時間：2023-05-30 09:47:52
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇導航設計，希望這些內容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
系統(tǒng)結構
1 功能簡介
該車載GPS導航系統(tǒng)由GPS系統(tǒng)獲得當時所在的位置的經緯度，通過換算和地圖匹配在地圖上得到當時的實際位置，然后由用戶輸入目的地，通過A*最短路徑算法計算最短路徑并在矢量地圖上顯示，同時提取GPS提供的速度、時間等信息并顯示在屏幕上。
2 系統(tǒng)硬件結構
該系統(tǒng)的硬件核心是意法半導體ARM7系列中的16／32位RISC處理器STR710FZ2T6芯片，該芯片擁有豐富的外設和增強的I／O功能，能滿足低功耗、高性能的嵌入式系統(tǒng)應用，還擁有可以尋址4個存儲器段的外部存儲器接口(EMI)，支持SRAM、Flash和ROM等多種存儲器類型，同時支持多種啟動方式。它非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)，本系統(tǒng)正是基于該芯片的這些特點設計的。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
系統(tǒng)以STR710FZ2T6微處理器為核心，采用2片512KB的SDRAM(IS61LV25616)、一片8MB的NAND Flash和一片2MB NOR Flash(SST39LF160)。外部添加了用于接收GPS信號的GPS模塊、用于顯示的液晶面板以及鍵盤輸入模塊。
(1)RS-232串行通信接口電路
在本文的設計中，該系統(tǒng)與外界采用RS-232串行接口進行數(shù)據(jù)傳輸，其電路如圖2所示。STR710FZ2T6具有全雙工的串行通信接口，通過它與GPS模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，并采用MAX3232芯片實現(xiàn)RS-232電平與TTL電平之間的轉換。
SP3232E是Sipex公司生產的一種RS232接口芯片，使用單一電源電壓供電，電源電壓在3.0～5.5V范圍內都可以正常工作，其額定電流為300μA。只需外接四個0.1μF的電容，保證數(shù)據(jù)傳輸速率在120Kb／s下保持RS232輸出電平，可以很方便地完成TTL電平與RS232電平之間的轉換。
(2)USB接口電路
為了以后開發(fā)USB功能先將USB口設置出來，接口電路如圖3所示。
3 ARM控制模塊
嵌入式開發(fā)的硬件平臺的選擇主要是嵌入式處理器的選擇，在一個系統(tǒng)中使用什么樣的嵌入式處理器內核主要取決于應用的領域、用戶的需求、成本、開發(fā)的難易程度等因素。確定了使用哪種嵌入式處理器內核以后，接下來就是結合實際情況，考慮系統(tǒng)設備的需求情況，選擇一款合適的處理器。在本設計中，數(shù)據(jù)處理和控制模塊是車載端的核心控制部件，它是一個基于ARM微處理器的嵌入式系統(tǒng)，它的主要功能是進行數(shù)據(jù)處理和控制車載端的各組成部分，并按照通信協(xié)議的要求，執(zhí)行相應的操作。該系統(tǒng)包括CPU存儲器、I／O接口以及各種控制邏輯電路等。結合目前民用車輛的實際情況，選取了STR710FZ2T6微處理器，它采用高性能的32位結構，具有高密度的16位指令集和低功耗的特點，將處理器內核與片內高速存儲器和多項功能結合在一片微處理器上，為大量的計算機嵌入式控制應用提供了靈活的低成本的解決方案。
4 GPS模塊
系統(tǒng)采用的GPS模塊通過異步串行通信方式與微處理器控制模塊進行通信。在硬件連接上只需連接兩個信號線TXD、RXD和地線即可進行數(shù)據(jù)傳輸。
串行通信采用較高的通信電壓±5～±15V，常采用±10V和±12V，而且為負邏輯電平，即邏輯0電平規(guī)定為+5～+15V，邏輯1電平規(guī)定為-15～5V，因此標準串行接口與TTL／CMOS電平之間必須經過電平轉換。
在設計中，串行通信接口采用美信公司的MAX232作為轉換芯片。MAX232可以轉換兩組串行信號，在本設計中只轉換一組，TXD2與RXD2和外設GPS連接，MCU_RXD與MCUTXD和ARM處理器連接。MAX232芯片外接的四個1μF的充電電容，芯片外接5V電壓即可工作。
5 顯示模塊
本設計中采用TG160128液晶顯示模塊，用直接訪問方式。將內置6963控制器的液晶顯示模塊直接與STR710FZ2T6的P0和P2口相連。顯示模塊的讀和寫由ARM的讀寫操作信號控制。然后再向Frame Buffer輸出接收到的并經過處理的導航信息。這時顯示屏上就可以顯示定位點精確的經度、緯度及本地時間了，具體電路如圖4所示。
軟件設計
1 軟件數(shù)據(jù)設計
導航軟件中的數(shù)據(jù)主要是導航地圖的空間數(shù)據(jù)，主要由與導航需求相關的一些信息組成，包括道路網幾何形狀、道路等級和服務設施等。
2 軟件系統(tǒng)設計
導航軟件是以導航數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)基礎的。針對導航數(shù)據(jù)庫的操作行為，從功能上將導航軟件分為具有導航功能的部分和具有瀏覽功能的部分。
3 軟件界面設計
如前所述，從大的功能上導航軟件分為具有瀏覽功能的部分和具有導航功能的部分。因此也設計了兩種不同的界面：瀏覽界面和導航界面。
關鍵詞：自動導引叉車；重載；激光導航；傾斜油缸
中圖分類號：F253.9 文獻標識碼：A
Abstract： This article introduce the design and apply of one new LGV（laser guided vehicle）. And explain the design of lift. This LGV can afford 3tons， now this kind of LGV have already applied into the rohot spray production line， the using effect can satisfy design requirement.
Key words： AGV； heavy load； laser guide； inclined cylinder
自動導引車（Automated Guided Vehicle，AGV）是一種物料搬運設備，AGV上裝備有自動導引的導向系統(tǒng)，可以保障沿預定的路線自動行駛。其中基于配備激光導航的自動導引車習慣上被稱為LGV（Laser Guided Vehicle）。LGV中的激光導航叉車由于具有定位精度高、系統(tǒng)柔性好、運行速度快等突出特點在自動化倉庫、煙草行業(yè)及其它工業(yè)領域已經得到了廣泛應用。由于傳統(tǒng)式激光導航叉車都是根據(jù)現(xiàn)有市場上的整體式叉車進行改造，無法滿足非標生產線的使用要求。本文將詳細介紹一種新型自主研發(fā)的激光式導航叉車，并在國內某生產廠商的機器人噴涂生產線上得到應用。
1 激光導航叉車的總體結構
激光導航叉車的外形圖如圖1、圖2所示，叉車采用兩個定向隨動后輪，前面中間部分一個主驅動輪的三輪結構，由于叉車承載的貨物（機器人）主要在車體的后端，所以隨動輪起主要承載作用，單個驅動輪起驅動車體作用，由于采用立式安裝，節(jié)省了車體的長度和寬度尺寸，使車體更加緊湊。車體的運行中心為兩隨動輪與車體中心線交匯處。驅動輪采用直徑350mm的聚氨酯包膠驅動單元。運行功率為5Kw。車體能達到的最大速度為60m/min，拐彎或是接近停車站點時30m/min。車體的主要結構見圖3所示。
2 激光導航叉車的導航系統(tǒng)
本項目中叉車使用專用激光測量傳感器，該傳感器使用紅外波段低能量脈沖式激光，且不使用傳統(tǒng)的點式光源的光路，激光的光路發(fā)散，可保證在任何情況下均不會對人眼造成傷害，該傳感器使用“測距+測角”的測量算法，使用專用處理計算位置信息，即保證了系統(tǒng)的測量速度，又提高了測量的可靠性和精度。在AGV行駛過程中，車上的激光檢測掃描頭不斷地掃描周圍環(huán)境，只要掃描到3個或3個以上的反光支柱即可根據(jù)它們的坐標值以及各塊反射支柱相對于車體縱向軸的方位角，并由控制器算出車體在全局坐標系中的當前X、Y坐標和當前行駛方向與該坐標系X軸的正向夾角，實現(xiàn)其準確定位。如圖4所示激光頭與反光板。
3 激光導航叉車的門架傾斜油缸設計
本項目中激光導航叉車承載的機器人規(guī)格分別為3噸、1.4噸、0.8噸、0.5噸等，重心離貨叉根部距離為700mm。整體需要提升的高度為900mm，所以門架的設計需要按最大承載3噸進行設計，行程按1 000mm設計。此門架的設計難點為傾斜油缸的設計（如圖5所示），傾斜油缸在LGV中的門架中主要作用通過后傾防止貨物在搬運的過程途中滑落，提高LGV在搬運過程中的穩(wěn)定性，現(xiàn)將其受力分析及油缸結構尺寸設計原理敘述如下：
（1）由于貨物的中心距離貨叉根部700mm，鑒于貨叉靴的尺寸并根據(jù)強度計算，貨叉選用寬125mm*厚50mm*長度為1 200mm，材料為33MnCrTiB。根據(jù)懸臂梁結構的計算公司得出：
（4）由于門架底部鉸點固定，傾斜油缸支座的位置是固定的，所以根據(jù)其傾斜角度算出傾斜油缸活塞桿的行程。
