率已经成为一个不可回避的问题。

OBC海上勘探综合导航系统为了实现更好的对作业船只进行安全、科学、有效的管理, 应向用户提供了一个GIS模块, 将海上地震勘探作业安全所需的一些地理信息输入到船队导航系统中, 并把这些信息发布到各作业船只;让各作业船只清楚地了解自己作业区域内的海底地形地物情况, 以提高整个作业船队的施工效率, 并满足作业船只保证安全生产及环境保护HSE管理的需要。

它必须具备以下主要的功能:

GIS数据库的建立和维护。系统的GIS模块可以把现有的矢量海图数据导入系统中并建立拓扑关系, 生成安全报警区域。同时, 各作业船只踏勘的新的地物点也可以通过系统数据库转入GIS数据库中。

危险区域标定。根据事前收集的信息, 将危险区域如沉船位置, 灯标, 军事禁区等进行标定, 并以危险目标设置缓冲区, 保证勘探船只始终处于安全的区域内航行作业 (图5) 。

报警功能。一旦船只进入危险区域时系统立即发出报警信号。让作业人员及时对自己的作业船只进行适时的处理。

同时还可以将海岸线已经勘探测线同时展绘在系统中, 生产组织者可以根据这些信息合理组织生产, 从而保证安全高效的生产。

4 系统实验和效果

根据系统设计方案, 考虑到系统的易用性, 在基于Windows NT操作系统平台下开发了OBC地震勘探综合导航系统。

2010年3月至7月, 在喀麦隆MATANDA OBC/TZ项目工区进行了综合导航系统的首次生产实验。如图6所示, 在2条震源船, 1条仪器记录船, 1条放缆船和地震队主营地分别安装了综合导航系统。在整个项目施工过程中, 综合导航系统所提供的放缆导航, 地震采集同步控制, 实时质量监控能力等各项技术指标通过了国外甲方的技术审计, 圆满地完成了该工区OBC地震采集施工任务, 并取得了如下显著的应用效果。

应用效果之一:提高了仪器和震源的同步采集精度。

使用GPS同步控制器取代传统的电台同步控制气枪激发和仪器采集, 系统同步控制功能稳定。如图7所示, 仪器记录信号CTB (兰色) 与枪控制器返回的点火TB信号FTB (红色) 之差稳定在0.005~0.020 ms之间, 比原先采用模拟信号方式的同步控制采集技术提高了1个数量级的同步采集精度, 同时避免了电台干扰[6]。

应用效果之二:强大的实时导航和控制功能。

在仪器船上对震源船进行远程导航作业控制和实时的质量控制, 输出满足甲方质量要求的导航头段, 并把启动仪器的CTB信号记录到辅助道, 把实时炮点位置、气枪激发质量数据记录到扩展带头上。

应用效果之三:多船数据共享。

建立的基于多种通讯协议的分布式无线局域网络, 实现船队中各个子船之间的数据交换, 实现了各船之间的可视化。仪器船能够实时监控震源船的动态, 对比炮点桩号。两条震源船的舵手能够看到枪阵中心之间距离和对方气枪激发的GPS时间, 易于驾驶。

5 结束语

根据当前OBC地震勘探实际生产作业需求, 完成了OBC地震勘探综合导航系统的总体设计和开发, 通过野外作业实验检验了该系统性能, 证明系统达到了预期设计目标。随着全球网络及通信技术的飞速发展、OBC地震勘探综合导航技术将更趋向于跨专业信息的融合。如施工作业覆盖次数, 面元分析与测量设计, 作业施工效率分析都将整合到系统中, 从而提高作业船队的作业管理和指挥能力。

摘要：海底电缆 (ocean bottom cable, OBC) 地震勘探是浅海石油地震勘探的主要勘探方法。首先, 分析了当前OBC地震勘探作业采用的导航系统存在的问题, 并提出了一种新的不仅包含放缆导航作业、电缆定位及野外地震资料采集能力, 还满足安全管理需要的系统总体设计和多船分布式设计方案。阐明了系统应包含的中央集中控制和远程控制, 地震同步采集控制等主要功能。通过野外应用表明:研制完成的新系统提高了野外作业同步采集精度, 实现了船队内部的数据共享和可视化管理, 满足了统一生产指挥及安全管理的需要。

关键词：OBC地震勘探,综合导航定位系统,分布式结构,作业管理,系统功能

参考文献

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[5] 易昌华, 方守川, 秦学彬.OBC二次定位系统定位算法研究.物探装备, 2008;18 (6) :351—353, 366Yi C H, Fang S C, Qin X B.Study on positioning algorithm of OBC secondary positioning system.EGP, 2008;18 (6) :351—353, 366

综合导航系统 第4篇

1 雷击灾害的分类和入侵形式

1.1 雷击灾害的种类

雷电是一种自然界中强大的脉冲放电过程现象。它能释放出巨大的能量, 具有极强大的破坏能力。在放电的瞬间, 会产生一股峰值在1000-100000 A的脉冲电流, 它的上升时间约为1μs。据统计, 雷电灾害被称为“电子时代的一大公害”, 直击雷击、感应雷击、电源尖波等瞬间过电压已成为破坏电子设备的首要危害。其主要原因是由于设备遭受雷击后对设备造成的过电压超过了设备承受的能力而损坏设备。雷电危害主要分为以下凡种类型: (1) 直击雷:雷电直接击在建筑物上, 产生电效力, 热效力和机械力。 (2) 雷电感应:雷电放电时, 在附近导体上产生静电感应和电磁感应, 它可以使金属部件之间产生火花[2]。 (3) 静电感应由于雷云的先导作用, 使附近导体感应出与先导符号相反的电荷。雷云主放电时, 先导通导中的电荷迅速中和, 在导体上的感应电荷得到释放, 否则就返泄入地中产生很高的点位。 (4) 电磁感应:由于雷电迅速变化, 在其周围空间产生瞬变的强电磁场, 使附近导体上感应出很高的电动势。 (5) 雷电波侵入:由于雷电对架空线路或金属管道的作用, 雷电波可能沿这些管道侵入室内, 危害人身安全或损坏设备。

