精确定位技术

精确定位技术（精选十篇）

精确定位技术 篇1

本技术在桥墩定位测量中,放样高速、高效、测设精度高,能充分显现出点成线的测设效果。借助计算机CAD软件绘制出桥墩平面图,减少内业计算量,提高坐标的准确性。

2 技术的适用范围

适用于建设工程点位定位,对较为复杂地形下的桥梁,通廊以及各种单体构筑物的现场精准定位具有更高的精度。

3 工艺原理

利用CAD捕捉桥墩特征点并电脑定位,在复杂地形下桥墩工程测设任务中,通过全站仪及计算机CAD软件的辅助实现点对点的精准控制。水准测量需做国家三等支水准路线。

4 工艺流程及操作要点

4.1 工艺流程

1)高程测量

水准测量准备→做国家三等水准路线→编制水准测量成果计算表→实时控制桥墩绝对标高

2)平面位置测量

全站仪测量准备→做通视坐标控制点导线→CAD绘制平面图→平面控制测量

4.2 测量准备

1)为保证测量成果准确,对所有进场的测量仪器设备进行检验,校正。

2)和建设单位、测绘单位等共同交接城市等级控制网并复测各控制点形成测量原始资料。全站仪的控制精度范围±1 mm以内。

3)熟悉施工设计图纸、施工组织设计或施工方案,根据现场勘查地形情况并编制测量方案,布设通视坐标与高程控制(环)网。

4)组建测量组,并对基本的测量知识进行培训。

4.3 操作要点

4.3.1 交接桩与加桩

现场与甲方代表及测绘单位人员逐一交接桩并复核成表双方确认,视桩间距加桩,桩点设置位置以前后通视、干扰少、土质优为原则,方法如下,并不时复核加强维护,确保基础数值的准确。如图1所示控制点标桩做法,先将木方(平面8 mm×8 mm)打入土层,再将钢管(直径为200 mm)套在木方上打入土层,最后将长200 mm顶面含小凹槽的六棱钢钎钎入木方中。顶端露出30 mm的小头。

4.3.2 复杂地形水准测量

1)高程控制网以三等水准网作为首级控制,以四等水准网加密,布设为附合路线或闭合环线,测量以闭合或往返为单元,往返测量高差闭合差符合fh=h往+h返(h往=∑h往往测各个站高差总和,h返=∑h返返测各个站高差总和)。其|fh|<|fh容|,说明符合精度要求。山地:(n为测站数)

2)条件允许可以用全站仪进行高程测量。测量完成后,收集数据进行内业平差计算。

3)实时控制好桥墩的绝对标高

①准确计算桩长明确桩钢筋长度,即控制孔深和桩体钢筋。

②破桩头清桩后要逐一测量确定墩身高度,控制墩身标高。

③拆除墩柱定型模板后,为了便于架子工准确搭设脚手架高度,控制准盖梁底的设计标高。统一做盖梁底至可视水准面8.5m,做好标记。如图2所示。

④待桥墩施工完成后,按规范对其沉降观测。

4.3.3 复杂地形全站仪放样

管道桥墩架空需跨越窟野河,窟野河地形总体呈北高南低的趋势。地貌属窟野河河漫滩。河道内广泛分布冲积、冲洪积沙洲及人工挖掘的沙质土丘,河道宽360～500 m,水流呈多头,紊乱流动,两岸河堤均有人工砌石护岸工程。如图3。

1)布设导线走向如图4。

2)河道桥梁工程平面位置测量

河道桥梁工程的放样程序:围堰、便道、打桩平台粗放→各桩点精确放样→墩柱的精确放样→盖梁精确放样。

点的平面位置的测设采用极坐标法,利用计算机AutoCAD精确绘制桥梁的坐标平面图并捕捉对象,从中摘取特征点等放样。极坐标法放样如图5。

①河道地貌复杂,粗放桩点便于围堰、便道、打桩平台的施工。

②在粗放基础上用极坐标法放出桩点特征点坐标,精度控制在±3 mm以内。

③破桩头后在桩孔四周分别做桩点垂直面,四周点距圆心3 m,对墩柱的精准控制(见图6)。

④盖梁的施工放样需在桥梁中线的基础上确定盖梁模板的垂直摆放。

5 构筑物测量的允许偏差及竖向测量的允许误差

参照《工程测量规范》(GB50026993)列于表1～表2。

注:H为构筑物垂直部分的长度(mm)

注:H为建筑物、构筑物的高度(mm)

6 人员与仪器设备的配置

本技术需专业测量员1名,持证上岗并能熟练使用CAD软件,配合测量的劳动力需2名。仪器选择全站仪和水准仪各一套。

7 质量控制

本技术执行的标准为《工程测量规范》(GB50026993)。测距用钢尺时须按照检定时的标准温度,拉力及钢尺所处状态(悬空,沿地面或尺间设置托桩)测量;测垂采用经纬仪和吊垂球(无风情况下),限差±3 mm以内。

8 安全措施和环境保护措施

1)所有测量组员必须进行过安全教育培训,进入施工现场佩戴安全帽,高空测量作业必须佩戴安全带。同时维护好测量仪器不被损坏。

2)测量过程中产生的废油漆,废油漆桶等按环境管理体系要求进行环保处理。回收测量任务中产生的木桩,定位钢筋,纸张等废料。

9 效益分析

1)经济效益:作业人员少(3人即可),本技术中全站仪极坐标法控制桥墩平面位置效益大幅提高,操作时间短。一次测设给予后续施工提供了充足的时间和空间,大大降低了人力、财力和物力的投入。

2)社会效益:通过全站仪及计算机CAD软件的辅助实现点对点的精准控制,桥墩位置准确,建成实物美观,得到了甲方、监理的一致好评。

1 0 工程实例

中冶天工神木新村集中供热(二期)项目工程,跨越窟野河段以桥墩架空敷设管道。桥梁平面位于直线段上,全长781.0 m。跨径组成为:40×19.525 m=781.0 m。

用Word 表格精确定位姓名 篇2

在Word中进行查找时，如果是英文串，勾寻全字匹配”时可以精确地定位到一个字符串，但是对于中文来说，就有点爱莫能助了。比如在一份有关职员的Word表格中，因为单位人员多，人的姓名往往有一定的重合性和包含关系，比如一个员工“杨群”，另外一个员工“杨群芳”，此时我们想直接查找到员工“杨群”时，可以利用通配符的方法来实现功能，

按下CTRL+H(Word2010下按Ctrl+F会出现在导航条上的)，如图：点“查找”标签，再勾寻使用通配符”，点“特殊格式”中就可以看到与“通配符”有关的各种选项了，比如查找“杨群”我们只要在姓名“杨群”的前后加入“单词开头”和“单词结尾”的配通符，再点“下一处”即可精确地定位到姓名“杨群”的位置，而不会定位到“杨群芳”了。

创伤更微小 定位更精确 篇3

脑立体定向微创穿刺诊疗技术，就是这样一种“工具”。它缘于临床医疗的需求，以减少患者医源性损害为目的，能最大限度地保留脑神经组织，从而为术后的神经康复打下坚实的基础；它以精确定位为前提，抛开柳叶刀、抛开输血准备，不用切开患者颅腔剖开脑髓，只需通过直径为3毫米的脑针经皮穿刺便可直达病灶区域，为脑深部微小病灶的诊断治疗提供了颇受患者及家属欢迎的技术手段；它以细长器械代替手指操作，使医生拥有了“透视眼”、“机械手”，能够“看”得更清晰，“触摸”得更深入、精准。

无需开颅，脑部疾病得诊疗

据了解，传统方法中，脑神经科医师在实行颅脑手术时，通常必须先配备数百毫升血液待用，患者全身麻醉，经过切开头皮、用直径为10毫米左右的钻头在电钻驱动下钻开颅骨并扩大创口、继而剖开正常脑髓等过程，才能到达病变区域，故医师及家属都常被手术可能给患者造成严重的额外损伤而困扰。

如果病变很小，位置又非常深，则开颅手术将是难上加难甚至不能进行，医师只能望“脑”兴叹；若病变位于重要功能区，开颅手术难以避免造成损害，放弃治疗家属于心不忍，积极手术治疗则可能导致患者成为活的“废物”；如果探查的靶点没有脑组织结构的破坏，这种病灶则为不可视病灶，无论是在影像上还是肉眼直视下，都无法加以区别……脑立体定向微创穿刺技术则可顺利解决以上难题。

贵阳医学院伍国锋教授在接受本刊电话采访时，戏称自己是“脑医师”。他详细介绍了自身所专注的研究领域—脑立体定向微创穿刺技术。

伍国锋自从上世纪80年代末攻读硕士研究生时便开始研究脑立体定向微创穿刺技术，当时师从西安医科大学神经生理学家陈婉梅教授及现西安交通大学副校长兼医学中心主任（原西安医科大学校长）闫剑群教授，开展脑立体定向损毁神经核团进行镇痛治疗的实验研究。进入新世纪后，又师从复旦大学华山医院洪震教授攻读博士学位，开展立体定向脑深部电刺激治疗难治性癫痫的研究。如今，这些技术已经广泛用于临床诊疗，很多患者从中受益。