基于北斗導航系統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)的主要任務可以歸納如下：
1.1實現(xiàn)電力管理系統(tǒng)的動態(tài)監(jiān)測
實時動態(tài)監(jiān)測電網全部信息，監(jiān)測數(shù)據(jù)反映系統(tǒng)動態(tài)行為特征。主要應用領域如下：穩(wěn)態(tài)分析、全網動態(tài)過程記錄及事故分析、電力系統(tǒng)動態(tài)模型辨識及模型校正、暫態(tài)穩(wěn)定預測及控制、電壓及頻率穩(wěn)定監(jiān)視及控制、低頻振蕩分析及抑制、全局反饋控制、故障定位及線路參數(shù)測量等。
1.2實現(xiàn)整個區(qū)域電網的調度管理
使得設備滿足負荷的需要；使整個電網安全可靠運行和連續(xù)供電；保證電能的質量；經濟合理利用能源。
1.3實現(xiàn)電力管理系統(tǒng)的精確授時
系統(tǒng)依靠北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)提供高精度時間基準，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的同步相量測量。由于電廠大多采用不同廠家的設備、系統(tǒng)，而其大多采用各自獨立的時鐘，存在較大的時間偏差，因沒有統(tǒng)一的時間基準，不利于運行維護和數(shù)據(jù)分析。通過北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的高精度基準，建立統(tǒng)一的時間同步系統(tǒng)，統(tǒng)一所有設備、系統(tǒng)時間，可較好地滿足運行監(jiān)控和事故后故障分析的需要。且采用北斗系統(tǒng)進行授時，擺脫了GPS束縛，不受制于人，精度可達小于1us。
1.4電網事故與緊急事件處理及報警
基于北斗導航系統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)具備事故與緊急事件處理和報警的功能。當某個區(qū)域發(fā)生的輸電線路發(fā)生異常狀況是，管理系統(tǒng)能夠迅速識別和報警，定位異常區(qū)域地點并采取相應的處理措施。
1.5電網數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r有效傳輸
電力管理系統(tǒng)可以利用北斗衛(wèi)星通信鏈路實現(xiàn)各個子發(fā)電站和變電站間到監(jiān)控系統(tǒng)中心站之間或者其自身之間的通信能力，也可以通過電力管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網絡SPDnet網，實現(xiàn)各個分系統(tǒng)與中心站的通信，從而保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實時傳輸。
2.系統(tǒng)總體設計
2.1研制思路和關鍵問題
2.1.1研制思路基于北斗導航系統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)解決了電網的同步相量測量技術應用于電網監(jiān)測的時鐘源可靠性的問題。系統(tǒng)的電網廣域實時動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(WAMS)使用國產北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)為主，GPS系統(tǒng)為輔的方式為電網的同步相量測量單元(PMU)提供精確的授時信號，并采用可觀性分析和同調性分析相結合的方法，對電網進行了布點規(guī)劃。基于北斗的電網監(jiān)測管理系統(tǒng)為雙機雙網結構，采用Unix服務器，給出了拓撲結構圖。建設電力系統(tǒng)的同步相量測量技術和現(xiàn)代高速數(shù)字化通信網絡，為電網動態(tài)過程和在線監(jiān)測提供了技術的支持和保證。電力管理采用電網廣域實時動態(tài)監(jiān)測技術實現(xiàn)準確捕捉電力系統(tǒng)在線故障擾動、低頻振蕩以及人工試驗等情況下電網動態(tài)過程的技術手段。電力系統(tǒng)的各個分PMU站為系統(tǒng)提供全網采樣和計算的相量數(shù)據(jù)，通過北斗衛(wèi)星通信和電力調度數(shù)據(jù)網實時傳送到監(jiān)控系統(tǒng)中心站，使調度員能在調度中心及時了解電網的動態(tài)信息，在滿足電力管理系統(tǒng)的整體性能指標的前提下，突出可靠性、實用性、標準性、先進性和低成本的設計指導思想。2.1.2關鍵問題（1）電力管理系統(tǒng)的高精度時間同步基準：為保證數(shù)據(jù)測量的高度同步性，便于數(shù)據(jù)在統(tǒng)一時間基準下比較。基于北斗導航系統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)中的同步相量測量技術可以較好的解決這個問題。（2）電力管理系統(tǒng)的實時通信機制：為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃院透邔崟r性，便于監(jiān)控中心對各分站PMU系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。這個問題的解決依賴于當前電力系統(tǒng)通訊技術的發(fā)展情況，基于北斗的通信功能是實現(xiàn)電力管理系統(tǒng)的實時通信提供了一個有效的辦法。
2.2系統(tǒng)組成結構
系統(tǒng)網絡拓撲結構。基于北斗導航系統(tǒng)的電力管理系統(tǒng)結構由安裝在各個發(fā)電站和變電所端的測量裝置———PMU分站和電力管理系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)中心站組成。根據(jù)電力管理系統(tǒng)的特點和需求，系統(tǒng)總共分為3個分系統(tǒng)組成：監(jiān)控系統(tǒng)中心站，電站的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（PMU分站）、通信傳輸系統(tǒng)。電力管理系統(tǒng)通過北斗授時終端提供的精確授時信號對各個分電站進行統(tǒng)一授時，并且在各個區(qū)域的變電站和發(fā)電站采集到各種電力方面的數(shù)據(jù)，然后利用通信傳輸系統(tǒng)將信息轉發(fā)到地面的運營平臺。地面運營平臺將信息送往一個集中的應用數(shù)據(jù)中心，中心對數(shù)據(jù)進行處理后可提供兩個數(shù)據(jù)通路：一路將信息經過衛(wèi)星轉發(fā)到用戶指揮機，由指揮機將信息送到監(jiān)控系統(tǒng)中心站；而另一路可通過INTERNET網經有線送到監(jiān)控系統(tǒng)中心站。監(jiān)控系統(tǒng)中心站對接收到的數(shù)據(jù)進行相應的存儲、分析、處理、監(jiān)控等，至此完成一次信息的上傳作用。監(jiān)控系統(tǒng)中心站對變電所和發(fā)電站的的指令操作信號則已相反的路經方式下達，可以對其完成電力調度，動態(tài)調控以及遠程遙控功能，從而實現(xiàn)控制功能。
3．北斗在系統(tǒng)中的主要應用
3.1高精度授時應用
北斗／GPS時間同步系統(tǒng)，是針對電力系統(tǒng)基于衛(wèi)星授時的高精度、高可靠性的綜合時頻應用系統(tǒng)，采用北斗／GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)互為備用工作模式，可完全替代GPS授時產品，滿足電力系統(tǒng)的電廠、變電站、自動化等領域的時間和時鐘同步需要。系統(tǒng)采用模塊化設計，可較好地滿足電力系統(tǒng)未來發(fā)展和系統(tǒng)擴容的需要。電力北斗／GPS時間同步系統(tǒng)采用我國自主的北斗及GPS雙衛(wèi)星系統(tǒng)互為備用授時機制，同時接收北斗與GPS衛(wèi)星發(fā)送的時間同步信號，獲得外部時間基準信號；利用本地恒溫晶體鐘的短穩(wěn)特性及衛(wèi)星授時信號的長穩(wěn)特性，輸出高精度的時問同步信號，脈沖信號授時精度優(yōu)于100ns。時間同步系統(tǒng)主要由衛(wèi)星接收天線、北斗高精度授時接收板、GPS接收模塊，時頻標數(shù)據(jù)處理單元、各應用處理單元和接口模塊，系統(tǒng)應用軟件等組成。北斗接收單元主要由北斗天線，高頻、中頻數(shù)據(jù)處理、多普勒校正與秒脈沖合成等模塊組成，主要完成衛(wèi)星信號的接收與放大、濾波、信號的下變頻，解擴解調、時間信息合成輸出等功能。采用天線一體化設計、高精度時頻時間合成技術、北斗衛(wèi)星軌道預測等技術。GPS接收單元接收GPS衛(wèi)星信號，產生時間信息和時頻標信號。與北斗接收單元互為備用。恒溫高穩(wěn)鐘提供高精度頻率信號。時間處理單元是設備的重要組成部分。衛(wèi)星信號正常時，依據(jù)衛(wèi)星接收模塊根據(jù)提供的授時信息，維持高精度的時間信息，輸出到應用接口單元產生時間同步信號等。衛(wèi)星信號異常時，利用恒溫晶鐘提供的頻率信號，在一定時間段內維持一個高精度的時問信號輸出。為滿足不同設備對各種時間同步信號的需求，IRIG_B碼生成單元合成IRIG_BDC碼和AC碼時間同步信號；脈沖生成單元生成不同接口類型的1PPS、1PPM、1PPH時間同步信號，NTP網絡授時單元通過網口利用NTP協(xié)議對外授時，實現(xiàn)計算機網絡高精確度對時；人機交互單元觀測設備工作狀態(tài)，設置設備工作方式、外部時間基準信號、輸出接口類型等，告警及檢測單元對系統(tǒng)的異常情況進行告警提示，監(jiān)測時間同步信號的接口。