2 民航机场通信导航台综合防雷方案

具体到机场通信设备台站的防雷措施, 我们采用了综合防雷的理念—根据导航站所处的环境和通导设备的特性全方位进行综合防护。

2.1 导航台塔杆检查

⑴塔杆质量检查。塔杆应平直, 整体无弯曲、裂缝和裂纹, 表面无凹陷, 焊接处应光滑、平整, 无毛刺, 镀锌表面应均匀。水泥杆表面应无脱落和缺陷。⑵塔杆连接处应紧密, 无缝隙, 螺口无滑丝。⑶塔杆的接地装置应电焊, 尽量不采用螺栓连接, 焊接处应光滑、平整, 无毛刺, 接地电阻值测量应符合或小于设计要求[3]。⑷埋地及裸露金属部件应作镀锌处理。⑸塔杆竖立应垂直, 并应用经纬仪检测垂直度, 使其符合规范要求。⑹拉线的位置应准确, 松紧适度, 紧线双螺旋应旋转自如, 并留有一定螺旋长度余量。⑺天线安装的位置要准确, 允许偏差符合规范要求。

2.2 天线振子质量检查

⑴振子表面应光滑、平整, 无裂纹、划痕、扭曲和打折;铜包钢线表面层包护应完整, 无脱落和损伤。⑵振子连接处应牢固可靠, 光滑均匀, 绑扎处应有铜皮衬垫。⑶绝缘子应无裂痕和伤残, 无掉瓷现象, 镀釉应光泽明亮。⑷镀锌钢绞线应无裂丝、断丝、脱落和扭绞现象。⑸下引线绑扎应牢固可靠, 光滑均匀, 绑扎处应有铜皮衬垫。

2.3 机房

⑴预留孔洞及吊挂的数量、位置及尺寸大小应符合施工图要求。⑵预埋件的尺寸、大小应符合设计要求。⑶布线槽的位置、路由、深度、宽度和距地高度应规整、平直, 盖板应光滑, 色泽均匀。线槽镶合处严密, 应开启自如。⑷预留箱体应安装牢固可靠、整齐, 盘留线缆应有绑扎位置。⑸穿线应平整, 无弯曲和扭折。在连接处应特别注意:线缆头的剥线长度应适当, 焊接处应光滑、可靠, 无虚焊和脱焊。螺栓连接处应可靠压接紧密。接触面应尽量大, 并应有压紧垫片, 强度大的地方应加有弹簧垫片。⑹布线应整齐、平直, 并应有永久性电缆编号牌, 绑扎于电缆上, 成把线缆应有编扎, 编扎长度应适当, 间隔应均匀。

高频通信导航台适宜采用M型共用接地系统结构, 将室内的各金属组件 (设备外壳和机架、金属门窗和金属隔断、金属线缆的屏蔽层等) 和直流地 (逻辑地) 、防静电接地、交流地、SPD的接地等均用最短距离连接到等电位连接带 (网) 上, 并保证室外地网就近有效连接接地环网两处以上。等电位连接表面应无毛刺、明显划痕、多余焊渣、安装应平直稳固、连接牢靠, 绝缘层无老化开裂现象[4]。

3 结论

雷电防护既是综合工程, 也是系统工程。对于整个机场通信导航台站而言, 建设完善的防雷系统对设备设施的安全运行是至关重要的。只有严格按照综合防雷原则, 从各个可能的引入雷击途径进行规划保护, 层层防患, 才能最大限度地避免雷击危害, 确保整个通信导航系统安全无恙, 稳定可靠地运行。

参考文献

[1]宫磊, 马煦, 冯晓超, 高帅.卫星导航系统监测站选址因素分析[J].数字通信世界, 2014, 02:10-13.

[2]杨宇龙.某航管雷达站防雷设计[J].建筑电气, 2013, 01:62-66.

[3]袁延得, 王敏, 王文泉.西宁曹家堡机场二期扩建工程综合防雷设计建议[J].青海气象, 2013, 01:62-63+58.

综合导航系统 第5篇

水下导航系统,其工作环境位于水下,不利于实现人为的控制,而且卫星信号在水下和地下往往无法接收到,且易受干扰,所以人和卫星信号都无法实现对其定位定向的要求。惯性导航这种自主式导航系统可以实现对轮式水下采矿车的定位定向。

惯性导航系统[1] (Inertial Navigation System,INS)是一种既不依赖外部信息、又不发射能量的自主式导航系统,隐蔽性好,不怕干扰。惯性导航系统所提供的导航数据又十分完整,它除能提供载体的位置和速度外,还能给出航向和姿态角,而且又具有数据更新率高,短期精度和稳定性好的优点。然而惯性导航系统并非十全十美,从初始对准开始,其导航误差就随时间而增长,尤其是位置误差,这是惯导系统的主要缺点[2]。所以需要利用外部信息进行辅助,实现组合导航[3],使其有效地减小误差随时间积累的问题。里程计[4](Odometer,OD)是测量车辆行使速度和路程的装置,高分辨率的里程计可以精确测量车辆行驶的速度和路程,可以从捷联惯导中获得姿态和航向信息,进行定位解算,而且随时间累积的定位误差较小,可作为SINS的参考信息。所以建立以SINS为主,里程计为辅加以卡尔曼滤波[5]的水下组合导航系统,该组合模式工作能有效利用各自的优点,在低成本的情况下实现高精度的惯导组合系统。