简单来讲，脑立体定向微创穿刺技术就是利用数学上的三维坐标原理结合电子计算机对神经影像的图像处理技术，预先对脑内病灶的位置进行准确计算，然后通过特制的定向头架固定患者头部，经过引导装置指挥医生透过头皮准确“看到”病变并进行诊断或手术处理。这一技术的主要特点是创伤性小，患者不必再受开颅之苦，能够以最佳路径、最小创伤，在最大程度上解除颅内病变，并最大限度地保留其神经功能，避免功能区损伤。此种技术定位精确，彻底改变了传统手术中通过肉眼和经验寻找颅内深部病变的方法。

脑立体定向手术的雏形出现于100多年前，真正用于患者的治疗不过60多年的历史，但由于受到科学技术的限制，发展极其缓慢，当时的装备笨重而复杂。大约30年前Brown发明了将定位框架与CT扫描结合用于神经系统非功能性疾病的方法，是为脑立体定向学历史上第二次突破。

我国的脑立体定向技术起步较晚，发展滞后，直到改革开放之后，才从国外引进了先进的技术和设备开始零星的研究。1993年，我国自行研制的能与头颅CT或MR连接的高精度脑立体定向仪投入临床使用，极大地推动了临床立体定向技术在国内的应用和推广。

伴随影像学与计算机技术的飞速发展，从有框架到无框架，脑立体定向技术在临床应用中不断成熟、完善，现在已经成为脑科微创手术的重要组成部分，广泛用于不明原因的颅内病变的诊断，以及脑出血、癫痫、帕金森等疾病的治疗。

巧妙思维，临床难题得解决

伍国锋教授长期从事神经疑难疾病诊疗及重症抢救监护，尤其擅长脑立体定向微创技术治疗脑出血及对癫痫病病灶进行定位，在从事脑出血微创治疗研究的国内外同行中享有极高声誉。

脑出血即人们常说的脑溢血，属于“脑中风”的一种，是中老年高血压患者常见的严重脑部并发症之一。伍国锋教授介绍，高血压性脑出血是危重病急救医学的重要病种，是神经系统急诊的常见病多发病，发病率高，起病急骤、病情凶险，死亡率高。

“脑出血的治疗困难之处在于血肿压迫脑组织导致神经纤维移位或断裂，血肿周围产生神经毒性物质破坏正常脑组织，上述因素协同作用，导致患者死亡或严重致残。药物治疗难以发挥作用，需积极清除血肿，但传统开颅血肿清除术对正常脑组织损伤严重，术后并发症多，即便患者幸免于难也是生存质量很差。”因此，人们一直在寻找一种创伤小、疗效高且便于推广的治疗方法。微创颅内血肿清除技术的日益成熟，满足了人们的需求，逐渐受到重视并迅速发展，患者及家属也易于接受。

伍国锋教授介绍，目前，全国很多医院都能开展微创颅内血肿清除术，但基本都是在经过头颅CT简易定位后进行徒手穿刺，对于表浅的颅内血肿问题不大，但对于深部血肿则容易靶心偏移，损伤重要神经组织。如何做到精确定位而创伤又小是亟待解决的问题。“经典立体定向手术可以解决定位问题，但仍然需要经过传统方式的切开头皮、钻开颅骨、用探针探查到血肿后，再置入软管进行冲洗引流。不足之处在于术前准备复杂（需要配血备用、全身麻醉、气管插管等），术中多重损害（切开头皮、钻开颅骨、扩大骨窗、反复烧灼血管止血、剖开脑髓等），术后软管移位、引流不畅等。”

伍国锋教授在多年的临床实践过程中，不断总结经验教训，经过长期的摸索和悉心研究，提出了简化传统立体定向微创手术环节的思想。在医疗器械研究工程师的帮助下，通过对立体定向仪的引导装置进行改造，特别创立了经典脑立体定向仪与微创穿刺针巧妙结合的手术方法。该方法的特点是患者无需进行全身麻醉、无需切开头皮、钻开颅骨并扩大骨窗，而是计算好病灶靶点后，将微创穿刺针在立体定向仪器引导装置指引下经过头皮直接到达病灶区域，成功解决了定位不准、固定不稳、重复损伤、引流不畅、冲洗不便等问题，克服了传统立体定向微创穿刺手术的不足。该手术方法创伤更小、操作更简单、定位更准确，临床效果更显著。医源性损伤出血从传统手术的数百毫升减少为0～1毫升；手术过程从120～180分钟减少为10～30分钟。

到目前为止，伍国锋教授的团队已经进行了1000多例立体定向微创颅内血肿清除术，挽救了很多患者的生命，既降低了死亡率又提高了患者的生存质量。

打破界限，培养复合型脑科医生

伍国锋教授总结自己的成长经历，认为学科分得过细对科研有利，但将严重局限医师的临床思维，进而影响对疾病的诊断治疗，因此他在构建研究团队时将其分为了脑出血微创治疗研究组及癫痫病研究组，而组建临床医疗团队时则打破了传统的内科、外科界限，精心打造了一支理论坚实、技术精湛的队伍。

他在研究过程中，尤其注重培养每一个团队成员的综合素质，无论基础理论知识、临床实践能力，还是沟通交流能力，他都非常在意。他把自己的团队核心成员分别送到四川大学华西医院、清华大学玉泉医院、中国人民解放军总医院等进修学习，选派业务骨干到复旦大学、中南大学等攻读博士学位。

伍国锋强调，每个个体，都是组建优秀团队必不可少的一分子。他说，“一个优秀的团队要有卓越的带头人，有明确的方向、共同的追求、一致的步调，全体成员应同心同行、同心同德、同心同向。”

如今，在他的带领下，一个包含20名医生及18名护士在内，人才结构合理、团结向上的团队已经形成，正逐渐成长为国内临床神经科学领域的一支精干力量。

勇于攀登，科学研究结硕果

多年来，除了兢兢业业地完成临床上的工作之外，伍国锋教授还肩负着繁重的科研任务，他主要开展颅内出血立体定向微创治疗研究及癫痫病神经调控研究，主持或参与了国家自然科学基金、省级科学技术基金、卫生部“十二五”科技支撑计划等科研项目。

伍国锋指出，目前立体定向微创治疗脑出血呈现出尽可能精确定位、尽可能减少人为损伤、尽可能提高患者生存质量的需求趋势，实现这三个“尽可能”是这一领域广大医学研究者的共同目标。近期，伍国锋团队侧重于微创治疗对病灶周围脑组织的影响方面开展了深入研究，主要探讨立体定向微创技术治疗脑出血的病理生理学时间窗问题。

长期的临床实践表明，手术时机的选择是影响疾病治疗效果的关键因素。因颅内血肿的凝固状态随时间变化，所以手术时间窗的选择，在立体定向微创手术治疗脑出血过程中显得尤为重要。选择手术治疗的最佳时机，不仅能够达到手术治疗的最佳效果，而且能够显著改善患者远期预后，利于患者尽快康复。为此，伍国锋带领团队参加了卫生部协作课题“颅内血肿微创穿刺粉碎清除术最佳时间窗研究”和“颅内血肿微创穿刺粉碎清除术与小骨窗开颅血肿清除术临床随机对照研究”等。他们采用大动物家犬或家兔成功制作了颅内出血微创治疗模型，开展了立体定向微创治疗对病灶周围脑组织损伤的系列研究，通过比对不同时间点的治疗效果，为临床上选择最佳手术时间提供了理论依据。

近年来，伍国锋教授的学术团队在国际SCI收录杂志、中华系列核心期刊等发表脑出血微创治疗相关论文30余篇，成果颇丰；还受国外专业期刊之邀为英国牛津大学、剑桥大学、日本东北大学等的同行审稿。

医学研究是一个不断攀登的过程，“没有最好，只有更好”激励着无数医学研究工作者前进的脚步。伍国锋教授更深深懂得与时俱进的重要性，“医学知识及医疗技术在不断进步，要随时紧跟时代潮流，与时俱进，时时想着把先进的技术用于临床实践中，让患者从中受益。”伍国锋和他的伙伴们，始终奔跑在脑立体定向技术“最小创口、最佳路径、最少创伤、最恰当时间、最大化疗效”的求索之路上。

伍国锋

教授（主任医师），复旦大学医学博士，贵阳医学院博士研究生导师，贵阳医学院医学科学研究所所长/附属乌当医院副院长兼癫痫中心主任，贵阳医学院附属医院急诊医学科副主任；中华医学会神经病学分会脑电图与癫痫学组委员，中华医学会急诊脑血管病学组副组长，中国医师协会神经调控专业委员会委员，贵州省康复医学会临床神经科学专业委员会主任委员，贵州省医学会神经病学分会副主任委员。

精确定位技术 篇4

井下人员和设备定位监测系统在矿井生产管理和安全监测等方面发挥着举足轻重的作用[1]。目前, 国内市场上的井下无线定位系统大多数采用了高频技术, 虽然种类繁多, 但大多局限于区域性定位, 无法为人员或设备提供精准、实时的位置信息。

井下工作环境恶劣、无线传输模型复杂、电磁干扰严重、电气设备功耗受安全条件制约等因素决定了许多在地面上可行的定位理论和方法无法应用到煤矿井下。研究井下无线精确定位的方法并开发满足矿井实际需求的产品和系统已经成为目前矿山采掘行业迫切需要解决的问题[1]。