3．2基于北斗在輸電線路故障定位中應用
在電力系統(tǒng)中，輸電線路經常發(fā)生各種故障，由于線路很長，并且很多線路地形復雜，要尋找故障地點就非常費時費力又耗資。傳統(tǒng)的故障測距方法利用電壓除以電流得到阻抗，然后根據(jù)線路參數(shù)估計故障距離，由于線路故障大多為非金屬短接，過渡阻抗無法確定，造成誤差很大。因此，對電力系統(tǒng)輸電線路進行快速準確的故障定位是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的有效途徑之一。隨著電力系統(tǒng)調度自動化的迅速發(fā)展和微處理機式故障錄波器的開發(fā)應用，故障分析測距的全過程可以自動完成，而線路兩端的電氣量的應用又將使故障測距的精度大為提高。用雙端信息的故障測距算法的核心問題就是雙端信息采樣是否同步。所謂同步采樣是指：在任何采樣時刻，不同裝置的電壓、電流基波相量采樣估計值具有統(tǒng)一的參考基準，相互之間可以直接進行比較。采用行波法實現(xiàn)雙端測距裝置，在故障線路兩端分設檢測元件，用以檢測到達兩個母線的初始行波而構成兩端測距，若能在同一時間基準下測量出兩端首次接受到行波浪涌的時間，則能容易地計算出故障的距離。由于光速為3×105km/s,當兩端時間測量上有l(wèi)μs的誤差時，即可產生150m的測距誤差。因此，要想獲得高精度測距結果，兩端計時系統(tǒng)必須保持微妙級同步，這是解決雙端行波測距應用的關鍵問題。用行波法實現(xiàn)測距裝置，在故障線路兩側分設檢測元件，用以檢測到達兩個母線的初始行波而構成兩端測距。為了準確標定故障初始行波浪涌到達兩端母線的時刻，線路兩端必須配備高精度和高穩(wěn)定度的實時時鐘，而且兩端時鐘必須保持精確同步。
3．3基于北斗衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的通信
3．3．1基本功能
數(shù)據(jù)通信模塊控制子系統(tǒng)是主要功能是保證北斗通信和電力管理系統(tǒng)運營服務通信的暢通。其基本功能包括：（1）接收北斗通信：通過VPN連接北斗地面總站，獲得由總站轉發(fā)來的所有運營中心下屬北斗終端發(fā)射的數(shù)據(jù)通訊信息，將獲得的數(shù)據(jù)信息交由處理通信、應用服務及管理模塊處理。（2）發(fā)射北斗通信：通過北斗指揮機群將運營中心的控制指令信息、短信通信信息和其他增值服務信息發(fā)射到北斗衛(wèi)星，從而送達目標運營中心下屬北斗終端。（3）移動通信服務：通過和移動通信網關的連接實現(xiàn)管理平臺的北斗通信與移動通信的互聯(lián)互通。（4）增值服務：通過和外部增值服務系統(tǒng)的連接實現(xiàn)管理平臺的增值服務，增值服務的內容包括天氣預報、新聞、商情、保險等等。（5）系統(tǒng)運行：通信、應用服務及管理模塊負責聯(lián)接系統(tǒng)內各個模塊和子系統(tǒng)，包括向服務坐席管理子系統(tǒng)提供管理平臺狀態(tài)信息、控制指令接口等，向連接管理平臺的各應用服務系統(tǒng)用戶提供所需的數(shù)據(jù)信息，連接數(shù)據(jù)存儲、處理及備份子系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)運行功能保證整個運營系統(tǒng)的通信和服務的正常運行。（6）運營服務計費：根據(jù)運營計費模式，對管理平臺下屬用戶訂購使用的服務進行自動計費。
3．3．2組成結構
關鍵詞：DVOR/DME導航臺 供電等級 負荷 接地防雷 人工接地極
一、導航臺負荷分級及導航設備機房分級
根據(jù)GB50052-2009《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》，DVOR/DME導航臺用電按一級負荷設計，其中導航通信設備機房等特別重要的場所的部分用電按一級負荷別重要的負荷設計。
根據(jù)GB50174-2008《電子信息系統(tǒng)機房設計規(guī)范》，DVOR/DME導航臺的導航通信設備機房按A級機房設計，A級電子信息系統(tǒng)機房內的設施應按容錯系統(tǒng)配置，即同一時刻至少有兩套系統(tǒng)在工作。
二、供電設計
全向信標/測距設備導航臺電氣設計分析以某全向信標臺/測距臺為實例進行分析。
DVOR/DME導航臺為機場內無人值守導航臺，導航臺采用雙路供電，第一路由機場外變電所引來一路10kV高壓電，通過臺站內的10/0.4kV箱式變電站轉化為0.4kV低壓電給設備供電。第二路由機場中心變電所引來一路0.4kV低壓電為設備供電，兩路電源在導航臺機房內經雙電源切換開關轉換成單路低壓電為設備供電。供電負荷情況：2臺空調2P空調（一主一備使用，夏天使用）1.8kW、2臺1.5kW電暖氣（冬天使用）、DVOR/DME設備功率2kW，導航臺總用電功率為5kW。
三、防雷設計
3.1 防護直擊雷
查表后某導航臺平均年雷暴日為27.7，根據(jù)《民用航空通信導航監(jiān)視設施防雷技術規(guī)范》MH/T4020-2006中的規(guī)定確定防雷等級為二級。
通過滾球半徑45米計算，在DVOR反射網外1.5米處新建4根12米避雷針，沿天線陣每隔90度等圓周分布，此處側凈空限制高度為6米，12米避雷針6米以上做玻璃鋼易折處理（引下線采用BVR 50mm2多股銅線），6米以下為鋼管，玻璃鋼部分引下線為廠家在玻璃鋼內部制作，鋼管部分引下線采用自身鋼管做引下線，在鋼管底部采用4×40mm鍍鋅扁鋼就近接入接地系統(tǒng)。
在監(jiān)控天線遠離全向信標方向1.5米處新建1根10米避雷針（含基礎），安裝方式和遮蔽圖詳見圖4-2。此處側凈空限制高度為6米，10米避雷針6米以上做玻璃鋼易折處理（引下線采用BVR 50mm2多股銅線），6米以下為鋼管，玻璃鋼部分引下線為廠家在玻璃鋼內部制作，鋼管部分引下線采用自身鋼管做引下線，在鋼管底部采用4×40mm鍍鋅扁鋼就近接入接地系統(tǒng)。
3.2 電源SPD設計
SPD應安裝在防護區(qū)的各個界面處，當設備需要精細保護時，可采用多級SPD進行防護，應使各級SPD之間達到能量匹配，當防護區(qū)模糊時，建議靠設備處加裝雙端口集成的SPD以克服單級SPD或多級SPD的缺點，雙端口SPD既提供了大的通流量，又提供了能量匹配和響應速度快等優(yōu)點。
第一級安裝在配電系統(tǒng)總出線處（配電柜處）；第二級安裝在各系統(tǒng)供配電柜（UPS配電箱處）內；第三級安裝在導航設備前端，詳見圖4-1。各級SPD通流量分別為：第一級不小于20kA（10/350μs）（開關型），第二級不小于40kA（8/20μs）（限壓型），第三級不小于20kA（8/20μs）（限壓型），第四級不小于10kA（8/20μs）（限壓型）。
浪涌保護器連接導線應平直，其長度不應大于0.5m，受條件限制時，可采用凱文接線法，接地線長度應不大于1m。當電壓開關型浪涌保護器至限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于10m、限壓型浪涌保護器之間的線路長度小于5m時，在兩級浪涌保護器之間應加裝退耦裝置。當浪涌保護器具有能量自動配合功能時，浪涌保護器間的線路長度不受限制。
浪涌保護器（SPD）的連接導線最小截面積應符合表4-1
表4-1 浪涌保護器連接導線最小截面積
四、接地設計
根據(jù)《民用航空通信導航3設施防雷技術規(guī)范》中的規(guī)定，導航設施的接地阻值不大于4歐姆，本導航臺所在地土壤屬黑土地，含少量石塊經實地勘測，土壤電阻率為89Ω/M ，測量時無降水，土壤性質：黑土（相對濕度5%）。取季節(jié)系數(shù)ψ= 1.0 。本設計采用多根網格狀人工接地體設計。
對接地電阻進行估算：單一垂直接地體的接地電阻為22.18Ω，采用9根接地體，成網格狀埋設時的接地電阻為2.97
所以本設計采用9根DN20、2.5m/根的要求。9根接地極成田字型埋設，埋設深度0.8m（接地體上端距地面0.8m）
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關鍵詞關鍵詞：網站導航；導航設計；導航技術
中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號文章編號：16727800（2013）008009502
0引言
隨著網絡技術的發(fā)展，越來越多的人都通過網絡獲取信息和資源。醫(yī)院網站是醫(yī)院宣傳與展示的窗口，是醫(yī)院與外界相互了解的信息橋梁，它的建設是否科學對醫(yī)院的信息建設起著重要作用。婦幼保健機構是衛(wèi)生事業(yè)的重要組成部分，是以婦女、兒童、孕產婦為主要服務對象的專科醫(yī)療保健機構，具有獨特的性質和職能。網站導航是用戶瀏覽網站的“引路人”，如果導航設計得科學，可以有效避免用戶迷航，提高用戶對網站資源的利用效率。