1 SINS/OD水下组合导航系统模型的建立

1.1 里程计的误差分析

设采矿车的行使速度为vD,它指向载车的正前方,写成矢量形式为:

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其中:vundefined,vundefined和vundefined分别为vD在东北天方向的分量。

因此采矿车的速度在n系的表达形式为:

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其中:Cundefined为捷联姿态矩阵。

先来分析定位误差:

里程仪的位置方程[4]:

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其中:地球表面上的任一点处沿子午圈的主曲率半径[6]为:RM⧋Re(1-2e+3esin2L);地球表面上的任一点处沿卯酉圈的主曲率半径[6]为:RN⧋Re(1+esin2L);L为地理纬度;λ为地理经度;h为高度。

设里程仪的位置更新周期为Tj=tj-tj-1,并假设里程仪速度vD和捷联姿态矩阵Cundefined在[tj-1,tj]内可采样N次(即vundefined可采样N次),则:

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那么,由里程仪位置微分方程可直接写出位置误差方程:

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其中:δLD为纬度误差;δλD为经度误差;δhD为高度误差。

接着分析里程计的速度误差[4]:

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其中:

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δKD为里程仪的刻度系数误差[7],并且有:

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δKDb的均值为0,方差为RDb,δKDm的均方值为RDm(0),相关时间为τDm。δKD可近似为:

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式中:

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所以:

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1.2 系统的状态方程

本系统取东北天坐标系为导航坐标系,以SINS导航参数误差作为系统状态变量X。

系统的状态方程为:

undefined

其中:X=[φδvnδpδKGεbδKA ∇bδpDδKD]T,φ为姿态误差角[7],δvn为系统速度误差,δp为位置误差,δKG为陀螺仪刻度系数误差,εb为东北天向陀螺零漂,δKA为加速度计刻度系数误差,∇b为东北天向的加速度计的零偏,δpD为里程计的位置误差,δKD为里程计的刻度系数误差[8]。F(t)为系统状态变量的系数矩阵。G(t)为系统噪声系数矩阵,w(t)为系统噪声矩阵,它是均值为零、方差为Q的白噪声矢量。

1.3 观测方程的建立

SINS与里程计的自主式组合导航系统采用速度组合方式时,里程计的速度量测值经过刻度系数误差及姿态误差角修正后分解到导航坐标系,与SINS的速度量测值进行对比,构成卡尔曼滤波器[5]的观测量,利用卡尔曼滤波技术进行误差估计和校正,具体的系统量测方程为:

undefined

式中:v(t)为量测噪声矢量,它是均值为零、方差为R的白噪声矢量,且假设v(t)和w(t)是互不相关的。

2 实物试验的结果及分析

水下试验使用的是装有组合导航系统并且顶部带有标杆的导航试验车。环境是一个200 m2的水池,试验车全程约20 min,速度约为0.1 m/s,以水池东向位置的中心为起点,以东向位置为基准,每隔5 m记录试验车的位置数据。

记录数据如表1所示。

表1中:a组数据为组合导航系统采集得到的位置坐标数据;b组数据为试验车顶部标杆测得的位置坐标数据。

根据表1中的数据绘制的导航轨迹图如图1所示。

图1中,黑色实线是依据惯导组合采集试验车的位置数据绘制的;红色虚线是依据试验车顶部标杆测量得到的试验车的位置数据绘制的。

根据表1中的数据获得北向位置误差数据如表2所示。

根据表2中的数据得到组合导航系统的最高北向位置误差0.62 m ,可以得出利用里程计来辅助SINS进行导航能够使系统达到较高的定位精度。

3 结 语

SINS/OD组合导航系统,能解决SINS导航位置误差随时间明显累积的缺点。组合导航系统具有较好的定位功能,且有较强的抗干扰能力和自主性,该自主式组合导航系统对水下轮式车辆的导航有一定的实用价值。

摘要：分析了矿山水下轮式采煤车的定位定向导航的可实现问题。惯性导航组合系统是现代导航技术的发展重点。考虑到捷联惯性导航的自主性,采用捷联惯导组合系统实现对采煤车的定位导航。设计了捷联惯性导航和里程计组合的自主性水下导航系统。通过对该系统的实物应用试验,试验结果验证了此组合导航方案的有效性。

关键词：水下轮式采煤车,组合导航,里程计,捷联惯导系统

参考文献

[1]张天光.捷联惯性导航技术[M].北京:国防工业出版社,2007.

[2]张宗麟.惯性导航与组合导航[M].北京:航空工业出版社,2000.

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[5]付梦印,邓志红.Kalman滤波理论及其在导航系统中的应用[M].北京:科学出版社,2003.

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[8]Yu Fei,Sun Feng.Application of H∞Filtering in the InitialAlignment of Strapdown Inertial Navigation System[J].Journal of Marine Science and Application,2005,4(1).