本文在研究基于CSS (Chirp Spread Spectrum, 线性调频扩频) 技术的定位测距方法的基础上, 提出了一种基于CSS技术的井下精确定位系统的设计方案, 并通过系统在井下的试验测定证明了运用CSS技术实现井下高精度定位的可行性。

1 CSS技术

CSS技术是由Chirp信号进行扩频的。Chirp信号是一种扩频信号, 在一个Chirp信号周期内会表现出线性调频的特性, 即信号频率随时间变化而线性变化。Chirp信号的频率在一个信号周期内会 “扫过”一定的带宽, 所以Chirp信号又被形象地称为“扫频信号”。Chirp信号的扫频特性可以应用在通信领域, 用以表征数据符号, 达到扩频的效果。近年来, IEEE将CSS技术列为IEEE 802.15.4a技术标准的底层实现方式之一, 该项技术在通信领域的应用正日益受到关注[2-3]。

CSS技术是一种时分多址 (Time Division Multiple Address, TDMA) 的定制应用, 利用脉冲压缩使得接收脉冲能量非常集中, 极易被检测出来, 提高了抗干扰和多径效应能力, 有很好的鲁棒性[2]。

CSS技术可以直接捕获脉冲压缩, 从而利用锁相环电路进行同步, 且脉冲压缩技术有很好的抗频率偏移特性, 能满足高可靠性和低功耗要求。

2系统设计

2.1系统基本构架

为了验证基于CSS技术的定位方法的可行性与实际的定位精度, 设计了基于CSS技术的井下精确定位系统。该系统主要由移动定位终端、无线定位基站、监测分站以及地面定位服务器和一些通用的接口转换设备等组成, 总体结构如图1所示。

移动定位终端和无线定位基站都内嵌了基于IEEE802.15.4a标准的CSS射频收发器, 采用了SDS-TWR的定位算法。在硬件上, 移动定位终端和无线定位基站都采用意法半导体的STM32系列CM3内核微处理器作为控制核心。无线定位基站具有按键、显示等辅助功能, 配备高速以太网、 RS485总线、CAN总线等通信接口。移动定位终端可以利用固定电池供电, 间歇性地执行定位功能, 降低终端整体功耗。

2.2系统工作流程

移动定位终端可以由井下人员携带或安装在需要精确定位的设备上。由定位终端发起定位数据包, 经过与无线定位基站的2次定位数据包交互后, 移动定位终端对定位的数据包和空中传输时间进行处理, 计算出与无线定位基站的距离, 并把距离数据和一些传感控制信息组成数据包通过无线信道发送给无线定位基站。

无线定位基站配备RS485总线、CAN总线等总线数据接口, 定位数据通过相应的总线传输给监测分站, 在系统中主要起到定位参考点和定位数据传输的作用。

监测分站通过无线定位基站对移动定位终端发出的距离数据进行接收处理, 可检测出井下人员或设备等动目标的精确位置和一些传感控制信息, 并通过高速以太网接口上传到地面定位服务器, 是整个系统的数据传输中枢。

地面定位服务器可以实现井下和地面的整个网络信息的监控, 实时显示各个巷道和工作面人员及移动设备的数量、分布状况、活动轨迹;可以查询任一指定井下人员在当前或指定时刻所处的区域、坐标、活动轨迹等信息。

3系统测距原理与定位管理协议设计

3.1对称双边双路测距原理

对称双边双路 (SDS-TWR) 测距方法基于TWR[4]的思想, 类似于TOF[4]方式, 根据数据包在2个节点之间进行双向传输的时间来计算得到2个节点之间的距离。这种方式不需要2个节点的时钟进行同步, 降低了系统对硬件时钟的要求, 能够避免因时钟不同步而引起的误差[5]。

SDS-TWR测距方法的测距过程如图2所示。 在第1个周期, 节点A记录下发送前时间节点, 并发送定位数据包给节点B, 节点B接收到数据包后记录时间节点, 同时回复节点A确认帧, 在这个传输过程中时间TroundA和TreplyB即可确定。同理, 在第2个周期, 由节点B首先发送定位数据包给节点A, 并完成与第1个周期相同的通信流程, 确定2个时间TroundB和TreplyA。通过2个对称的数据传输, 记录时间, 便可计算得到节点A与节点B之间的距离。

数据包在空中的传播时间计算公式为

由空中传输时间tp和光速c (3×108m/s) 即可推算出节点A与节点B之间的距离d:

d =ctp (2)

由于节点A和节点B两端的CPU在实际工作中避免不了时钟晶振产生的时钟偏频差, 设EtA和EtB为节点A、B的误差系数, 则信号实际的传播时间为

定位数据包在空中传输的时间误差为

节点A与节点B的距离误差由式 (5) 求出:

假设A、B节点的时钟偏频差为40×10-6, 节点A、B的响应时间差为0.1 ms, 则测距误差为0.3 m。由上述分析可知, 利用SDS-TWR定位算法得到高定位精度的同时, 不需要进行系统的时钟同步, 增强了系统的可实现性和稳定性。

3.2定位管理协议设计

SDS-TWR测距方法相当于在被定义的时间内进行了2次测距。通过测量信号在2个节点间的传输时间来测量距离, 因此, 对时间精度有着严格的要求, 这意味着在2次测距的过程中不允许发生因数据碰撞而引起的通信失败。这在单节点的情况下是很容易实现的, 但是在多节点的环境下, 不可避免地会产生定位数据的信道碰撞。所以, 在多点同时定位的系统中, 必须对定位系统进行统一的管理来最大程度地避免碰撞的发生, 从而提升整个定位系统的定位成功率。

为了解决多点定位防碰撞的问题, 设计了一套定位管理协议, 如图3所示。无线定位基站周期性地在一定时间间隔内发送空闲时隙的广播数据包, 告知定位节点系统中现可用的空闲时隙。每个移动节点收到时隙广播数据包后, 发送回复帧, 请求一个时间间隙, 在图3中, 节点A、B、C分别请求得到了时间间隙T1、T2、T3, 并在各自的占用时间间隙内与无线定位基站进行测距。无线定位基站在特定时隙内与特定的节点进行测距操作, 此时其他移动节点均处于睡眠状态。

通过上述定位管理协议, 定位系统中的各个节点与无线定位基站之间形成了一种同步机制, 节点与节点之间能很大程度地避免信道碰撞的产生, 增加了系统的通信稳定性, 扩大了系统的节点容量。

4试验结果分析

4.1系统传输距离与定位精度测试

为了验证所设计的系统的传输性能和定位精度, 在河北张矿集团宣东二矿进行了实地测试。

在温度为10℃ , 湿度为50%的巷道环境中, 移动定位终端和无线定位基站的发射功率为20dB·m (前端设计了20dB·m的功率放大电路) , 接收灵敏度为-95dB·m, 数据传输率为1 Mbit/s, 定位时间间隔为100ms, 无线定位基站采用6dBi增益的棒状全向天线, 移动定位终端分别采用1dBi片状陶瓷天线、3dBi棒状全向天线、6dBi棒状全向天线进行测试, 测试结果见表1。

m

根据测试结果, 在相同的条件下, 移动定位终端采用1dBi片状陶瓷天线、3dBi全向外置天线和6dBi的全向外置天线, 稳定定位的最远距离分别为150m, 300m和350 m左右。定位的精度达到了3m以内。整个测试结果远优于现在井下普遍采用的RSSI定位技术。

由此可见, 基于CSS技术和SDS-TWR的测距算法是井下精确定位的一种可行有效的方式。

4.2移动定位终端功耗测试

系统中的移动定位终端由井下人员携带或安装在需要精确定位的设备上, 由固定容量的电池进行供电。为了验证移动定位终端的功耗性能, 对其能耗指标进行了测试。

移动定位终端供电电压为3.6V, 发射功率为20dB·m (前端设计了20dB·m的功率放大电路) , 接收灵敏度为-95dB· m, 数据传输率为1 Mbit/s, 定位时间间隔为3s (3s定位一次, 其他时间移动定位终端处于深度睡眠状态) 。在移动定位终端的电源输入端串入1Ω 小电阻, 用示波器测量出电阻端电压, 并计算出整个终端在不同工作模式下的静态电流, 测试结果见表2。

在上述定位模式不变的情况下, 移动定位终端采用本安可充电镍氢电池 (PH-AAA800LSD) 进行供电, 电池容量为800mA·h, 供电电压为3.6V, 最大开路电压为4.5V, 欠压电压为3V, 电池的持续工作时间可达28d左右。

由表2可知, 基于CSS技术的高精度定位终端在最低功耗模式下静态电流达到了微安级的水平, 在采用既定的电池能耗场合, 在实现定位功能的同时, 减少了终端的整体功耗, 可以满足井下移动定位终端的功耗要求。

5结语

基于CSS技术的井下精确定位系统采用SDS- TWR定位算法和定位管理协议, 实现了井下设备和人员的精确定位。通过相应的性能试验与分析, 证明了采用CSS技术的井下定位系统定位精度达到了3m以内, 远优于现在井下普遍采用的基于RSSI定位技术的定位系统。

参考文献

[1]包建军, 霍振龙, 徐炜, 等.一种高精度井下人员无线定位方法[J].工矿自动化, 2009, 35 (10) :18-21.

[2]张骁耀, 王玫.基于CSS技术的室内定位通信系统的研究与实现[J].网络与通信, 2012 (13) :49-52.