1調查對象、內容與方法
1.1調查對象
選擇有代表性的國內6所省級婦幼保健院，分別是北京婦幼保健院、廣東省婦幼保健院、湖北省婦幼保健院、黑龍江省婦幼保健院、四川省婦幼保健院、廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院。這6所三甲婦幼保健院的網站比較成熟，基本可以代表我國婦幼保健院的網站建設水平。
1.2調查內容與方法
導航結構、輔導航如網站地圖、搜索引擎是目前醫(yī)院網站中比較典型的網站導航設計相關項目[13]。因此，本文選取網站的導航結構、輔導航作為本文的研究內容，并且在線瀏覽查閱這些婦幼保健院的門戶網站，按事先擬好的調查內容分別記錄每個婦幼保健院網站導航設計的具體情況。
2婦幼保健院網站導航現(xiàn)狀調查分析
2.1導航結構不清晰
一個優(yōu)秀的網站導航結構能夠有效地幫助用戶解決4個問題：①我在哪里；②我可以到達哪些地方；③我怎樣才能到達目標地；④我到達目標地后怎樣才能回到我的出發(fā)點[4]。但是，仍然有很多網站未能較好解決這些問題。筆者瀏覽以上6所婦幼保健院的網站發(fā)現(xiàn)，這些網站的導航結構普遍存在如下問題：網站缺乏當前位置，用戶不知道下一步怎樣走，不知道怎樣回到出發(fā)點，不知道所處的位置在哪（如廣西婦幼保健院）；頂部導航過多，缺乏下拉菜單導航即二級導航，用戶很難較快地找到自己想要的信息（如湖北省婦幼保健院）；二級導航位置不明顯或不適合用戶的閱讀習慣，使得用戶容易忽略二級導航的存在，致使用戶達不到想去的目標地（如廣西婦幼保健院、北京婦幼保健院）。
2.2缺乏輔導航
常見的輔導航有網站地圖和搜索引擎：網站地圖是一個網站所有鏈接的容器，以一個單獨的頁面顯示整個網站內容分布情況，以便用戶快速了解整個網站的結構、框架、內容分布，幫助迷失的用戶找到他們想看的頁面；搜索引擎是指根據(jù)一定的策略、運用特定的計算機程序檢索網上信息工具，將縱橫交錯的網頁鏈接起來，允許用戶使用他們熟悉的術語檢索自己需要查找的內容。在網站建設中，如果能很好地將網站地圖和搜索引擎結合使用，便能讓用戶快速準確地找到目標信息。以上6個網站中，有4個網站沒有網站地圖，有3個沒有搜索引擎，既有網站地圖又有搜索引擎的網站只有一所醫(yī)院，即北京婦幼保健院。這6所醫(yī)院的網站，除了黑龍江省婦幼保健院的網站信息和內容較為簡單外，其余5所醫(yī)院的網站內容和信息都比較復雜，若沒有相應的輔導航工具，用戶容易迷航。以上數(shù)據(jù)表明，大多數(shù)醫(yī)院都不夠重視輔導航的作用，沒有深入了解用戶的需求。
2.3導航鏈接文字意義不明確
文字是人類書寫語言的符號和交流信息的重要工具，在網站建設中，導航文字是用戶獲取信息的主要要素，如果鏈接的文字意思不夠明確或過于籠統(tǒng)，就會導致用戶不知道該鏈接到底指向一個什么內容的頁面，不知道怎么找到所需的信息。
3對醫(yī)院網站導航設計的建議
導航是連接用戶與內容的橋梁，導航設計的優(yōu)劣及其是否易于使用都會直接影響用戶對網絡內容的獲取。可以根據(jù)用戶認知心理相應地對導航結構、網站地圖、網站搜索等不同類型的導航進行設計，有針對性地滿足不同用戶的需求，快速引導他們找到所需的信息。
3.1導航結構設計
網站的導航結構設計需注意4點：①要保證整個網站中每個網頁的位置、內容、視覺風格統(tǒng)一；②頂部導航要包括到達網站中不屬于內容層次的重要元素的鏈接，并且每個子網都應包含返回首頁的鏈接以及當前位置；③二級導航的位置最好保持固定不變，因為固定的位置能為用戶指引方向，以免迷航；④避免過深的層級關系，如果二級導航比較多，可以考慮設置下拉菜單[5]。根據(jù)用戶自上而下、從左到右的認知過程，可以如圖1設置整個網站結構。其中下拉菜單是隱蔽的，即當鼠標經過頂部導航時，下拉菜單導航顯示出來，當鼠標離開頂部導航時，下拉菜單導航隱蔽起來。搜索框和網站地圖放在頂部，易引起用戶的注意，用戶可以方便快速地確定所需的信息。在文章的右上方提供當前位置，可以方便學習者知道自己所處的位置，以免迷航。
圖1網站結構設置
3.2搜索引擎設計
用戶如果對整個網站結構沒有清晰認識，當其進入網站時，一般會尋找搜索框輸入關鍵詞進行搜索，如果關鍵詞與網站內容相匹配，網站就會將檢索結果陳列出來。用戶的檢索過程看似簡單，實際上并不簡單，圖2顯示了用戶的檢索過程。
從圖2可知，整個檢索過程中搜索這一步驟非常重要，可以說，用戶能否準確地獲取所需的信息，搜索引擎起到關鍵性作用。實際搜索引擎的原理，可以看作3步：從互聯(lián)網上抓取網頁建立索引數(shù)據(jù)庫在索引數(shù)據(jù)庫中搜索排序。從互聯(lián)網上抓取網頁：利用能夠從互聯(lián)網上自動收集網頁的Spider系統(tǒng)程序，自動訪問互聯(lián)網，并沿著任何網頁中的所有URL鏈接到其它網頁，重復該過程，并把鏈接過的所有網頁收集回來。建立索引數(shù)據(jù)庫：由分析索引系統(tǒng)程序對收集回來的網頁進行分析，提取相關網頁信息（包括網頁所在URL、編碼類型、頁面內容包含的關鍵詞、關鍵詞位置、生成時間、大小、與其它網頁的鏈接關系等），根據(jù)一定的相關度算法進行大量復雜計算，得到每一個網頁針對頁面內容以及超鏈中每一個關鍵詞的相關度（或重要性），然后用這些相關信息建立網頁索引數(shù)據(jù)庫。在索引數(shù)據(jù)庫中搜索排序：當用戶輸入關鍵詞搜索后，由搜索系統(tǒng)程序從網頁索引數(shù)據(jù)庫中找到符合該關鍵詞的所有相關網頁，因為所有相關網頁針對該關鍵詞的相關度早已算好，所以只需按照現(xiàn)成的相關度數(shù)值排序，相關度越高，排名越靠前，最后由頁面生成系統(tǒng)將搜索結果的鏈接地址和頁面內容等內容組織起來返回給用戶。
3.3網站地圖設計
網站地圖是為瀏覽者提供導航協(xié)助的重要方式之一，一般是以一個單獨的頁面顯示整個網站導航的分布情況。在選擇使用網站地圖時，必須考慮網站主頁設計風格和網站頁面總數(shù)。如果網站主頁在設計過程中已具備顯示整個網站資源的功能，則可以選擇不使用網站地圖。如果網站地圖包含太多鏈接，則人們?yōu)g覽的時候容易迷失。因此，如果網站頁面總數(shù)超過了100個，就需要挑選出最重要的頁面。建議挑選下面這些頁面放到網站地圖中：①院、科室設置頁面；②管理機構頁面；③幫助頁面；④位于轉化路徑上的所有關鍵頁面；⑤訪問量最大的前10個頁面；⑥如果有站內搜索引擎，則挑選出從該搜索引擎出發(fā)點擊次數(shù)最高的那些頁面。
4結語
用戶訪問網站的根本目的是獲取信息，導航的作用就是引導用戶瀏覽和查找信息，導航的效率越高，用戶就越可能對網站保持興趣。網站導航是網站信息結構的體現(xiàn)，它們應該在網頁加載時立刻被顯示出來，這樣用戶就可以快速掃描導航選項，了解網站信息建構。在導航設計中要避免舍本逐末，為了單獨追求視覺效果而采取動態(tài)導航，這樣不僅導致導航加載速度緩慢，同時也影響了部分計算機應用能力較差的用戶的操作。網站導航是技術與思想的結合體，既要利用先進的計算機技術，又要通過網站整理信息資源，并服務于用戶。從技術角度看，網站導航是為了防止用戶在網絡空間“迷航”，防止迷航的方法包括導游線路、網站地圖、搜索/查詢、人工智能等，這些技術適合
不同類型和規(guī)模的網絡信息。從上述的調查分析來看，在網站地圖和搜索引擎方面，導航技術還有待發(fā)展。婦幼保健院網站應密切關注相關新技術的發(fā)展，綜合應用各種技術方法進行網站導航建設。本文對導航設計提出幾點策略，只是從理論上給予建議，而未能從技術上提出具體操作。導航系統(tǒng)在婦幼醫(yī)院網站建設中扮演著重要角色，其設計和開發(fā)具有一定的特點和規(guī)范，但是沒有固定、絕對的范式。隨著婦幼醫(yī)院網站開發(fā)相關理念、技術的深入發(fā)展，導航系統(tǒng)的設計必將朝著標準化和智能化方向發(fā)展。
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Abstract： The simulator， which was used to generate the directional singal to the airborne equipment of integrated navigation system，can test the working condition of the part of the integrated navigation system when working in omni-directional way or directional way. So the simulator was an essential testing equipment for breakdown maintenance and estimating the function of the integrated navigation system. On the basis of briefly analyzing the function and the signal character of integrated navigation system， the article introduced the design and the working principle of the simulator.
