本文關(guān)鍵詞：基于RTK技術(shù)的冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用研究

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【摘要】：本課題是在“南北極環(huán)境綜合考察與評估”極地專項(編號:CHINARE2015-02-02)和國家自然科學(xué)基金“基于電容感應(yīng)技術(shù)的海冰厚度監(jiān)測方法的研究”(編號:41176080)資助下針對極地冰川移動的自動化監(jiān)測展開的應(yīng)用研究。南北極與全球氣候、生態(tài)環(huán)境及人類生活和社會發(fā)展等的一系列問題息息相關(guān)。隨著科技的進(jìn)步和人類對南北極考察項目的不斷推進(jìn),科研人員在極地展開了各個領(lǐng)域的科學(xué)研究,其中非常重要的一環(huán)是對冰川的探索。冰川對全球氣候環(huán)境變化反應(yīng)敏感,是氣候變化的放大鏡和指示器。冰架是冰川變化最劇烈的區(qū)域,監(jiān)測冰川移動對研究極地冰物質(zhì)平衡、全球氣候變化、極地冰凍圈演變以及生物圈活動等多個領(lǐng)域都具有重要意義。南北極由于其特殊的環(huán)境條件,在進(jìn)行科研探索時受限于地域、氣候、人力、物力等諸多不利因素,因此進(jìn)展緩慢。目前國內(nèi)外關(guān)于冰川移動的監(jiān)測方法主要有實地測量法、航空攝影測量法、遙感影像測量法等。但這些技術(shù)手段都有其不足之處,比如精確度低、經(jīng)濟(jì)性差、無法長期連續(xù)自動化監(jiān)測等。本文通過分析對比國內(nèi)外冰川監(jiān)測技術(shù)現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點,綜合考慮各監(jiān)測方法的借鑒意義,針對極地冰川監(jiān)測的實際情況,自主設(shè)計集成了冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)以冰基支架為監(jiān)測系統(tǒng)載體,依據(jù)冰川監(jiān)測需求研究制定了新型可靠的監(jiān)測方案并開發(fā)了監(jiān)控軟件。該方案主要通過在冰基支架上搭載固定單片機(jī)主控模塊、差分模塊、GPS模塊、電臺模塊、銥星模塊、蓄電池模塊等的集成而研發(fā)的冰川移動監(jiān)測系統(tǒng),該系統(tǒng)可實現(xiàn)極地環(huán)境下長期定時連續(xù)自動化遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和高精度監(jiān)測。系統(tǒng)利用現(xiàn)代高精度的RTK測量技術(shù)為手段與電臺無線傳輸技術(shù)為依托,通過單片機(jī)控制器采集、提取、存儲、發(fā)送有用數(shù)據(jù),并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后處理。本監(jiān)測系統(tǒng)具有精度高、經(jīng)濟(jì)性好、連續(xù)性實時性強(qiáng)等優(yōu)點。本監(jiān)測系統(tǒng)在國內(nèi)進(jìn)行了野外試驗并在南極第32次科學(xué)考察中進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用實驗,實驗結(jié)果表明本監(jiān)測系統(tǒng)具有較高的精確性、可靠的穩(wěn)定性、自動化無人職守等優(yōu)點,為極地冰川移動監(jiān)測提供了數(shù)據(jù)支持和新的方法。
【關(guān)鍵詞】：冰川移動 RTK技術(shù) 監(jiān)測系統(tǒng) GPS定位 無線鏈路
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P343.6;P228.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 選題的背景9-11
• 1.2 國內(nèi)外研究動態(tài)11-14
• 1.3 選題的目的、意義和主要工作14-15
• 第二章 基于RTK技術(shù)的冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)原理及設(shè)計15-33
• 2.1 極地冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的組成16-17
• 2.2 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)工作原理研究17-24
• 2.2.1 基于RTK技術(shù)的移動監(jiān)測原理18-19
• 2.2.2 載波相位差分GPS定位方法19-22
• 2.2.3 整周未知數(shù)的動態(tài)求解22-23
• 2.2.4 RTK技術(shù)應(yīng)用于冰川監(jiān)測的優(yōu)缺點23-24
• 2.3 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)主要設(shè)備的設(shè)計與選型24-30
• 2.3.1 RTK板卡及外圍電路板選型設(shè)計24-25
• 2.3.2 電臺無線鏈路的選型與通訊設(shè)計25-27
• 2.3.3 銥星遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸27-29
• 2.3.4 監(jiān)測裝置支架的設(shè)計29-30
• 2.4 冰川移動位移測量原理30
• 2.5 供電系統(tǒng)的設(shè)計30-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第三章 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計33-47
• 3.1 主控制器MSP430（F5438）單片機(jī)的電路設(shè)計33-35
• 3.2 時鐘模塊電路設(shè)計35-36
• 3.3 RS232串行通信模塊電路設(shè)計36-37
• 3.4 SD卡數(shù)據(jù)存儲模塊電路設(shè)計37-39
• 3.5 RTK板卡及外圍電路設(shè)計39-43
• 3.5.1 P103板卡與電臺鏈路的互通40-41
• 3.5.2 P103板卡與單片機(jī)的連接41-43
• 3.6 銥星通信模塊外圍電路設(shè)計43-44
• 3.7 供電系統(tǒng)電源模塊的設(shè)計及選型44-45
• 3.8 本章小結(jié)45-47
• 第四章 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計47-59
• 4.1 系統(tǒng)軟件的主程序設(shè)計48-51
• 4.2 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計51-54
• 4.3 數(shù)據(jù)存儲程序設(shè)計54-56
• 4.4 銥星遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計56-57
• 4.5 在線數(shù)據(jù)監(jiān)測平臺軟件設(shè)計57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 第五章 冰川移動監(jiān)測系統(tǒng)的試驗應(yīng)用及數(shù)據(jù)分析59-81
• 5.1 實驗室的試驗情況59-73
• 5.1.1 RTK板卡驅(qū)動及接收定位數(shù)據(jù)試驗59-61
• 5.1.2 差分信號獲取試驗61-68
• 5.1.3 差分信號采集與鏈路互通試驗68-70
• 5.1.4 單片機(jī)控制器控制系統(tǒng)試驗70-73
• 5.2 國內(nèi)野外試驗73-77
• 5.3 南極現(xiàn)場應(yīng)用實驗77-79
• 5.4 本章小結(jié)79-81
• 第六章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 研究結(jié)論81-82
• 6.2 工作展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 致謝87-89
• 作者在攻讀碩士期間的研究成果89

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本文編號：741933