[3]张岩, 魏书田, 张守祥.啁啾扩频超宽带技术的测距定位研究[J].计算机工程与应用, 2012, 48 (28) :130-134.

[4]蔡永棋.NLOS环境下的TDOA定位算法研究[D].长沙:中南大学, 2009.

[5]陈素梅.非视距下基于卡尔曼滤波的无线定位方法[D].济南:山东大学, 2010.

[6]POLASTRE J, SZEWCAYK R.Anaysis of wireless sensor networks for habitat monitoring[C]//WSNA'02Proceedings of the 1st ACM International Workshop on Wireless Sensor Networks and Applications, New York, 2002:88-97.

WPS演示中的参考线实现精确定位 篇5

方法有很多，其中一种就是利用参考线来完成这个任务，

Wps演示中的参考线是默认的水平和垂直方向的两条直线，可以移动、复制、删除、显示或隐藏。编辑状态可见，播放状态、打印时状态不可见，可以用来快速、准确地对齐编辑区内的对象。

右击幻灯片空白，选择快捷菜单中“网络线和参考线”，打开“网络线和参考线”对话框，““对齐”选项卡下勾选“对象与其他对象对齐”选项。“参考线设置”选项卡下勾选“屏幕上显示绘图参考线”选项，单击“确定”按钮，关闭此对话框。

工作区内出现水平和垂直方向两条直线，默认中心点坐标为(0，0)，鼠标左键单击考线会显示距幻灯片中心的距离。

由于演示文稿默认宽度为25.4cm，高度为19.05cm，用户可以利用参考线显示数字，把图中对象位置换算成坐标，用于对象的设置。

用户可以把整个工作区划分为四个区域，对应换算方式如下：

假设垂直参考线显示数字为x1，水平参考线显示数字为y1，单位为cm。

Ⅰ区

Ⅱ区

Ⅲ区

Ⅳ区

x坐标

12.7+x1

12.7-x1

12.7-x1

12.7+x1

y坐标

9.525-y1

9.525-y1

9.525+y1

9.525+y1

应用实例：

依次单击“插入”--“图片”--“来自文件”，打开“插入图片”对话框，选中需要的图片，单击“打开”按钮完成图片插入，

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由这些数字可以计算出液晶播放部分位置和大小，左上角位置坐标为，x=12.7-9=3.7，y=9.525-4.6=4.875。高度=4.6+5.2=9.8，宽度=8.9+9=17.9。

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在精确定位中搞好检察工作 篇6

开展这次轮训活动,是深入学习实践科学发展观,推动基层检察工作科学发展,加强基层检察院建设,积极适应党和人民对检察工作新要求新期待的重要举措。这次培训的内容全面又富有针对性,各位专家、高检院领导的授课高屋建瓴,理论与办案实际深入结合。通过学习,使我更加了解全球国际形势、我国经济发展大局、中国特色社会主义检察制度定位、具体检察工作定位等内容,使我的视野得到了开阔,增强了做好基层检察长的信心。

一是全球国际形势。国际环境总的来看,和平、发展、合作已经成为当今时代的潮流,世界政治力量对比有利于保持国际环境的总体稳定。经济全球化趋势深入发展,科技进步日新月异,生产要素流动和产业转移加快,我国与世界经济的相互联系和影响日益加深。但同时,世界经历着大变革大调整。国际金融危机阴霾犹重;国际能源、资源和贸易形势起伏动荡;新旧热点问题矛盾交织等等,我国的经济、军事、外交等内部、外部环境也发生了一些了变化,给我们带来了新的挑战,也带来了新的机遇。

二是我国经济发展的大局。面对纷繁复杂的国际形势,在党中央和国务院正确领导下,中国外交围绕全力确保国内经济平稳较快发展这条主线,统筹国内国外两个大局,审时度势,迎难而上,继续推进同世界各国友好合作关系,大力开展经济、安全、人文等领域外交,积极应对国际金融危机,为“保增长、保民生、保稳定”全力营造良好的国际环境。我国经济形势令人振奋,发展大局催人奋进,金融危机对我国的影响逐步减小,我国经济重新走上了健康快速的发展轨道。

三是中国特色社会主义检察制度定位。当代中国检察制度是以马克思主义法律观为指导建立并发展起来的,是中国特色社会主义司法制度的重要组成部分。我国是人民民主专政的社会主义国家,与西方国家通过党派对立和“三权分立”实现权力制衡不同,在人民代表大会制度下,我国宪法确立检察机关是法律监督机关,专司法律监督职能,以维护国家法律的统一正确实施。中国特色社会主义检察制度是与我国的根本政治制度紧密相连的。坚持和完善中国特色社会主义检察制度,是坚持人民代表大会制度的内在要求,也是坚持中国特色社会主义道路的必然选择。

四是具体检察工作定位。我们检察机关是国家监督机关,是加强法律监督,维护公平正义的主力军,是预防和反对腐败、落实“依法治国”方略的中坚力量。在扩大社会主义民主,更好地保障人民权益和社会公平正义中有着义不容辞的责任。实现社会和谐,建设美好社会,是履行检察职能的应有之义。身为基层检察长的我们深感任重而道远。

通过这一段时间的学习,自己感觉有以下几点收获:

一是明确了检察工作服务大局的定位。检察机关的职能决定了我们必须始终坚持把检察工作放到中国特色社会主义事业发展全局中来谋划、来推进,不断增强政治意识、大局意识和责任意识。切实把能不能确保法律的统一正确实施、能不能确保人民合法权益不受侵犯、能不能确保司法机关公正执法、能不能维护社会公平正义、能不能维护社会和谐稳定作为衡量和检验检察工作的标准,努力创造符合党和人民要求、符合经济社会发展规律、符合检察工作发展规律,经得起人民、实践、历史检验的业绩。

二是更加清晰了检察机关的宪法定位,坚定中国特色社会主义检察制度的信念。我国宪法把检察机关确定为国家法律监督机关,专门承担法律监督的职能。我国检察制度是根据人民民主专政理论和列宁关于法律监督的思想,在继承新民主主义革命时期检察工作的优良传统、吸取历史上政治法律制度的精华、借鉴国外检察制度建设经验的基础上,结合中国实际情况建立的,具有历史必然性、内在合理性和明显优越性。检察机关恢复重建30年的经验充分证明,我国检察制度是符合国情的,成绩有目共睹,检察机关的宪法定位,对于维护社会主义法制的统一、尊严和权威,对于保证司法、执法机关严格、公正、文明、清廉执法,对于维护社会公平正义,具有十分重要的意义。我们必须理直气壮地坚持中国特色社会主义检察制度,切实履行法律监督职能,维护社会公平正义。

三是明确了开展具体实践,加强检察理论体系建设的紧迫性。做好新时期检察工作,更好地推进中国特色社会主义检察事业,就必须努力建构中国特色社会主义检察理论体系。推进中国特色社会主义检察理论体系建设,是坚持和丰富中国特色社会主义理论体系的需要,是巩固和发展中国特色社会主义检察制度的需要,是强化和提高检察队伍的政治素质和专业素质的需要。目前,检察理论研究工作的开展还很不平衡,有中国特色社会主义检察理论体系尚需发展完善,检察理论研究依然任重道远。在当前乃至将来相当长的时期内,中国特色社会主义检察制度仍会面临来自理论和实践的新挑战,受到西方政治思潮和法学思潮的影响,检察工作在新形势下也会遇到许多新的情况和问题。我们只有加强检察理论研究,全面认识检察制度和检察工作发展的规律,不断地破解检察工作和检察改革中的难题,回应各种质疑和挑战,才能使检察制度建立在坚实的理论之上,始终坚持正确的政治方向,进一步提高工作的主动性和预见性,充分发挥职能作用,从而巩固和发展中国特色社会主义检察制度。

四是明确了干好具体检察工作的重要性。当前维护国家安全和社会稳定任务仍然繁重,反腐败斗争形势依然严峻复杂。我国改革已进入攻坚阶段,很多新问题、新情况都是我们过去所不曾遇到的。我国已进入风险社会时期,群体性事件频发,基层矛盾加剧,给社会稳定带来极大挑战。加之,互联网的普及和老百姓民主意识、维权意识的不断增强,增加了基层检察工作的难度。党的十七届四中全会对加强和改进新形势下党的建设作出重大部署,对做好当前经济社会发展等工作提出了明确要求,这些都对检察工作提出了全新要求,我们必须深刻认识检察工作面临的新机遇新挑战,不断适应人民群众对检察工作的新期待新要求,堅持围绕中心、服务大局,为经济社会发展提供更好的法治保障、创造更好的社会环境。

精确定位技术 篇7

本文将阵列信号处理中“参数估计”的思想移植到电缆故障的检测中, 当故障电缆线芯在故障点发生“有效冲击”并产生电磁信号时, 利用极化敏感阵列通过改进的DOA估计算法, 准确估计故障点处发出电磁信号的方位信息和距离信息, 有效地避免了传统检测方法的不足, 快速准确地定位故障点。

1 电力电缆故障有效放电高压闪络法

电缆故障分为低阻故障和高阻故障, 其中高阻故障占80%, 所以本文针对的是电缆的高阻故障检测。当电缆出现高阻故障时, 线芯间的电阻将不是无穷大, 通过万能表或者摇表依次测量线芯间电阻和芯线与铠装的电阻, 就可以检查出发生故障的电缆线芯。