關鍵詞： 全向；定向；方位；綜合導航；模擬器
Key words： omni-directional；directional；azimuth；integrated navigation；simulator
中圖分類號：TN967.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）18-0204-03
0 引言
飛機在飛行中必須按照規(guī)定的航線進行飛行，但由機飛行速度快、航程遠，長時間飛行時可能偏離預定航線，因此需要對其飛行軌跡進行引導校正，這一過程稱為導航。導航通常分為兩類：自主式導航和非自主式導航。機載綜合導航系統(tǒng)作為一種非自主式導航，較自主導航存在著不會因為隨著導航時間的增加，導航誤差逐漸增大的優(yōu)勢，從而被現(xiàn)有飛機廣泛采用。隨著近年來，飛機飛行速度的不斷提升，對飛機在導航過程中的定位精度要求也越來越高，這就要求綜合導航系統(tǒng)提供非常可靠的方位信息，使飛機的安全和武器系統(tǒng)精度有更可靠的保證。
因此，如何方便、快捷對綜合導航系統(tǒng)中定位系統(tǒng)的工作情況做出準確而又全面的檢測，顯得尤為重要。我們設計了綜合導航系統(tǒng)方位信號模擬器，能夠在不移動機載綜合導航系統(tǒng)的情況下，快速完成對綜合導航系統(tǒng)中定位系統(tǒng)的全方位檢測。
1 綜合導航系統(tǒng)方位測量的原理分析
綜合導航系統(tǒng)的導航定位是通過測量飛機相對于處于已知位置的地面臺距離和方位角來確定的。其中，距離測量采用“詢問/回答”雙程測距原理，即從飛機上連續(xù)不斷的發(fā)射出詢問脈沖，地面臺在收到詢問脈沖后，發(fā)射同樣間隔的回答脈沖，在飛機上把收到回答脈沖的時間與詢問脈沖的時間相比較，得出脈沖電波在空間傳播的時間，從而得到飛機到地面臺的距離，其原理相對較為簡單。而方位角的測量可由全向工作方式或定向工作方式來完成。下面分別介紹在這兩種工作方式下方位測量的原理：
1.1 全向工作方式下方位測量的原理分析
綜合導航系統(tǒng)在全向工作方式下，通過地面臺的基準方位發(fā)射機和可變方位發(fā)射機在同一載頻信道上發(fā)射兩種信號：一種是由基準方位發(fā)射機通過無方向性天線發(fā)射“35”、“36”基準方位脈沖信號；另一種是由可變方位發(fā)射機通過定向天線提供平穩(wěn)的高頻連續(xù)可變方位信號。
在地面臺天線軸上，裝有“35”、“36”基準信號磁電傳感器，天線旋轉的頻率被嚴格地穩(wěn)定在100轉/分。天線每旋轉一周，35個基準“35”和36個基準“36”信號從傳感器加載到基準方位信號發(fā)射機，把基準脈沖變成編碼的雙脈沖，編碼脈沖調制發(fā)射機通過全向天線向空中輻射“35”、“36”基準方位信號，由于發(fā)射“35”、“36”基準方位信號的全向天線與發(fā)射可變方位信號的定向天線旋轉同步，天線每旋轉一周，“35”、“36”基準信號只有一次重合機會，調整“35”、“36”基準信號傳感器的位置，使其正好在天線指“北”時重合，即方位天線方向軸線與地理北方向重合，該重合點形成的頻率等于166Hz、周期為600ms的“北”信號。當綜合導航系統(tǒng)通過天線-饋線系統(tǒng)接收到“北”信號時，該時刻可用來作為方位角計算的起始時刻t0。
而另一路可變方位信號發(fā)射機經旋轉的水平內具有強方向性的拋物面天線發(fā)射一對連體雙鐘形射頻脈沖信號，且該天線旋轉的頻率也為100轉/分，該信號只在定向天線發(fā)射至飛機上才能被接收到，即定向天線每轉動一周，機載設備只接收到一次信號。測得定向天線所發(fā)射的可變方位信號到飛機上的時刻為t1，根據(jù)（t1-t0）這個時間差，利用綜合導航系統(tǒng)中測量部件的測量電路進行串行二進制碼，并將其轉換為電壓，驅動飛機上的方位指示器顯示對應的方位值。
1.2 定向工作方式下方位測量的原理分析
在定向工作方式下，地面臺仍然通過基準方位發(fā)射機和可變方位發(fā)射機，在同一載頻信道上發(fā)射“35”、“36”基準方位脈沖信號和可變方位信號來確定方位信息。但與全向工作方式不同的是：只有當可變方位發(fā)射機以100轉/分的速度旋轉時所形成的電磁場輻射到飛機時，綜合導航系統(tǒng)才能接收到基準方位信號。因此，綜合導航系統(tǒng)不能接收到“35”、“36”基準信號的全部脈沖，同時，只要飛機不處在地面臺正北位置，就無法在其工作過程中，接收到地面臺在起始時刻t0發(fā)出的“北”信號。
但是由基準方位發(fā)射機在一周內發(fā)出的兩個“35”、“36”基準信號存在一定的時間間隔ΔT，而且當飛機相對于地面臺處于不同方位時，接收到的ΔT也不相同。那么，通過測量時間間隔ΔT，就可以推算出發(fā)出的“北”信號的起始時刻t0。其相互關系如下：
如圖1所示，假設綜合導航系統(tǒng)收到“36”基準信號的時刻為t36，間隔ΔT后收到“35”基準信號，由于已知ω = 100轉/min，那么：
f35=35次/轉*100轉/min=3500次/min=（3500/60）Hz≈58.33Hz
f36=36次/轉* 100轉/min=3600次/min=60.00Hz
根據(jù)f35、f36可以得出：
T35=1/f35=（60/3500）s T36=1/f36=（1/60）s
T=1/ω=0.01min/轉=0.6s/轉
由于t36是收到“36”基準信號的時刻，而每個“36”基準信號之間的角度間隔為10°，那么從發(fā)出“北”基準信號后到發(fā)出第一個“36”基準信號的時間間隔為（10°/360°）×0.6s。由此可得：
起始時刻t0=t36-[ΔT/（T35-T36）]×[（10°/360°）×0.6s]≈t36-35×ΔT
盡管在定向工作方式下，綜合導航系統(tǒng)未接收到地面臺發(fā)出“北”信號的起始時刻t0，但其通過分別接收到“35”、“36”基準信號的時間，通過上述公式也可以得到起始時刻t0。這樣，在地面臺旋轉一周時，在綜合導航系統(tǒng)僅收到三個信號的情況下，同樣可以測得飛機的方位。
2 方位模擬器的設計
綜合導航系統(tǒng)在地面進行檢測時，由于受到場地的限制，無法使綜合導航系統(tǒng)不斷相對于地面臺形成所需要的測量方位，所以在地面檢測過程中，就無法直接使用原地面臺對綜合導航系統(tǒng)進行檢測。為了達到快速全方位檢測的目的，就需要對原地面臺的信號發(fā)射方式和發(fā)射頻率做出調整，以滿足綜合導航系統(tǒng)在地面全方位的檢測。下面分別給出在全向和定向兩種工作方式下，根據(jù)綜合導航系統(tǒng)在實際飛行過程中收到的“35”、“36”基準信號和可變方位信號作為參考，設計出的方位模擬器的工作原理。
2.1 全向工作方式下方位模擬器的設計
根據(jù)相關技術規(guī)范的要求，要求地面臺方位模擬器，應該模擬產生使綜合導航系統(tǒng)相對于地面臺分別處于30°、60°、…360°等12個檢測方位的信號，觀察綜合導航系統(tǒng)中的方位指示器是否能夠正確指示，進而判斷綜合導航系統(tǒng)中方位系統(tǒng)工作是否正常。
根據(jù)全向工作方式下，對綜合導航系統(tǒng)在地面臺旋轉一周所收到的信號進行分析可知，地面臺發(fā)出兩個“35”、“36”基準信號主要作用是向綜合導航系統(tǒng)提供接收到“北”向基準信號的時刻，由于基準信號的全向性，地面臺方位模擬器發(fā)出的兩個“35”、“36”基準信號完全可以與實際地面臺發(fā)出的兩個“35”、“36”基準信號相同。但由于由可變方位發(fā)射機發(fā)出的定向信號是定向的，為了使綜合導航系統(tǒng)中的方位指示器指示所需要的檢測角度，應始終將方位發(fā)射機對準被測的綜合導航系統(tǒng)，并根據(jù)檢測角度，調整其發(fā)射方位信號的時間。其相互關系如下：