综合导航系统 第6篇

1 用比率分析法进行财务指标分析

财务指标综合分析的方法有许多, 其中的一种常用的方法是比率分析法。可应用于比率分析法的财务分析指标有许多, 现仅从以下两方面加以阐述。

1.1 主要的盈利能力比率指标分析

盈利能力是指企业获取利润的能力, 反映着企业的财务状况和经营绩效, 是企业偿债能力和营运能力的综合体现。主要的盈利能力比率指标有毛利率、销售净利率、总资产回报率、总资产净利率、股本收益率、资本保值增值率。

上述七个指标的核心指标是资本收益率, 资本收益率虽是获利能力这一大类的核心指标, 但它还得在资本保值增值率的指标下分析研究。就是说只看资本收益率是不能判断企业获利能力好坏的, 如果资本收益率提高了而资本的保值增值率却下降了, 说明企业财务状况仍不好。下面就运用宝丽公司案例说明该问题。

宝丽公司2010年年初、年末资本收益率分别为20%和30% (按资本收益率分析, 年末比年初好) , 其资本保值增值率2010年年初、年末分别为110%和90% (按资本保值增值率分析, 年末比年初差) 。那么宝丽公司2010年年初、年末何时财务状况好呢?回答是宝丽公司2010年年初财务状况好, 因为年末的资本收益率虽上升为30%, 但资本保值增值率却下降为90%。可见资本收益率的提高, 必须在资本保值增值的基础上, 否则所有者的各项权益没有物质保证;债权人也不乐意把钱再借给企业。

1.2 主要短期偿债能力比率指标分析

偿债能力是指企业偿还到期债务 (包括本息) 的能力。偿债能力分为长期偿债能力和短期偿债能力两个方面。长期偿债能力分析企业以未来的现金流量偿还债务本息的能力。短期偿债能力则反映企业以流动资产偿还债务的能力。

短期偿债能力是指企业的流动资产对流动负债及时偿还的保证程度, 即企业偿还日常债务的能力。短期偿债能力的强弱是企业财务状况好坏的重要标志。企业短期偿债能力的衡量指标主要有流动比率、速动比率和现金比率三项。现在主要从流动比率、速动比率两个指标着手分析。

1.2.1 流动比率

流动比率是流动资产除以流动负债的比值。一般认为制造业的流动比率应以2为宜, 高于2 (通常在5以上) 表明闲置流动资产过多, 没有充分利用现有资源, 低于2意味着流动资产不足以偿还流动负债和满足生产经营的资金需求。其计算公式为:

流动比率=流动资产/流动负债

1.2.2 速动比率

速动比率是指企业速动资产除以流动负债的比值。一般衡量标准为1, 过低说明企业马上 (即期) 偿债能力不足, 过高则可能说明企业为增强短期偿债能力而牺牲了收益性。因为一般情况下资产的收益性与流动性是成反比的。速动比率计算公式为:

速动比率= (流动资产-存货) /流动负债

1.2.3 运用利民公司案例进行指标分析

利民公司2010年初流动资产是$3520, 流动负债是$880, 存货是$2400, 2010年年末流动资产增加了$120, 流动负债降低了5%, 存货为$2600。问年初及年末何时偿还短期债务能力强?

年初的流动比率=$3520/$880=4

年初的速动比率= ($3520-$2400) /$880=l.27

年末的流动比率= ($3520+$120) / ($880-$880×5%) =4.35

年末的速动比率= ($3640-$2600) /$836=1.24

从上述计算可知对流动比率而言, 年末比年初提高了 (4.35-4) =0.35, 即年末偿还短期债务能力强。而对速动比率而言, 年末比年初却下降了 (1.24-1.27) =-0.03, 即年末偿还短期债务能力弱。得出这样大相径庭 (正好相反) 的结论, 应如何决策呢?进一步分析可知, 得出上述大相径庭的结论, 说明年末的偿还短期债务的能力变弱了, 因为年末变现能力很差的存货增加了。故当得出的相反结论时, 应以速动比率指标为核心指标进行决策。由利民公司案例可见, 流动比率和速动比率这两指标应以速动比率为主。

2 财务指标综合分析的运用

通过企业财务会计报告中的数据资料计算, 进行财务指标的综合分析, 说明其如何为企业经营管理决策导航的。

2.1 LV电器股份有限公司的报表资料

LV电器股份有限公司有5千万流通在外的普通股股数, 每股面值1美元。其比较资产负债表的资料如下 (会计科目和项目后的第一个数据资料是×××2年的, 第二个数据资料是×××1年的, 单位是百万美元) 。现金:100、110;有价证券:0、50;应收账款:700、630;存货:600、430;流动资产合计:1400、1220;固定资产:3600、2940;累计折旧:1000、800;固定资产净值:2600、2140;固定资产合计:2600、2140;资产总计:4000、3360;应付账款:120、60;应付票据:200、120;应付费用:20、20;应付税金:260、240;流动负债合计:600、440;大卫公司债券:1000、1040;信用公司债券:600、120;长期负债合计:1600、1160;普通股:100、100;股本溢价:200、200;留存收益:1500、1460;股东权益合计:1800、1760;负债与所有者权益总计:4000、3360。

其比较利润表的资料如下。销售收入:6000、5700;材料与人工:5088、4826;息税前利润:912、874;销售费用:44、40;管理费用:136、126;折旧费用:200、180;应付票据利息:16、4;大卫公司债券利息:80、84;信用公司债券利息:36、6;税前利润:400、434;所得税 (40%) :160、174;税后利润:240、260;盈余公积:40、80;应付股利:200、180;未分配利润:0、0;普通股年底时股价:57.00、58.00