冲击脉冲输出HP1和冲击脉冲返回HP2分别接在发生高阻故障的电缆线芯上, 电源接220 V的交流电, 首先通过T1电动调压器进行一级电压调动, 然后经过变压器T2进行二级固定倍数升压, 参考球G1和能隙球G2的间距可以通过电机调整, 当脉冲电容C储蓄的能量“有效击穿”参考球G1和能隙球G2时, 故障线芯在故障点会被击穿放电, 产生指数型衰减的震荡正弦信号, 震荡周期正比于电缆端头与故障点的距离。同时, 参考球G1和能隙球G2也会产生震荡正弦信号, 需使用电磁隔离装置进行屏蔽, 防止对其他设备造成干扰, 因此, 仅故障点处会产生指数型衰减的震荡正弦信号。震荡正弦波相隔峰值的时间差Δt的一半为行波从电缆端头到故障点传输的时间, 高压闪络法通过行波在电缆中传播速度的经验值算出距离。

2 极化敏感阵列DOA估计改进算法

2.1 极化敏感阵列数学模型

设地面为平面XOY, 电缆一般埋藏于地下数米, 而故障点距离电缆端头至少几十米, 所以可以近似认为电缆是沿着地表XOY平面分布的, 即在三维空间坐标中俯仰角θ=2π, 在对电缆故障点进行检测时, 故障电缆被“有效击穿”, 在故障点处会产生指数型衰减的震荡正弦波, 视为信号源S (t) , 电缆故障检测即为故障点的定位, 等效为基于极化敏感阵列对单信号源S (t) 的二维DOA估计, 利用与X轴和Y轴平行的电偶极子、与Z轴平行的磁偶极子和COLD二维矢量天线, 把4个阵元均匀线阵沿Y轴分布, 接收单信号源的电场分量和磁场分量。阵元间距, 信号源波长为光速, 为了准确对信号源进行DOA估计, 需要在Y轴的-d处设置一个COLD二维矢量天线, 阵列模型如图2所示。

2.2 阵列流型a

图2所示的空间改进式极化敏感阵列的阵列流形

式 (1) 为极化敏感阵列的阵列流形, 直接套用文献[1]中K.T.Wang提出的Uni-vector-Sensor ESPRIT算法反推估计出阵列流型。求解过程中因为特征分解的原因, 导致估计得出的阵列流型和真实的阵列流型A之间存在一个复系数C的关系

式中, , 方位角Ф取值范围为[0, 2π) ;极化辅角γ取值范围为;极化相位差η取值范围为[-π, π) ;信源距离r取值范围为;λ为信源波长;符号“·”表示矩阵对应元素相乘。

2.3 通过COLD天线判决方位角的范围

极化阵列对近场源进行估计时, 因为受近场效应的影响, 信源在第个阵元与轴的夹角会随着阵元的空间分布而变化, 如图2所示。文献[2~3]均将i近似等于是信源在参考阵元与轴的夹角Ф, 这样的近似会使得DOA估计有较大误差, 本文改进了文献[2~3]的算法, 通过增加一个COLD天线对方位角Ф的范围进行判决, 基于余弦定理, 将Фi表示成Ф的函数的进行DOA估计, 无需角度近似, 有效的抑制了因为角度近似所造成角度误差和距离误差。

在算法的第一步中已经估计出了解模糊阵列的阵列流型^b, 由式 (3) 可得

记号[·]i表示方括号内矢量的第i个元素, 方位角的范围判决准则可通过式 (7) 得出。

2.4 基于ESPRIT算法估计故障源

由式 (4) 和式 (5) , 所得

对上式取模值, 对于, 因此:, 根据COLD阵列判定Ф的范围, 即可估计得到方位角。由式 (4) 可得

根据方位角估计值对距离参数r进行估计

当信源为近场源时, 由此可得方位角估计值和距离参数估计值。极化辅角γ和极化相位角η不含电缆故障点位置信息, 所以无需对其进行估计。

4 故障源精确定位DOA仿真实验

(1) 近场故障源的方位角与距离估计精度表。

假设电力电缆存在一个故障点, 故障点距离极化敏感阵列的参数为方位角Ф=[15°, 20°, 25°, 30°, 40°], 距离r=[0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3];由于极化辅角γ和极化相位角η不含电缆故障点位置信息, 所以把其设为同一值γ=30°, η=20°。快拍数L=1 024, 信噪比SNR=25 d B。且故障点发出的入射信号为指数型衰减的震荡正弦信号与随机的高斯白噪声信号, 则对此故障源进行二维DOA估计的仿真结果如表1所示。

由表1可以看出, 改变故障源的位置进行多次仿真实验, 根据其仿真结果表明, 基于极化敏感阵列的电缆故障精确定位的结果方位角误差<0.1°, 距离误差<0.01。理论结果精确, 验证了这种方法的有效性。

图3为一个方位角Ф=40°, 距离r=0.2的独立故障信号进行500次蒙特卡洛实验的两维DOA估计星座图。从图3中可以看出, 本文算法能够正确估计出故障源的方位角与距离参数。

(2) 近场故障源的方位角与距离估计随信噪比变换图。

考虑d=0.25λ, 故障源的方位角和距离参数为 (φ, r) = (40, 0.2) , 快拍数L=1 024, 该仿真执行500次蒙特卡洛实验。图4和图5给出了两维DOA估计精度误差随信噪比变化的曲线, 从图4和图5看出, 当SNR≥5 d B时, 本文方法高精度估计的误差较小, 因此可以适当提高信噪比来进行电缆精确故障定位。

5 结束语

在理论研究中, 基于极化敏感阵列的空间谱估计方法可以实现电缆故障精确定位的目的, 且测量误差在较小的范围内。系统采用ESPRIT算法对极化敏感阵列的接收信号模型进行估计, 无需谱峰搜索, 且适用于任意加性高斯噪声环境。但是由于在实际测量复杂环境中, 干扰噪声比较大, 若对电缆有效放电产生的宽带声矢量信号也加以估计则定位效果将更佳。

摘要：针对快速准确定位电缆故障点的问题, 文中采用极化敏感阵列分析电缆故障检测的数学模型, 实现对故障点方位角和距离的精确估计。采用增加COLD天线改进DOA估计算法进行近场故障源估计。通过计算机仿真, 从理论上验证了该算法的有效性。

关键词：电缆故障精确定位,极化敏感阵列,DOA,近场

参考文献

[1]Wong K T, Zoltowski M D.Uni-vector-sensor ESPRIT for multi-source azimuth, elevation, and polarization estimation[J].IEEE Transactions on Antennas Propag, 1997, 45 (10) :1467-1474.

[2]司丰, 王菌, 罗云鹏, 等.电缆故障定位有效击穿的研究[J].电子科技, 2014, 27 (8) :109-111.

[3]Wong K T, Yuan X.Vector cross-product direction finding with an electromagnetic vector-sensor of six orthogonally oriented but spatially noncollocating dipoles/loops[J].IEEE Transactions on Signal Processing, 2011, 59 (1) :160-l71.

[4]汪洪洋, 廖桂生.近场源信号频率波达方向和距离的联合估计[J].电波科学学报, 2004, 19 (6) :717-721.

[5]王永良, 陈辉, 彭应宁, 等.空间谱估计理论与算法[M].北京:清华大学出版社, 2004.

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[7]樊荣, 张龙.高压脉冲信号源设计[J].新技术新仪器, 2009, 29 (1) :18-27.

[8]郑桂妹, 陈伯孝, 杨明磊.改进分离式电磁矢量阵列的两维波达方向估计[J].电波科学学报, 2014, 29 (2) :213-220.

[9]梁军利, 刘丁, 张军英.基于ESPRIT方法的近场源参数估计[J].系统工程与电子技术, 2009, 31 (6) :1299-1302.

精确定位技术 篇8

利用桥梁沟通全球交通，是全世界桥梁界专家的梦想。跨海、跨江及跨具有特殊性海洋气候的河流，成为实现该梦想的极具重要的一环。但由于跨海、跨江大桥建设必须面临高温、多雨、湿度大、飓风频繁、风速较大方面的影响，使在水上施工的有效作业时间很短。除此之外建设跨海大桥还必须应对建设总体管理、工程技术、环境保护和海上安全的种种挑战，使跨海大桥施工必须面临极大的挑战。为克服此种种不利影响，在制订施工方案措施时应尽可能减少水上作业时间，变水上施工为陆上施工。大跨装配式结构应运而生，该种技术在跨海桥梁施工中有着很大的施工优势。采用预制构件法施工具有施工质量高、大大缩短工期等优点，特别适用于施工受风浪、气候、运输等多方面因素制约的跨海大桥的建设。

近年来世界上采用了不同架梁方式在沿海及海峡上修建了多座大桥。我国已经建成通车的东海大桥、杭州湾跨海大桥、青岛胶州湾跨海大桥和即将建成通车的象山港大桥的上部结构施工中，均采用了平行的两组预制预应力混凝土箱梁(一为上行线，一为下行线梁)，先以简支的预制箱梁形式吊装到墩顶，然后通过简支变连续技术转换为连续箱梁，在预制箱梁架设过程中由于各种环境的影响，箱梁架设的精度显得尤为重要和困难，本文主要针对箱梁架设过程中采用的精确定位技术进行阐述，并提出最优的跨海大桥预应力混凝土整孔预制箱梁的精确定位施工方法。