由于天線旋轉一周的時間為0.6s，假設發(fā)出的“北”信號的起始時刻t0，需要方位指示器指示的角度為A°，那么方位信號發(fā)射的時間應該為：
t方位=t0+（A°/360°）×0.6s≈t0+A×0.00166667s
2.2 定向工作方式下方位模擬器的設計
根據(jù)綜合導航系統(tǒng)處于定向工作狀態(tài)下的工作原理可知，綜合導航系統(tǒng)在地面臺旋轉一周所收到的信號僅有三個信號，分別為一個“35”基準信號、一個“36”基準信號以及一個方位信號。但是在地面模擬的過程中，當可變方位發(fā)射機所形成的電磁場始終輻射到機載綜合導航設備時，綜合導航系統(tǒng)即便處于定向工作方式下，但對于“35”、“36”基準信號始終處于接收狀態(tài)。若“35”、“36”基準信號仍按照原有的旋轉一周分別發(fā)射35和36個信號的情況下，是無法完成綜合導航系統(tǒng)在定向工作方式下的方位檢測。
因此，為了使綜合導航系統(tǒng)中方位指示器正確指示檢測角度，不但要調整可變方位發(fā)射機的發(fā)射時間，而且對于“35”、“36”基準信號的發(fā)射頻率和時間進行調整，使“35”、“36”基準信號在天線旋轉一周只發(fā)射一次信號，且其發(fā)射時間的相互關系應滿足如下關系：
設定“北”信號的起始時刻t0，需要方位指示器指示的角度為A°，那么“35”、“36”基準信號以及方位信號發(fā)射的時間應該為：
t方位=t0+（A°/360°）×0.6s≈t0+A×0.00166667s
t36=t0+（A°/360°）×0.6s≈t0+A×0.00166667s
t35=t36+（A°/10°）×（T35-T36）≈t36+A×0.00004762s
2.3 實驗驗證
通過上述的闡述，運用數(shù)字頻率合成技術和時序電路，設計出了一種便攜式綜合導航系統(tǒng)方位模擬器，并對綜合導航系統(tǒng)在全向和定向工作方式下進行了檢測，相關數(shù)據(jù)見表1和表2。
通過測量數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，根據(jù)上述設計思路制作出的地面臺模擬器，完全能夠滿足綜合導航系統(tǒng)中方位系統(tǒng)的地面檢測需要。
3 結束語
采用上述設計思路制作的地面模擬器，在綜合導航系統(tǒng)檢測過程中，不但操作簡便，而且在信息傳輸過程中不易受到干擾因素的影響，穩(wěn)定性高。由于其體積較小，便于攜帶，能夠在各種復雜條件下，快速完成對綜合導航系統(tǒng)中方位系統(tǒng)的檢測，從而確保了飛機在飛行過程中的定位精度。
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關鍵詞：羅蘭-C導航系統(tǒng)，地面臺站，信號模擬器，GPIB接口，F(xiàn)PGA，DSP
1引言
隨著“長河二號”工程的全面投入運行，羅蘭-C遠程無線電導航系統(tǒng)地面臺鏈已有效覆蓋中國東、南部沿海及內陸領域[1]，航空型羅蘭-C導航系統(tǒng)接收設備已實現(xiàn)了國產化[2][3]。目前在國內，羅蘭-C導航系統(tǒng)除了已普遍應用于海上艦船導航定位外，還開始廣泛應用于空中飛機航線導航、終端導航和非精密進近引導。羅蘭-C導航系統(tǒng)在航空領域的應用，豐富了飛機導航引導手段。
羅蘭-C導航系統(tǒng)機載設備在機務內場進行定檢測試時，需要羅蘭-C系統(tǒng)地面臺站信號模擬器提供專用的測試信號。特別是在自動測試系統(tǒng)（ATE）平臺上對羅蘭-C系統(tǒng)機載設備進行定檢測試時，還需要羅蘭-C系統(tǒng)信號模擬器要具有程控操作功能。
依據(jù)在ATE系統(tǒng)測試平臺上對羅蘭-C系統(tǒng)機載設備進行自動定檢測試時的功能需求，同時兼顧傳統(tǒng)手動測試環(huán)境的使用要求，筆者研制了一種既可通過GPIB接口進行程控操作，又可通過控制面板手動操作的羅蘭-C系統(tǒng)地面臺站信號模擬器。
2設計思路
2.1功能和適應性考慮
根據(jù)在ATE 系統(tǒng)平臺上對羅蘭-C系統(tǒng)機載設備進行自動定檢測試時的功能需求，同時兼顧考慮傳統(tǒng)手動測試環(huán)境下的使用要求，要求羅蘭-C系統(tǒng)地面臺站信號模擬器應能模擬產生羅蘭-C地面臺站信號，以與其它測量儀器配合使用，完成航空型和航海型羅蘭-C接收機的時差精度、臺站鎖定時間、臺站跟蹤等性能指標的程控自動檢測和手動人工檢測。具體功能如下：
(1) 可模擬產生不同時差的任意一組羅蘭-C臺鏈的主、副臺工作信號；
(2) 具有同軸電纜信號和天線射頻信號兩種羅蘭—C臺鏈主、副臺模擬信號輸出形式；
(3) 具有運用GPIB總線程控設置羅蘭-C臺鏈主、副臺組重復間隔（又稱為“組重復周期”，GRI）和主、副臺時差1（TD1）、時差2（TD2）數(shù)值和模擬信號輸出幅度等數(shù)值功能；
(4) 具有通過GPIB總線與ATE系統(tǒng)主控計算機之間的通信功能；
(5) 具有運用控制面板人工設置羅蘭—C臺鏈主、副臺GRI、TD1、TD2數(shù)值和模擬信號輸出幅度等數(shù)值功能；
(6) 具有自檢測功能。
2.2主要設計指標
依據(jù)功能需求定位，確定羅蘭-C系統(tǒng)地面臺站信號模擬器設計指標如下：
（1）射頻輸出信號頻率范圍：90～110kHz
（2）羅蘭—C臺鏈GRI值可調范圍：40.00～99.99ms
分辨率：0.01 ms
（3）羅蘭—C臺鏈主臺與兩副臺間時差TD1（SA）、TD2（SB）值可調范圍：11000.00～99999.99µs
分辨率： 0.01 µs（10ns）
（4）同軸電纜輸出模擬信號數(shù)據(jù)：特性阻抗50Ω
衰減量可調范圍0～60dB
分辨率1 dB
精度±0.1 dB
（5）程控接口標準：GPIB IEEE488.2總線形式
（6）工作電源：220V±10%、50Hz
（7）連續(xù)工作能力：8h
（8）平均故障間隔時間（MTBF）：>1000h
（9）工作溫度：-10～+45ºC
（10）結構及外型尺寸：3U標準機箱（高：3U，寬：420mm，深：≦600mm）
3 板級電路工作原理
羅蘭—C系統(tǒng)地面臺站信號模擬器采用模塊化結構設計思想，整個模擬器硬件由GPIB程控接口及邏輯控制板、羅蘭-C系統(tǒng)地面臺站模擬信號產生板、天線信號驅動板、頻率基準板、電源板和人工操作控制面板等6塊功能組件板組成，如圖1所示。
【關鍵詞】GPS 數(shù)據(jù)格式 設計 踏勘
隨著物探作業(yè)施工區(qū)域逐漸向城區(qū)、廠礦密集區(qū)、大山區(qū)深入，對地震踏勘及設計要求也越來越高。手持GPS以全天候、高精度、成本低、操作簡單、高效益等顯著特點，給定位提供了極大的方便，越來越多的應用到地震采集踏勘至設計各個環(huán)節(jié)，大大提高了踏勘精度及效率，成為地震勘探野外采集作業(yè)中必不可少的輔助定位工具。
本文就GPS數(shù)據(jù)格式、定位精度、數(shù)據(jù)采集及交換進行了介紹，結合地理信息軟件Goggle Earth、Global Mapper、MapSend Lite等地理信息軟件，介紹了在地震采集系統(tǒng)中設計及踏勘中的應用。