2.2 对LV电器股份有限公司各财务指标计算及经营决策分析

通过各财务指标计算及综合分析对LV电器股份有限公司经营做出决策, 其分析主要通过以下五个方面着手进行。

2.2.1 偿债能力分析

流动比率 (各比率指标后的数据, 第一个是×××2年的, 第二个是×××1年的, 后面的均如此) 为2.33和2.77;速动比率为1.33和1.80。通过对财务指标综合分析提出如下经营决策建议:流动比率和速动比率均下降, 表明该公司短期偿还债务的能力下降, 但仍属于正常范畴。

2.2.2 盈利能力分析

毛利率为15.2%和15.3%;销售净利率为4%和4.6%;总资产回报率为26.82%和29.93%;总资产净利率为7.06%和8.90%;股本收益率为50.67%和49.66%。通过对财务指标综合分析提出如下经营决策建议:第一, 毛利率和销售净利率下降, 说明资金利用率不高。第二, 总资产回报率和总资产净利率均下降, 说明资产创利性下降, 需进一步分析其他指标。第三, 股本收益率增强表明企业自有资金的创利性强了, 是真正实力没有减弱的体现。总之创利性下降, 但有后进, 应加强理财。

2.2.3 效率比率或管理比率分析

资产周转率为1.77和1.95;存货周转率为8.48和11.22;应收账款周转天数为42.58天和40.34天;应付账款周转天数为8.61天和4.54天;固定资产周转率为2.31和2.66。通过对财务指标综合分析提出如下经营决策建议:第一, 资产周转率和存货周转率下降, 说明存货增加了, 应积极开展促销活动。第二, 应收账款周转天数和应付账款周转天数延长了, 说明与有往来账单位的相互拖欠货款的现象严重了, 应加强应收账款的催收工作。第三, 固定资产周转率降低了, 什么固定资产闲置的多了, 需进一步分析是何原因所致。总之, 流动资产管理欠佳, 固定资产出现闲置 (对资本结构比率指标分析发现是有新购入的固定资产) 。

2.2.4 资本结构比率分析

资产净值率为0.45和0.52;资产负债率为0.55和0.48;借款净值率为7.33和5.33;已付利息倍数为6.91和9.3;固定资产对所有者权益比率为1.44和1.22。通过对财务指标综合分析提出如下经营决策建议:第一, 资产净值率降低, 说明资产创利性下降。第二, 资产负债率增加, 说明负债多了, 债权人风险加大了。第三, 借款净值率提高, 说明股东风险加大了。第四, 已付利息倍数降低, 说明用所获利润支付到期利息的能力下降。第五, 固定资产对所有者权益比率增强, 说明用投资人提供的资金购置的固定资产增加了22%。总之, 应减少举债, 尽快使固定资产投入使用。

2.2.5 股东比率分析

每股收益 (EPS) 为4.80和5.20;股利倍数为1.2和1.44;股利收益率为7%和6.2%;市盈率为11.88和11.15;每股股利 (DPS) 为4.00和3.60;股利支付率为83.3%和69.2%;每股净资产为36和35.2。通过对财务指标综合分析提出如下经营决策建议:第一, 每股收益和股利倍数下降, 说明每股收益欠佳。第二, 股利收益率、每股股利和股利支付率均上涨, 说明在每股收益欠佳的情况下, 为了稳定股东, 却加大了股利分配, 说明该公司是很有潜力的, 同时也给以后经营造成了一定困难。第三, 每股净资产加大了, 说明公司真正有实力和后劲。总之, 每股收益下降, 而股东利润却加大, 会给以后经营造成困难。

总之, 财务指标综合分析在企业经营管理中意义重大, 它可以将财务指标的静态的数字, 转化为“会说话的语言”, 是评价企业经营管理业绩的核心, 是企业经营决策的航标。

摘要：本文运用财务指标综合分析, 剖析企业经营管理的内涵, 进而为企业经营管理决策提供依据, 为企业经营管理导航。

关键词：盈利能力,偿债能力,流动比率,速动比率

参考文献

[1]财政部会计资格评价中心.中级财务管理[M].北京:中国财政经济出版社, 2009.

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[3]James C Van Horne, John M Wachowicz Jr.Fundamentals of Financial Management[M].北京:清华大学出版社, 2009.

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[6]Jonathan Berk, Pere DeMarzo.Corporate Finance[M].北京:中国人民大学出版社, 2009.

[7]Stanley B Block, Geoffrey A Hirt, Bartley R Danielsen.Foundations of Financial Management[M].北京:机械工业出版社, 2009.

综合导航系统 第7篇

航空电子系统是飞机上所有电子设备的总和, 涵盖雷达、电子战、通信导航识别、飞行控制和管理等多个功能子系统。其中的通信导航识别子系统 (Communication Navigation Identification System, 简称CNI系统) 是航空电子系统的重要组成部分。传统的CNI系统是基于设备级的系统, 即利用超短波电台端机、短波电台端机、卫星通信端机实现飞机同外部的话音及数据通信, 利用无线电测高端机和无线电罗盘端机实现飞机高度及导航信息的测量, 利用敌我识别端机实现敌我识别应答及航管应答功能, 利用控制设备对上述设备端机进行集中控制并通过该控制设备接入航电系统。

随着电子技术的快速发展, 航空电子的设计朝着综合化、模块化、数字化方向发展, 传统CNI系统的各端机设计成为模块, 各模块在一个机架内实现全部的CNI功能, 我们称之为综合化的通信导航识别系统 (Integrated CNI, 简称ICNI) 。ICNI系统的具体设备形式为ICNI综合化机架, 采用综合化机架的设计, 同传统的CNI相比, 有以下优点[1]:

1.1 物理资源综合

综合化机架的物理资源综合是通过对硬件资源射频信道和数字信号、信息处理的标准化、通用化、共用化和集成化等综合技术手段来实现的, 其目的是在保证系统关键任务能力的前提条件下, 提高系统的综合保障能力和任务可靠性, 降低系统的体积、重量和功耗, 并降低系统全寿命周期成本。

a.射频前端采用标准的基本模块构成, 按频段进行综合设计来减少模块类型, 通过模块共用、复用和集成等措施减少模块数量, 提高射频的容错和重构能力;

b.不同的传感器功能软件可共享同一处理资源 (同一CPU或同一LRM模块) ;

c.统一的传输总线, 支持周期型数据、突发型数据和流式数据的传输;

d.资源统一配置和管理。

1.2 传感器一体化调度管理

系统的一体化调度管理能针对不同的应用环境设计最优的传感器协同工作模式, 以满足不同任务的需求。其主要实现的功能包括:

a.根据载机在各种飞行任务阶段战术任务的要求, 实现各传感器功能的启动、切换和关闭;

b.根据载机所处的电磁环境和态势, 选择各传感器功能的工作模式和工作参数;

c.根据综合化CNI子系统的健康状况, 动态重构核心功能, 提高关键任务的持续支持能力。

1.3 良好的扩展性

系统所采用的开放式体系架构保证系统具有良好的拓展性, 功能的扩展只需增加天线、射频模块以及加装相应信号处理、信息处理软件即可。

2 综合化机架总体设计

2.1 综合化机架设计原则

2.1.1 综合化设计

系统将通信、导航、识别等功能按综合化设计指导思想进行统一设计。

2.1.2 减重设计

作为同传统CNI相比的最明显优势, 综合化机架应把减重设计作为首要的指导思想, 在达到减重目的的同时确保各功能的正常实现。

2.1.3 标准化、通用化设计

系统采用模块化、标准化设计, 功能模块采用高集成度、通用化设计。

2.2 系统体系架构

综合化机架实现语音通信、数据通信、无线电导航、敌我识别、航管应答等功能的综合。所有功能的实现都基于机架内部的“公共资源”。“公共资源”根据系统功能需求统一设计, 采用开放式体系结构;“公共资源”之间的互连通过标准接口实现。当系统功能增加或功能升级时, 通过增加相应的公共资源模块和功能软件即可。

机架根据模块实现的功能可分为天线孔径、天线接口、射频前端处理、通用信号处理、信息数据处理等几大类[2], 其体系架构如图1所示。

为提升系统对关键任务的持续支撑能力, 降低其体积、重量和功耗, 机架在功能覆盖频段较集中的L波段、UV波段的射频前端处理部分实现射频综合化, 其余频段射频则采用专用模块;中频数字化后的信号处理及数据处理采用综合化设计。

2.3 机架工作原理

综合化机架支持多个硬件线程和软件线程, 可完成对多个功能信号的处理, 同时实现多种功能。当机架需要运行某功能项时, 与此功能项有关的所有硬件模块资源可在天线适配以及系统网络的支持下进行组合, 形成完成该项功能的从天线、射频信道、数字信号处理到数据处理的完整硬件通道链路资源, 同时通过加载运行相关的功能软件, 构成一个功能线程, 完成该功能项的接收/发射和信号/信息处理[3]。

接收时, 如图2所示, 综合化机架将来自天线孔径的下行信号通过天线适配单元进行接口转换和射频预处理后送至射频信道变频模块, 在射频信道变频模块中实现信号的混频、滤波、放大等处理, 形成标准中频信号, 信号处理模块根据加载的不同功能软件实现对标准中频信号的后续处理, 之后的基带有效数据送到数据处理单元进行链路解析、协议封装等处理, 最后形成航电系统需要的数据信息通过航电接口送航电ICP。

发射时, 如图3所示, 航电接口接收航电ICP下发的各种指令信息和数据, 该数据在系统的统一控制下路由至定义的信号处理通道, 对发送数据根据功能要求进行信道编码、信号调制等处理并由激励通道产生所需的射频激励信号, 该信号经过功放模块进行功率放大后由天线适配单元送至天线孔径发射。

3 关键技术及解决措施

3.1 系统综合化总体设计技术

CNI综合化机架的突出特点是在通用化、模块化的基础上实现系统功能的综合化。因此, 系统采用开放式的体系结构, 通用化、模块化设计是系统综合化设计的关键和重点[4]。

要实现系统综合化设计, 可以采用的技术途径首先是遵循自顶向下的设计方法, 确定系统的功能配置, 建立系统的体系架构, 进行系统的模块划分。其次要制定模块的技术要求和接口规范、构建基于模块的CNI系统完善的控制、管理、调度、测试和维护功能, 开展系统仿真和原理样机的研制, 通过仿真和原理样机的研制, 制定、优化并验证系统综合化设计方案, 以取得最佳的设计结果。

3.2 可扩展软件总体设计技术

在综合化CNI机架中, 不但要实现目前已经明确的功能线程, 而且以后还要在相同的系统体系架构下, 集成新增加的功能线程, 通过增减系统硬件资源配置, 实现系统规模的灵活扩展。采用传统系统软件定制和推翻重来的设计思路, 将会导致系统框架不断变化, 开发仓促而不进行系统框架的严格测试, 软件质量难以保证。因而可扩展软件总体设计技术对于模块级高度综合集成的CNI机架而言显得尤为关键[5]。

解决途径就是采用基于模型驱动的设计思路, 建立直观和完整的系统模型, 简化系统开发、提高开发效率, 从纷繁复杂的系统中, 抽象出系统主要逻辑关系。进行软件需求分析, 标识、分析软件产品外部和内部的接口需求;按照软件需求规格说明及设计说明, 进行软件编码、单元测试及软件集成;通过迭代开发及回归测试和功能验证, 保证软件质量稳定可靠。