1 预应力箱梁整孔预制与架设总体方案概述

东海大桥、杭州湾跨海大桥、青岛胶州湾跨海大桥和宁波象山港跨海大桥分别为长70 m(70 m,60 m,60 m)、重2 000 t(2 200 t,2 000 t,1 500 t)的单箱单室后张法预应力混凝土箱梁。

1.1 梁场预制箱梁

在以上四座跨海大桥的箱梁预制施工中，均采用了整体钢模板制梁工艺，箱梁预制工序如下[5]:

1)调试底模，外侧模就位，绑扎普通钢筋及预应力束安装;

2)整体起吊安装混凝土梁底板及腹板普通钢筋;

3)整体吊装钢内模;

4)整体吊装桥面板钢筋;

5)安装锚下预应力端部垫板;

6)混凝土现浇施工;

7)混凝土洒水养护，模板拆除，穿束，张拉;

8)横移台车起顶梁，横移至梁体存放台座。

1.2 箱梁海上运输及架梁

1)在梁场内利用横纵移台车将待架混凝土箱梁通过先横移再纵移再横移至出海码头前端。

2)预应力混凝土箱梁架设。预应力混凝土箱梁的架设均利用专用运架一体船进行。具体的施工方法如下:

a．运架一体船栈桥取梁;

b．运架一体船运输预应力混凝土梁航行至桥梁中心线处;

c．运架一体船通过采用抛锚船抛设锚，收放锚进行调位;

d．调位完成后，将梁体安放于调位装置上。

2 预应力混凝土箱梁整孔架设精确定位技术

因运架一体船在架梁过程中受潮水、海浪、风力等诸多不利因素的影响，箱梁架设时不能一次落梁到设计位置，因此架梁对位分两步:第一步为运架一体船架设初定位，第二步为落梁后精确对位。

2.1 运架一体船架梁初定位

运架一体船航行至桥中线附近，距待架梁桥孔约250 m时，先抛自救锚，再利用2艘抛锚船抛尾部三个锚及船首三个锚，外侧的两个艏锚呈交叉八字形，船体中线处的艏锚和艉锚应垂直桥中线方向抛出。艏锚或艉锚的两锚间夹角约65°～70°，锚绳长300 m～400 m[2]。三个艉锚及三个艏锚完全抛好后，起自救锚，将箱梁提升至梁底高出墩顶垫石顶约2 m，通过收放锚将运架一体船拖进桥位，慢速下落混凝土梁，在梁底距离临时支座顶面80 cm左右时停止下放，调整锚绳，微调对位，调整箱梁平面偏差(偏差需保证在临时支座可调范围即不大于±15 cm)和四角高差使四个临时支座顶面与对应处的梁底距离基本相等(偏差不得大于5 mm)，并平稳落梁至临时支座上。落梁完成后对于坡度大于2%的箱梁在底端采用型钢进行临时支撑。

架梁至临时支座上后要检查同一侧梁端两侧底部高差不得大于1 cm。然后用角钢或槽钢对临时支座进行锁定，防止箱梁水平方向移动。

2.2 箱梁架设后的精确定位

由于各种不利因素的影响，预应力混凝土箱梁安装后的平面偏差一般不能满足设计和规范要求，因此必须研制出一套预应力混凝土梁安装后的平面偏差调整装置，降低梁体安放的控制难度，落梁偏差只需在15 cm以内，东海大桥采用:每片70 m预应力混凝土箱梁设墩顶临时支座四套，每套由一台700 t钢砂顶、四氟板、不锈钢板、橡胶支座及大小钢托盘组成[3,4]。水平方向位置调整采用50 t手动液压千斤顶，50 t千斤顶通过后置千斤顶顶座锚固于大托盘竖边。临时支座见图1。

杭州湾跨海大桥对墩顶调位装置进行了优化，主要是对大小托盘的四个挡边进行了降低，不但节约了材料而且方便了施工，该优化设计在青岛胶州湾跨海大桥和宁波象山港跨海大桥均得到了广泛的应用，具体见图2。

箱梁放置于临时支座上并检查合格后，采用50 t手动液压千斤顶进行70 m预应力混凝土箱梁的纵横向调位。

由于预应力混凝土箱梁安放后，没有预留调整梁体标高的措施，故四个临时支座安放后的顶面标高务必满足设计要求，同时由于存在钢砂顶压缩、多层抄垫钢板间间隙、钢板翘曲的影响，箱梁安装完成后的四个临时支座顶面标高与原始状态有可能有超过规范允许的偏差，为降低以上因素的影响采用了钢砂顶预压[6]、尽量不使用翘曲的钢板等措施，尽管如此，箱梁架设落梁后吊具拆除前还是应测量梁底标高是否在设计安装范围内，如果超出设计规范允许，则应采用运架一体船将箱梁提起，调整临时支座抄垫钢板的厚度，重新落梁。

箱梁标高在检查符合设计要求后，就可安装调位千斤顶支座及调位千斤顶。在调位千斤顶安装前应将滑移构架与钢砂顶之间的限位槽钢或角钢取出。预应力混凝土箱梁体在纵横向移动定位时，两个方向不允许同时进行，一般按先纵向后横向的顺序进行施工。

具体调位施工时需注意以下事项:

1)对于有坡度箱梁精调定位时，必须在待移箱梁底端设置支撑，通过塞填和抽取钢板来调节，移梁过程中必须确保箱梁与支撑间的间隙不大于3 cm。

2)纵移时两端的移梁负责人必须持对讲机，确保信号畅通。

3)移梁前必须在橡胶板、钢垫板、钢砂顶及大小托盘间用石笔划线，并在移梁过程中观察有无错动。

4)箱梁纵横移时，必须保证四个临时支座同步顶进，不得单独顶其中的一个或两个支座，采用油压表读数和位移双控，四个临时支座最大不同步偏差不得大于5 mm。

5)每个临时支座的顶推不得顶偏，确保居中和方向正确，严防斜向顶推。

6)移梁就位后，应将临时支座的大托盘与小托盘之间放置限位槽钢或角钢。

2.3 体系转换

1)一联箱梁架设完成，调整到偏差符合规范要求且徐变达到设计要求后，对本联箱梁湿接头预留的预埋件间焊接槽钢，预应力穿束、湿接头普通钢筋施工、湿接头模板就位，湿接头混凝土现浇，混凝土洒水养护;2)待一联预应力混凝土箱梁湿接头混凝土达到设计强度后，按规范和设计要求进行预应力张拉施工和管道压浆;3)管道压浆达到规范和设计强度后移除墩顶临时支座，体系转换完成[1]。

3 结语

通过对四座跨海大桥预应力混凝土箱梁架设施工过程中采用的精确定位技术进行的设计和优化，成功总结出了一套可行的抛锚定位技术和研制出了一套精确调位设备，对今后同类型桥梁架设定位方法具有重要的指导意义。

参考文献

[1]宋小三.杭州湾跨海大桥70m箱梁先简支后连续的施工技术[J].公路,2006(9):111-113.

[2]宋小三.杭州湾跨海大桥70m箱梁架设施工技术研究[J].公路,2006(9):124-126.

[3]沈阳云,郑机.超大型混凝土预制箱梁运输与安装[J].世界桥梁,2004(sup):70-73.

[4]周贵平.东海大桥70m预应力混凝土箱梁施工技术创新[J].桥梁建设,2005(2):70-73.

[5]赵剑发,王毅,谭国顺.海上大型预应力混凝土箱梁整孔预制与架设技术[J].桥梁建设,2006(3):37-41.

精确定位技术 篇9

随着器件封装尺寸的减小和电路板贴片密度的增加,特别是表面贴装工艺(Surface Mount Technology,SMT)使检查难度越来越高,人工目测就显得力不从心,其稳定性和可靠性都难以满足生产和质量控制的需要,迫切需要一种新的测试技术实现电路板自动检测[1]。

利用光学系统通过光源对表面贴片元件反射光进行采集,经过计算机图像处理系统处理从而判断印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)上元件位置及焊接情况,将这种技术称为自动光学检查(Automated Optical Inspection,AOI)。AOI是20世纪末才兴起的一种测试技术,但发展较为迅速,目前国外很多厂家都推出了AOI测试设备[2]。自动检测时,机器通过移动CCD(Charged Couple Device,CCD)摄像机自动扫描PCB,采集元件图像,经过图像处理,将测试焊点与合格参数进行比较,检查出元件贴装缺陷,并通过自动标志把缺陷显示出来,供维修人员修整。

在印刷电路板的自动光学检查中,如何快速准确捕获待测板的元件图像是一个关键问题。因为在进行光学检查之前,必须准确测量电路板的基准标记,计算其与标准位置的偏差,以便通过检测平台的调整或软件的补偿来消除元件图像的旋转和平移,这是检测结果正确性和可靠性的重要保证。圆形基准点的常见检测方法包括:重心法、Hough变换法等。重心法通过阈值分割求基准点图像重心,能满足速度要求,但精度不高,且无法检测角度偏移[3]。Hough变换法存在运算量大、占用内存空间多、计算时间长等缺点[4]。针对这一问题,本文采用Canny边缘分割、基于空间矩的亚像素细分、最小二乘法拟合的方法获取基准点的亚像素位置,提高贴装元件的取像精度,从而提高自动光学检测系统的检测准确度。