1 GPS接收終端簡介
1.1 便攜式手持終端簡介
在野外工作中，性價比較高便攜式GPS接收終端大體上有Garmin、Explorist、Venture 、勞倫斯等機型，根據(jù)價位高低及功能多少分為三個層次的產品。
基本機型：有Garmin Legend H、eXplorits600等機型，目前應用面較廣，也是普通用戶大規(guī)模使用的普及機型。中高端機型：eXplorits510、Garmin Vista C 蜂彩、GPS76C等。該類機型代表市場發(fā)展的主流方向。電子地圖數(shù)據(jù)較為詳細，亦配備內置電子羅盤和氣壓高度計，避免了屏蔽后的方位指向困難，也在一定程度上緩解了GPS 測高不準的問題。
隨著信息技術的進步與發(fā)展，SD擴展卡漸漸應用到手持導航儀中，卡容量從最初的64MB 擴展到現(xiàn)在的8GB，使人們可以隨心所欲地存儲MapSend格式的詳細地圖數(shù)據(jù)。
1.2 eXplorist600手持終端簡介
1.2.1 性能簡介
eXplorist序列機型是地震勘探野外作業(yè)目前應用較為廣泛的便攜式機型之一，它有如下特點：（1）TrueFix技術，精確度更高，改正精度達到3m以內；（2）SD擴充卡：支持SD卡 擴展內存，可實現(xiàn)航點、航線、航跡無限存儲；（3）內置地圖；（4）航跡：可存儲3～5條航跡，每條航跡可包含2000個航跡點；（5）超大顯示屏：超大顯示屏可以清晰的看到GPS數(shù)據(jù)信息，eXplorist510配有高清晰度彩色觸摸顯示屏。
1.2.2 功能簡介
eXplorist600手持GPS提供3種基本導航功能。（1）航點導航。用航點導航到地圖上某點的直接路徑，通過點導航模式，就可以根據(jù)手持機導航信息提示，尋找到坐標點。根據(jù)需要，還可以設置其他數(shù)據(jù)項在顯示屏上，比如方位、時間、速度、坐標等。（2）航線導航。將測線定義為航線，包括定義航線附近的各種路標，用于測線導行。（3）航跡導航。通過對行進過的路線進行存儲，可以在再次行進時重復原有的路線，或利用航跡返回功能沿原路返回到起點。這一功能在物探施工中非常有用，先期踏勘的班組把航跡存儲起來，然后把GPS交給其他后續(xù)班組，后續(xù)班組利用航跡，直接導航到已設定的激發(fā)或接收物理點位上。如果在施工中迷失方向，還可以利用這一功能，根據(jù)已存儲的航跡原路返回。
2 eXplorist手持機數(shù)據(jù)格式
2.1 數(shù)據(jù)類型
航點（Waypoint）：用于記錄地圖上的某個點的位置，可以存儲坐標（經緯度）、注解、點標識等其它信息。航跡（Track）：一段運動軌跡，由很多個點組成，一般的GPS內部可以存幾百個到幾千個。Track的生成算法比較重要，好的算法記錄點少而且描述精確。航線（Route）：手工或自動生成的線路，一般由幾十個點組成。
2.2 數(shù)據(jù)格式定義
GPX（ GPS Exchange Format ）是GPS數(shù)據(jù)的交換格式，是一種基于XML（Extensible Markup Language）的一種開發(fā)數(shù)據(jù)標準，編碼采用UTH-8 Unicode格式，分別以XML標簽的形式記錄文件基本格式、航點、航跡、航線等信息。目前GPX在GPS 數(shù)據(jù)格式轉換、制圖等方面支持上百種應用軟件和網絡服務，成為GPS接收機、桌面軟件、移動設備軟件以及基于網絡服務的數(shù)據(jù)轉換的標準格式（見表1）。
GPX 數(shù)據(jù)格式僅支持WGS-84 經緯度坐標（格式為DDD.dddddddddb）。如果已知數(shù)據(jù)為其它坐標系數(shù)據(jù)， 需要轉換為WGS-84經緯度格式的坐標。
表1 GPX數(shù)據(jù)交換格式屬性
2.3 GPS數(shù)據(jù)交換
2.3.1 GPS手持機數(shù)據(jù)輸入
GPX交換文件是一個XML文件，Mapsend Lite軟件、Global Mapper軟件可以直接讀取，而eXplorist GPS手持機亦能通過MapSend Lite軟件輸入GPX數(shù)據(jù)。利用Global Mapper數(shù)據(jù)輸入、輸出功能可快速將原始數(shù)據(jù)轉化為GPX數(shù)據(jù)。其過程是將原始數(shù)據(jù)轉化為SPS數(shù)據(jù)，利用Global Mapper輸出GPX數(shù)據(jù)，實現(xiàn)由MapSend Lite向GPS手持機寫入GPX數(shù)據(jù)。
采用上述方法，可將測線、炮檢點設計數(shù)據(jù)或踏勘路線利用Global Mapper轉化為GPX格式后，利用MapSend Lite批量導入手持機，實現(xiàn)航點、航線數(shù)據(jù)的快速建立與查詢。
2.3.2 GPS手持機數(shù)據(jù)輸出
手持GPS 踏勘基礎數(shù)據(jù)的航點坐標位置和測點坐標必須轉換成KLsies、Mesa等地震勘探設計軟件可以加載的格式（常見為平面坐標或SPS格式，見圖1），才能用來實現(xiàn)地震勘探設計和圖件的任意比例尺輸出。手持機GPX格式數(shù)據(jù)輸出，可利用Global Mapper自動投影轉換功能，將GPX數(shù)據(jù)自動轉化為采集設計軟件通用格式。
圖1 導航儀與設計數(shù)據(jù)轉換流程
采用上述方法，可將野外踏勘時手持機記錄的航點、航線數(shù)據(jù)輸出為采集軟件可識別格式，在采集軟件中準確、直觀顯示踏勘路線、障礙物及干擾源位置，為地震設計提供準確、詳細的基礎資料。
3 GPS數(shù)據(jù)采集
3.1 參數(shù)設置
3.1.1 參考橢球-坐標系統(tǒng)設置
GPS 導航系統(tǒng)所提供的坐標屬于WGS-84坐標系（經緯度坐標系），但地震采集常使用的坐標系屬于高斯投影的1954年北京坐標系，即BJ-54坐標系。以下列出了WGS84坐標系與1954年北京坐標系及1980西安坐標系橢球參數(shù)（見表2）。
表2不同坐標系橢球參數(shù)
通過表看出，DA、DF針對某一坐標系統(tǒng)來說為固定參數(shù)， 北京54坐標系DA =-108、DF= 0.0000005；西安80坐標系DA=-3、DF=0。需要自己測算的參數(shù)主要為前3個（ DX、DY、DZ），一般稱為三參數(shù)。三參數(shù)一般由控制網平差獲取。
3.1.2 坐標投影設置
坐標格式的設定， 包括中央經線（即研究區(qū)域所處坐標帶的中央經度值： E105°0 0′00″）投影比例（+1.0000000）、東西偏差（+5000000.0m） 和南北偏差（0.0m）。其次是坐標系統(tǒng)的設定，用研究區(qū)域的五個坐標轉換參數(shù)加以設定。通過以上的坐標轉換和參數(shù)設置，即可解決手持GPS的現(xiàn)地絕對定位問題。
3.2 測線及物理點導入、存儲
利用MapSend Lite與eXplorist手持機的通訊功能，實現(xiàn)GPX數(shù)據(jù)的上傳和下載。而Global Mapper有很強的數(shù)據(jù)接口功能，可將常用的測量數(shù)據(jù)、SPS數(shù)據(jù)快速轉化為GPX數(shù)據(jù)，也能將GPX數(shù)據(jù)進行投影轉化后上傳至手持導行儀器。