3.3 电磁兼容设计技术

综合化机架的以下特点对电磁兼容提出了很高的要求。

3.3.1 宽频段覆盖

低频子系统频段覆盖范围从150KHz~C频段。

3.3.2 多通道同时工作

实现系统诸多功能的接收和发射通道需要同时工作, 而实现这些功能的各种频段的众多通用的上下变频模块集中在同一个机架内实现其功能。

3.3.3 模块化设计

模块化设计要求模块内要具有系统的最底层的控制功能, 由此, 模拟信号和数字控制信号会共处在同一模块内。

3.3.4 中频数字化

各功能均实现中频数字化, 低电平的模拟信号和高速数字信号共处同一模块内。

因此, 各机架和模块中的信号频谱分布非常复杂, 相互之间带来的电磁干扰将是一个非常严重的问题, 若不能很好地解决内部的电磁干扰, 将会导致整个机架功能的紊乱。以下分别从机架和模块来分析其电磁兼容性。

3.3.5 机架的电磁兼容性分析及控制

3.3.5. 1 信道各功能模块之间的兼容性

信道各功能模块包括频段覆盖频率范围从150KHz到C频段的多个通用的上下变频模块, 功能模块变频所需的本振频率和变频时产生的各种组合频率有可能产生对其它模块的干扰。主要的解决措施有:通过对机架内部的频率成分及关系分析, 给出各模块本振频率的选取要求, 避免由本振泄漏产生的对其它模块的干扰;对模块的承制商提出模块的电场辐射发射要求和电场辐射敏感度要求。

3.3.5. 2 数字模块与模拟信道模块之间的兼容性

高速信号处理模块和带有CPU的控制模块极易对低电平的模拟信道模块产生干扰。主要的解决措施有:数字电源、地和模拟电源、地的分离;重视背板的EMC及信号完整性设计;敏感模块与干扰模块在机箱布局时尽量远离;数字模块对模拟模块的控制连线采用低电平的差分控制信号, 尽量减小控制线带给模拟信道模块的干扰。

3.3.6 模块的电磁兼容分析和控制

3.3.6. 1 数模混合模块的电磁兼容性

系统内的许多模块内部既有低电平的模拟电路, 又有高电平的高速数字电路和控制电路, 在模块内部的高速数字电路和控制电路极易产生对模拟电路部分的干扰。主要的解决措施包括:对模块PCB的布局要求采取功能分区的方法, 各分区之间用结构件设置有效屏蔽, 各分区内的功能系统按独立的印制板设计;对模块的数字地和模拟地、数字电源和模拟电源采取分离的方法, 必要时要求在布板时采取物理上的分离;数字电路输出到模拟电路部分的数字信号要作好屏蔽处理。

3.3.6. 2 多通道模块的电磁兼容性

在综合频段的RF预处理模块中设置有多条高灵敏度的RF预处理通道, 容易发生各通道之间的互相串扰。解决的主要措施有:对模块的PCB布局要求采取通道分区的方法, 各分区之间用结构件设置有效的屏蔽, 各分区内的功能系统按独立的印制板设计。

3.4 电源特性设计技术

综合化机架的特点是模块众多, 这对机架电源设计提出了更高要求。机架内电源模块和功能模块的供电部分的电源设计均需采取多种措施, 具体包括:

a) 在各功能模块的电源输入端采用滤波器对输入电源进行滤波, 以确保各模块电源与载机电源系统之间的电磁兼容;

b) 设计电压预处理电路, 对输入电压的大幅波动进行稳压, 确保电路输出电压在后端DC-DC变换器所需要的供电范围内;

c) 对输入机架的电源进行EMI滤波, 保证综合化机架满足电磁兼容的要求;

d) 电源模块采取多级、多种防辐射、抗干扰和抗浪涌措施, 以满足系统供电的稳定和安全。

4 结束语

综合化机架以其在降低系统重量、保证系统关键任务能力、易于扩展等方面的优势, 是当前及今后机载通信导航识别系统研究及发展的重点。本文对综合化机架的工作原理、总体设计技术和实现过程中的难点及解决途径的论述, 对具体设备研制有一定的参考及指导意义。另外, 随着设备生产的展开, 后续还需在综合化机架的自动测试及故障自动定位方面作进一步研究。

参考文献

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[4]何志强.综合化航空电子系统发展历程及重要支撑技术[J].电讯技术, 2004 (04) :1-5.

电视交通导航系统设计 第8篇

关键词：电视,视频,导航,媒体流

1 用户需求

电视交通导航系统是通过电视终端为用户提供交通信息服务, 具体功能包括实时路况信息查询、出行信息查询、违章信息查询和路况信息统计等功能。

1.1 实时路况信息功能

1.1.1 交通实时路况视频

用户可以选择任意一个路段的路况视频进行观看, 也可设置自己关注的多个路口和路段, 并且可以在一台电视终端上同时观看这几个路段的路况视频。

1.1.2 实时路况信息

与其他信息提供商合作, 通过电视交通导航系统, 向数字电视用户提供实时道路通行状况信息, 包括路段名称、朝向、拥堵状态、通行车速等信息, 并提供按路段的查询服务。