1 AOI视觉系统构成及实现原理

本文研究的PCB表面贴装元件缺陷检测系统由CCD摄像机、镜头、图像采集卡、结构光源、X-Y平台及其控制系统和电脑所组成,其配置如图1所示。

CCD摄像机、镜头与结构光源置放于双轴运动平台上,通过拍摄PCB上的基准点来确定PCB板在系统坐标系的坐标,计算其与标准位置的偏差,并通过坐标纠正对贴装元件进行精确定位,消除电路板的定位误差和制造误差,完成贴装元件图像的获取,通过图像处理对测试焊点进行分析检测,得到贴装元件缺陷。

2 元件自动取像方法

元件的自动取像在AOI检测方面具有非常重要的作用,其定位精度直接影响测量的精度。PCB加载到AOI设备上时,因为位置、倾斜角度以及PCB生产时产生的偏差等,都会导致AOI上检测对象的理论位置同实际位置不同,导致测试错误。如图2所示,实线表示PCB板的理想定位位置,虚线表示实际的位置,两者间存在一微小夹角∆θ,在获取元件图像时由于∆θ的存在,元件图像取于PCB板上相应位置之后必与PCB板上对应的元件间存在一个夹角∆θ,假设元件中点到PCB板左下角的距离为a,则∆Y=a·sin∆θ,设a=10mm,∆θ=0.01,则∆Y=100µm,仅此一项误差就已经超出了高精度AOI所允许的误差范围(±10µm或更小)。因此,确定定位点,并相对于定位点进行位置校正就基本上可以克服以上的问题。

由于电路板在制造生产的过程中,经历了从设计到生产的多个阶段,早在设计阶段生成的Protel文件当中就包含了PCB上各种元件及电路的位置信息,而这些位置信息都是相对于PCB板上的基准点来建立的。为此,需要将场景坐标系分为PCB板坐标系(又称相对坐标系)和机器坐标系(又称绝对坐标系)。如图3所示,实际取图位置必须在机器坐标系下进行,而以相对坐标存储元件位置数据的优点在于可以间接消除PCB板的制造误差。

为补偿PCB板的制造误差,需要利用AOI视觉系统对PCB板上的基准点进行识别和定位。利用基准点的定位数据,将第1块PCB板的元件位置数据从机器坐标系转化到PCB板坐标系中,这时得到的位置数据是很精确的,它只是相对PCB板基准点的位置数据,而与机器无关。对随后每块PCB板的检测,利用其基准点识别定位数据,再将相对PCB板基准点的位置数据转化到机器坐标系下即可。这样即使PCB板在重复自动上板时存在一定的X、Y轴定位误差和角度定位误差,也可以保证元件取像的精确性。这样就相对降低了对PCB板安装位置精度的要求,从而相对简化PCB板定位机构的结构,同时也提高了AOI系统的检测准确性。

如图4所示,基准点1的绝对坐标为(x1,y1),基准点2的绝对坐标为(x2,y2),PCB上任意一点P的绝对坐标为(x,y)。以基准点1作为PCB坐标系的原点,将上述所有待检测点和其他基准点的X、Y坐标转化为在PCB板坐标系下的坐标,即相对于基准点1的坐标。由于位置、偏转角度等原因,导致PCB板的基准点位置和存储的基准点位置存在不同,如图4所示。移动相机自动运行到(x1,y1)获取图像,然后精确计算新的基准点图像中心的绝对坐标,记为PCB(1x′,1y′),同理获得(x′2,y′2)。在相对坐标系下,计算其偏转角度为

PCB上任意点P在绝对坐标系下新的取图坐标为

从上述过程可以看出,PCB板上的基准点对保证在PCB板重复检测过程中的重复取像精度具有重要作用。PCB板制造误差校正是通过比较两块PCB板的基准点的位置来完成的,其中一个非常关键的工作,即基准点图像的识别与图像中心坐标的计算。

3 基准点的亚像素定位算法

为了得到圆形基准点的亚像素坐标,首先,用Canny算子对基准点的边缘进行像素级检测;然后,对像素级边缘点用空间矩算子进行亚像素边缘检测得到更为精确的亚像素边缘点;最后,对提取的亚像素边缘点进行最小二乘椭圆拟合,从而确定基准点中心的精确位置,通过高精度的基准点拟合提高表面贴装元件的取像精度。

3.1 基于Canny算法的边缘检测

图像分析的第一步常常是边缘检测,Canny边缘检测器是高斯函数的一阶导数,是对信噪比与定位之乘积的最优化逼近算子[5]。设G表示二维高斯函数,f表示图像,Canny边缘检测算子为

式中:n为边缘曲线的法向量,由于事先不知道边缘的方向,所以取。那么边缘点是方程的解,即,然后通过双阈值去掉伪边缘,Canny算子检测到的边缘点是高斯函数平滑后图像拐点。

通过Canny边缘检测得到的圆参数是像素级的,对于元件检测的精确定位是不够的,还需要进行下面步骤达到亚像素级定位精度。图5是Canny边缘检测的一个实例。

3.2 滤除边缘点中噪声点

对于边缘检测后的边缘点,运用已经得到的圆的参数进行检测,滤除大的噪声点。假设边缘检测后任一可能边缘点的坐标为E(Ex,Ey),E点到圆心O的距离为

其中:R为通过Canny算法得到的圆半径;T为滤除噪声点的阈值,一般取2个像素。对所有候选边缘点按上式比较运算,即可滤除非边缘点,把被检测圆上的边缘点保留下来。

3.3 基于空间矩的亚像素细分

为了提高定位精度,对被检测圆上的边缘点进行亚像素细分,使其定位精度到亚像素级。根据文献[6],空间矩法有很高的定位精度,可以达到0.14 pixels,故本文选用它进行边缘点的亚像素细分。空间矩法是利用空间灰度矩来确定边缘位置,适于任意尺寸的窗口,其基本思想是通过计算每个像素点的4个参数来判断该点是否为边缘点。像素点的4个参数:k为灰度阶跃高度,h为背景灰度,l为中心点到边缘的距离,φ为中心点到边缘垂线与x轴的夹角,各参数物理意义参考图6。

离散图像中的一点f(x,y)的空间矩表示为

为降低空间矩的维数,旋转θ角使函数f(x,y)相对x轴对称,得到函数f′(x,y),求得图像的从0阶到2阶的空间矩,根据图像上的同一点灰度值不变的原理,函数f′(x,y)的空间矩和函数f(x,y)的空间矩之间的对应关系为

由于函数f′(x,y)关于x轴对称,因此M0′1=0,tanθ=M01/M10。利用函数f′(x,y)的二阶空间矩可以求得:

则亚像素边缘检测的公式为

式中:(x,y)为像素点的图像坐标,(x′,y′)为亚像素边缘检测结果,单位圆所包含的区域为N×N邻域。对所有被检测圆边缘点用空间矩法进行亚像素细分,即可得到检测圆亚像素级的边缘位置。

3.4 基于改进最小二乘法拟合的亚像素算法

对于被检测圆亚像素级的边缘点,再对其进行拟合就可得到检测圆的精确的定位参数和半径参数。此时,检测圆的边缘点亚像素位置比较精确,噪声点少,适合简单实用的最小二乘拟合法进行拟合,最终得到圆的亚像素级参数[7]。设圆心坐标为(x0,y0),半径为r,则圆上任意一点满足下列方程:

由式(8)定义误差方程:

根据最小二乘原理,应有:

将式(9)带入式(10),令Z=x02+y02-r2,整理得:

解式(11)可得到x0,y0,r,即圆心的位置和半径。

根据最小二乘原理的圆拟合推导出的圆目标中心检测算法定位精度高、重复性好,而且仅对边界点循环一次就可计算出各参数,时间复杂度为O(n),没有复杂的根方运算,因此整个算法的计算速度将会很快。

经过上述步骤,即可求出检测基准点的亚像素级的中心位置和半径参数,而且速度快,达到快速、精确定位的目的。

4 检查方法与流程

在进行PCB板检测时,由于受到CCD摄像分辨率等因素的影响,利用CCD摄像系统一次完成完整的PCB图像采集是不可行的。因此,采用光学摄像系统放大图像的方法,进行图像的获取。这样,一次拍摄只能获得PCB板上的一个局部图像,完成整块电路板的检测,就需要移动CCD或电路板进行多次数据采集。根据全部待测对象位置信息进行分析并规划路线,得到最优的拍摄位置和拍摄顺序。进行元件取像时直接在获取的局部图像上进行定位取像即可,通过分析拍摄点与待测元件的位置关系,经过图像坐标与实际坐标的转化来确定待测元件在局部图像上的精确位置,这样不仅可以加快元件定位的速度,而且可以避免由于图像的相似而造成的错误定位。如图7所示,为元件自动定位取像流程示意图。

5 实验结果与分析

对于上面的算法,为了定量客观地评价测量精度,本文利用仿真图像进行实验。根据给定的圆心坐标和半径生成与实际情况相符的标准图像,对标准图像分别用Hough变换和本文算法进行测试,实验结果如表1。

对表1数据进行比较,得到各种算法所获得最大误差和标准差结果,如图8和表2所示。由表2可知,Hough变换仅对圆边缘点进行计算,排除一些干扰,仅对于圆心在像素整数倍时定位准确,而本文算法圆心定位和半径的检测不确定度分别优于0.07 pixels和0.04 pixels,平均误差小于0.1 pixels水平,测量误差主要是由于计算机的图像量化和平滑误差引起的。进一步减小上述误差,并提高算法的检测精度还能得到进一步的提高。