1.1.3 交通管理信息

向数字电视用户提供道路交通管制信息、道路维修信息、突发事故信息, 并提供按路段的查询服务。

1.2 出行信息功能

为用户出行提供线路查询功能, 包括市内公交信息查询、长途信息查询、航班信息查询。

1.3 其他交通服务功能

路况信息统计:向用户展示各路段的路况信息统计, 包括交通事故统计、通行速度统计、拥堵信息统计等, 并提供按路段的查询服务。

交通违章查询:为电视用户提供各类交通违法信息查询, 包括机动车违法信息查询、驾驶人违法信息查询、交通事故处理情况查询等服务。

1.4 网管功能

为了便于设备管理和维护, 电视交通导航系统需要提供网管功能, 包括:监测设备的工作状态、监测关键软件模块的状态、记录异常状态、提供故障告警、提供故障恢复手段。

2 硬件总体框架

2.1 概述

硬件总体框架如图1所示。

硬件总体框架由L A N和W A N网络构成。

L A N网络包含两种传输介质, 一种是百兆或千兆以太网, 一种是H F C网络。

摄像头 (包含第三方提供的IP数据源) 、流媒体服务器、I P Q A M、数据库服务器、W e b服务器通过百兆或千兆以太网互联, 组成L A N。

机顶盒、W E B服务器、网管服务器通过基于H F C的双向网络互联, 组成L A N。

I P Q A M和机顶盒之间通过同轴电缆直联, 传输调制后的R F信号。

2.2 数据流设计

数据流是指视频数据和用户的查询信息。

摄像头可以是IP摄像头或模拟摄像头或第三方提供的IP数据源, 模拟摄像头通过视频采集卡完成模拟到IP的装换, IP视频数据通过以太网发送到流媒体服务器, 在流媒体服务器完成视频数据的转码、画面合成和封装后, 通过千兆以太网发送到I P Q A M, IPQAM完成数字信号的调制, 变成射频信号, 通过同轴电缆传输到机顶盒, 最后在电视上呈现给用户。

用户通过机顶盒的遥控器请求查询信息, 机顶盒将查询信息发送到W E B服务器, W E B服务器根据查询请求到数据库服务器读取数据, 通过机顶盒反馈给用户。

数据库服务器通过W A N与外部的信息服务提供商的数据服务器互联, 可以定时到外部数据库服务器读取信息, 实时更新本地数据库, 也可以在收到外部数据库服务器的更新消息后, 读取外部数据库的数据。

2.3 控制流设计

控制流是指设备之间的控制信息, 主要包括设备 (用户) 与网管服务器的交互。

用户与网管服务器的交互:用户将自己的业务需求通过机顶盒发送到网管服务器, 服务器将控制信息发送到设备, 控制设备的工作方式。

设备与网管服务器的交互:设备将自己的状态信息通过L AN发送给网管服务器;网管服务器将控制信息通过L A N发送到设备, 控制设备的工作方式。

3 系统应用方式

3.1 LAN组网方式

系统由本地局域网组成, 网管服务、数据库服务和web服务全部驻留在一台服务器上。适用于小流量商用或者演示。 (图2)

3.2 WAN组网方式

各设备通过W A N组网, 需要设备具有公网IP地址, 这样各设备就可以安装在不同的地域, 适用于大流量的商用环境。 (图3)

4 关键技术说明

4.1 实时流媒体数据播出

在本系统中, 需要对实时路况的视频数据进行处理, 并及时发送到用户终端进行显示。传统的视频下载方式常常要花数分钟甚至数小时将视频数据下载到本地, 所以这种处理方法延迟很大无法满足要求。

本技术方案采用流媒体技术, 对实时获取的A/V等多媒体文件经过特殊的压缩方式分成一个个压缩包, 由视频服务器向用户终端连续地传送, 因而用户不必像下载方式那样等到整个文件全部下载完毕, 而是只需要经过几秒的启动延时, 即可在用户终端上利用解压缩设备 (或软件) , 对压缩的A/V文件解压缩后进行播放和观看。

4.2 多路媒体流数据合成

实时路况的监控视频数据通过多个摄像头获取后, 直接通过数字方式或者通过模数转换后传输到视频服务器, 再由IPQAM调制后送到机顶盒解码在电视上显示。由于数字电视机顶盒不具备多路视频流的同时解码能力, 因此必须在视频服务器上进行多路视频的合成转码, 生产一个多画面视频流。

本技术方案采用软件方式对任意多路数字视频进行解码, 并对每一路数字视频进行缩放后, 合并成一个多画面的视频, 并采用适当的视频编码技术进行实时压缩, 从而实现媒体流数据的合成, 以满足在电视上显示任意多路监控视频的需求。

4.3 多协议支持 (统一采集)

道路交通监控的前端摄像头通常包括成千上万的不同类别不同技术的设备, 例如不同技术规格的D V R、嵌入式视频主机、普通摄像机、网络摄像机、网络视频服务器、乃至不同技术规格的视频压缩卡, 而且这些设备的音视频编码方式多种多样。

为了能够通过数字电视机顶盒在电视上展示对多种不同规格的数字音视频, 本技术方案采用了开放性接口技术来实现多种格式的音视频数据的动态接入, 可以支持M P E G-1、M P E G-2、M P E G-4、D I V X、H.2 6 4等视频编码格式的输入。再通过音视频转码引擎将其转换为统一的, 支持数字电视机顶盒解码的M P E G-2或者H.264视频编码格式数据, 从而满足了大型交通视频监控系统的开放性要求。

5 结论

本系统不需要对电视终端和有线电视网络做任何改造, 很好地兼容了现有设备。

参考文献

[1]钟玉琢编著.数字电视机顶盒和多媒体家庭网关.清华大学出版社

[2]李海燕, 丛培岩编著.动态影像与宽带流媒体应用.中国轻工业出版社