基于本文算法,贴装元件焊接缺陷自动检测系统已在生产线上进行测试,如图9所示。为了验证本文算法的有效性,将基于本文算法的AOI系统与基于Hough变换的AOI系统在相同的硬件环境下,对同一批含有500个Chip元件的PCB进行检测,共检测1 000张PCB,其结果统计如表3所示,系统性能评价指标为漏报率(将缺陷元件判断为合格元件的比率)和误报率(将无缺陷元件判断为缺陷元件的比率)。

由上述结果可以看出,本文算法在控制漏报的基础上,保持了较低的误报率,为1.2%。由于将缺陷样本认为合格的漏检错误的代价比误报代价要高,因此适当的误报是可以接受的。而基于Hough变换的定位方法误报率为7%,漏报率为0.02%,这是由于焊点的原始形态存在众多差异,基于Hough变换的定位方法定位精度较差,抗噪声能力较差,造成元件的取像精度可能会出现较大偏差,从而引起误报率和漏报率增大。因此,从运行结果可知,本文算法以基准点的亚像素定位技术为基础进行贴装元件的精确定位取像,算法精确且稳定,保持了较低的误报率,满足实际生产要求,给用户带来极大的便利和效益。

6 结论

为了提高提高自动光学检测系统的检测准确度,本文结合Canny边缘分割、基于空间矩的亚像素细分、最小二乘法拟合等技术,对基准点进行亚像素定位,并以此为基础进行贴装元件的精确取像。实验结果表明,该检测方法精度高、抗噪能力强、运算速度快,满足高精度视觉检测要求。目前该检测系统正在生产线上试用,使用效果良好。

摘要：自动光学检测系统中采集到的贴装元件图像存在平移和旋转误差。针对该问题,提出了基于亚像素定位技术的贴装元件精确取像方法,该方法结合Canny边缘分割、基于空间矩的亚像素细分、最小二乘法拟合等技术,对基准点进行亚像素定位,并以此为基础进行贴装元件的精确取像,消除电路板的定位误差和制造误差,从而保证了自动光学检测系统的检测准确度。实验结果表明:本文算法对元件图像提取精确且稳定,满足高精度视觉检测要求。

关键词：亚像素定位,贴装元件,印刷电路板,自动光学检查系统

参考文献

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精确定位技术 篇10

1 仓储无线监测系统总体架构设计

本文在ZigBee技术的基础上,实现了一个仓储环境无线监测以及故障诊断相结合的系统,此系统由无线传感器数据采集和监控诊断两大模块组成,二者通过无线网进行连接。监控诊断模块主要完成传感器数据的实时监控与存储,并对传感器数据通过软件图像界面进行实时显示、查询以及分析诊断故障,监测平台采用Microsoft Visual Studio 2010进行界面功能开发,主要包括软件登录界面、串口选择界面、节点数据采集界面和服务器管理界面,能对仓储中的温度、湿度、烟雾等环境参数进行实时监测和更新,并对这些监测参数进行测试和校准,从而保证仓储环境中传感器的准确性和测量精度。无线传感器数据采集传输模块主要由光纤网络、交换机和Zigbee无线传感网络组成,ZigBee协调器接收并传递来自子无线网络节点中的各项传感器参数信息,并通过无线网将接收到的数据信息传输到监测模块。

1.1 无线传感器模块设计

本系统采用的是以ZigBee技术为核心的无线传感网络,因此,选择何种类型的ZigBee芯片是本系统硬件设计中的重要环节。目前,ZigBee领域中比较成熟的解决方案大概分两种:一种是采用ZigBee单芯片进行组网设计,另外一种是采用ZigBee芯片和微控制器(MCU)相结合的解决方案。根据仓储环境系统设计的需求,本系统选用CC2530芯片为硬件核心进行无线数据的收发处理以及ZigBee组网。

无线数据收发模块是整个模块中的核心,它主要由CC2530芯片、功放芯片CC2591以及少量外围电路组成。在一些场地比较大的仓储环境中,如果需要监测的环境区域比较广,而CC2530芯片本身存在通讯距离有限的缺点,所以,在一些场地比较广阔的特殊情况下就需要采用其他方法来增节点的通信距离,TI公司的CC2591功放芯片在一定程度上可以显著扩大无线系统信号的覆盖范围,这样不仅可以减少CC2530无线网络的层数及中间节点的数量,而且可以增加无线网络通信的稳定性。

1.2 网络节点硬件设计

网络节点硬件设计主要包括以下三方面的内容:传感器节点模块设计、处理器模块设计以及无线通信模块设计。其结构如图1所示,传感器模块由传感器将仓储环境内的各项传感器参数进行A/D转换,并传递到处理器模块进行进一步处理;处理器模块的功能是对传递过来的数据信息进行控制、存储,起到一个承上启下的传递作用;无线通信模块的功能是和处理器模块进行数据信息的双向交换,并通过收发器和网络来实现和其他传感器节点的无线通信。

除了上述三大模块以外,电源模块也十分重要,因为它是传感器节点正常运行的能量源泉。电源模块作为上述三大模块的底端模块,其主要作用是给前端的三大模块供电,鉴于系统采用的是无线网传输模式,所以,在监测环境中传感器节点不适合经常更换电池,本系统采用一种低功耗、高效率的设计模式,从而避免了频繁更换电池的问题,提高了系统的稳定性和持续性。本系统中的CC2530芯片以及其他传感器硬件全部采用3.3V供电,在实际的仓储环境监测中,传感器节点供电是不能间断的,因此,可以先采用LM7805芯片降压到5V,再通过LM117电压调节芯片二次降压转为3.3V。

2 数据融合技术实现系统监测和故障诊断

2.1 数据融合技术及其主要算法在仓储环境中的应用

多传感器数据融合的定义可以概括为把分布在不同位置的多个同类或不同类传感器所提供的局部数据资源加以综合,采用计算机技术对其进行分析,消除多传感器信息之间可能存在的冗余和矛盾,加以互补,降低其不确定性,获得被测对象的一致性解释与描述,从而提高系统决策、规划、反应的快速性和正确性,使系统获得更充分的信息。数据融合的研究对象从原来的单传感器单数据进化到多传感器多数据,目前已成为很多领域研究的热点。

多传感器系统中,各传感器不确定信息的融合过程实际上是一个不确定的推理过程。目前常用的数据融合方法为统计方法和人工智能两大类。目前,常用的多传感器数据融合理论方法有:Bayes推理法、D-S证据理论、多尺度融合理论、模糊逻辑理论和神经网络理论等。仓储环境对安全性要求较高,防潮、防霉、防火、防爆是仓储日常工作的重要内容,仓储环境中由于放置了各种类型的传感器,但是由于温度、湿度和其他环境因素的干扰,使得仅利用单一传感器无法达到预期目标,可能使得传感器在多种因素的影响下不精确,甚至失效而导致出现误判的情况。因此,在仓储环境监测系统中应用多传感器数据融合技术,用来进行动态检测和故障精确定位诊断是十分必要的。

2.2 系统动态在线监测和故障诊断

在线监测模块包括监测模块UI设计、传感器数据存储以及监测故障报警三个部分。仓储监测系统采用实时曲线图的方式动态捕捉仓储环境内数据的变化情况,对仓储环境内传递的温度、湿度、烟雾等各项参数进行监测调控,根据曲线图判断是否出现异常情况并随时发出报警指令,从而及时发现异常情况并采取有效措施,减少重大事故发生。

故障诊断模块的功能是根据报警信号检测仓储环境内的故障类型和跟踪故障发生的位置,在监测过程中,系统会将采集的传感器监测数据保存至文档,再利用相关程序提取数据并进行数据分析,结合数据分析结果,判断故障发生的具体位置和类型,从而做出快速应对策略,防止重大灾害和事故发生。本系统在上述提出的多传感器信息融合故障诊断方法的基础上,以交流异步电动机为研究对象对不同类型传感器量测数据进行统计分析,借助相应的仿真软件如MATLAB、ISPICE、Multisim,并利用仿真软件中的灵敏度分析找出系统测试点对输出影响最大的节点,再设置故障模式,获取系统在各个状态模式下的信号输出形式,从而验证了该系统应用于交流异步电动机故障诊断中的有效性。

3 结语

本文将ZigBee无线通信技术应用于仓储环境监测和动态故障诊断系统中,而仓储环境对安全性系数要求比较高,所以,在处理采集数据的过程中采用了多传感器数据融合和无线网相结合的技术,在一定程度上减少了冗余信息和故障发生的几率,提高了系统动态监测的准确性和故障精确定位的一致性,极大降低了系统开发成本,避免了灾害事故发生,对于仓储环境安全存储具有很大的实际意义。

摘要：无线通信监测与数据融合技术相结合是未来发展的趋势,可以有效克服在线监测的种种局限性,而且能够适用于高温高热、布线困难、危险、复杂的环境中。笔者开发了一套基于ZigBee的仓储无线环境监测系统,并结合数据融合技术对仓储环境监测系统的无线网络架构、系统安全性监测以及故障定位、诊断、排除进行了简单阐述。

关键词：数据融合,ZigBee,无线传感器,故障诊断

参考文献

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