在踏勘過程中，對特殊點如廠礦定位坐標，并添加備注信息。行徑過程中記錄設定航跡采用間隔20m-50m不等，記錄大型障礙物邊界。踏勘結束后，利用GPS手持機數(shù)據(jù)接口功能，將踏勘數(shù)據(jù)轉化為設計基礎數(shù)據(jù)。
3.3 GPS數(shù)據(jù)精度
GPS誤差有多種因素引起，對GSP測量誤差的影響最大的是地形因素（也就是多路徑效應）、衛(wèi)星信號強弱影響，GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號時，它能計算出本地的三維坐標，若只能收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計算出二維坐標。使用中應注意以下幾項降低誤差：（1）盡量選擇比較開闊的地方進行定位，防止信號被遮擋，保證有足夠數(shù)量的衛(wèi)星，（不少于4顆）用于定位解算。（2）盡量遠離大功率的電子波發(fā)射裝置，如電視臺、電臺、微波站、高于線及微波無線電信號傳達通道等，防止電子信號對GPS信號的干擾；（3）盡量避免多路徑反射誤差，如遠離大面積水域及大面積強反射裝置；（4）保證穩(wěn)定觀測時間（建議4min以上，條件差的地方適當延長。）
4 eXplorist手持機應用
4.1 GPS導航儀在踏勘中的應用
4.1.1 精確踏勘測線，實現(xiàn)逐點到位
為盡可能的避開廠礦、水域、陡崖區(qū)域，施工前必須對工區(qū)進行踏勘（見圖2）。將設計坐標、障礙物坐標轉換為*.GPX 格式上裝至手持GPS中，野外踏勘人員在現(xiàn)場馬上就能知道障礙物所在位置的樁號以及障礙物所影響的測線長度和范圍，做到精確踏勘，精細設計。
圖2踏勘測線加載至手持機
4.1.2 GIS踏勘
利用手持GPS航點記錄功能，可準確測定大型干擾源、特殊巖性位置，可以全面、準確地了解工區(qū)內廠礦等大型干擾區(qū)、地表巖性位置、的分布情況，為地震勘探設計提供有用的基礎資料。圖3是利用手持GPS 測定的某工區(qū)準確的大型干擾區(qū)分布圖。
圖3 踏勘中干擾源調查
4.1.3障礙物邊界圈定
根據(jù)障礙物類型，可設定航跡記錄長度，比較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村莊、廠礦、水庫等，可將自動記錄的航跡設定為20m，甚至更小，步行或車載繞障礙物一周，以便準確圈定大型障礙的禁炮范圍，為地震勘探設計提供準確信息。圖4是利用手持GPS 定位信息數(shù)據(jù)繪制的某工區(qū)精細的交通網絡圖和大型障礙禁炮范圍圖。
圖4航跡圈定障礙邊界
4.1.4 數(shù)據(jù)共享
利用個班組自動記錄航跡，利用MapSend lite軟件，定期將所有航跡數(shù)據(jù)進行合并，可將航跡繪制成工區(qū)交通網絡圖，并將合并的航跡文件轉化為*.GPX文件上傳至各個手持機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，避免重復踏勘造成人力、物力及時間浪費（見圖5）。
圖5 共享數(shù)據(jù)位置交通網絡圖
4.2 GPS導航儀在設計中的應用
4.2.1 轉換提取手持GPS定位信息數(shù)據(jù)
GPS手持機的定位的航點、航線及航跡數(shù)據(jù)，可利用圖6轉換方法及流程，將定位數(shù)據(jù)轉化為設計常用SPS文件、障礙物、干擾源等坐標文件，為設計提供基礎數(shù)據(jù)文件。
圖6干擾源、障礙物分布及測線設計
4.2.2 手持機與設計軟件數(shù)據(jù)交換
手持GPS踏勘基礎數(shù)據(jù)的航點坐標位置和測點坐標必須轉換成地震勘探設計軟件可以加載的格式如SPS、坐標文件（見圖3），才能用來實現(xiàn)圖件的任意比例尺輸出和進行地震勘探設計。我們可以根據(jù)KLsies、綠山軟件提供的外部數(shù)據(jù)接口格式將提取的GPS 數(shù)據(jù)進行相應的處理轉換，整理成SPS文件、邊界數(shù)據(jù)。
表3 GPX數(shù)據(jù)轉化為采集設計軟件數(shù)據(jù)
5 結語
GPS手持機攜帶靈活，便于操作，定位相對準確，數(shù)據(jù)接口方便，可為地震踏勘及設計提供相對準確的基礎資料，提高踏勘、設計的準確性與效率，使設計更加科學合理，同時可降低地震勘探設計成本。
參考文獻：
地球表面的磁場在不同地區(qū)是不同的,這種空間各異性構成了不同地理位置上的一種典型特征,并且地磁場包含地磁總場、地磁三分量、磁傾角、磁偏角及地磁梯度等豐富的特征參數(shù)[8],這些特征參數(shù)為地磁匹配導航提供豐富的匹配信息,從而獲得精確的導航信息。地磁匹配導航,就是把預先規(guī)劃好的航跡上某些點的地磁場特征量繪制成地磁基準圖(或稱參考圖),存儲在載體導航計算機中,當載體飛越匹配區(qū)時,由地磁場測量儀器實時測量出飛越點的地磁場特征量,并構成實時測量序列,與導航計算機中的地磁基準圖進行匹配,即通過一定的地磁匹配算法估算出載體的坐標位置,從而修正慣導誤差,以達到精確導航的目的[5]。這些地磁場特征量的參考值可以是根據(jù)地磁場模型計算出的理論值,也可以是預先實測的地磁場數(shù)據(jù),其原理如圖1所示。
2地磁匹配導航半實物仿真總體方案
匹配導航的半實物仿真,就是在地磁匹配地磁導航仿真回路中構建地磁場模擬器,以模擬載體飛越區(qū)域上空的磁場環(huán)境,并將地磁匹配導航中的關鍵部件———磁場測量儀器引入仿真回路中,進而通過半實物仿真試驗,開展諸如載體磁場測量儀器的選型與配置、載體干擾磁場分析與補償、地磁匹配算法性能分析等相關內容的研究。
2.1地磁匹配導航半實物仿真的工作原理及結構組成
對圖1所示的地磁匹配導航進行半實物仿真,重點需要對載體飛越匹配區(qū)上空時的地磁場變化的實時測量過程進行仿真。由于在實驗室環(huán)境下無法實現(xiàn)載體的真實運動,而磁場測量儀器安裝于載體上隨載體一起運動,故在實驗室內模擬磁傳感器所經歷的地磁場環(huán)境即可,這可以通過地磁場模擬器實現(xiàn)。地磁場模擬器主要是復現(xiàn)磁場測量儀器與地磁場的相對運動,即將磁場測量儀器在地磁場中的運動轉換為地磁場相對于磁場測量儀器的運動。圖2所示為中國科學計量研究院設計的三維地磁場模擬器,其由3組亥姆霍茲線圈組成,通過在3組線圈中通入電流來模擬地磁場的3個分量。將磁場測量儀器與載體模型固連以模擬實際的載體磁測環(huán)境,根據(jù)載體的飛行速度、飛行方向、初始位置等飛行參數(shù)以及磁傳感器的采樣頻率,從存儲在仿真計算機中的地磁場數(shù)據(jù)庫,即基準圖中確定航跡上需要被模擬的點的磁場值,然后根據(jù)地磁場模擬裝置的輸入電流與輸出磁場的關系,計算出產生被模擬地磁場所需的電流大小,利用時序控制其產生相應的磁場,使置于地磁場模擬器內部的磁場測量儀器敏感到,最后將磁場測量儀器測得的“實時圖”與地磁基準圖通過仿真計算機內部的匹配算法模塊進行匹配解算,輸出定位結果。這就是地磁匹配導航半實物仿真的工作原理。由此可見,模擬載體飛行航跡上地磁場變化的過程實質就是模擬地磁匹配導航中實時圖的獲取過程。這樣,由地磁場數(shù)據(jù)庫、地磁場模擬器、磁場測量儀器、仿真計算機、地磁匹配解算模塊和載體模型就構成了地磁匹配導航半實物仿真的主要內容。典型的地磁匹配導航半實物仿真結構組成如圖3所示。
2.2地磁匹配導航半實物仿真中的模型需求
出于經濟、安全及可能性方面的考慮,需要借助于不同的模型對半實物仿真對象進行區(qū)別仿真,系統(tǒng)仿真中所用的模型主要分為物理模型和數(shù)學模型兩大類[4]。針對地磁匹配導航的半實物仿真主要是在實驗室條件下對地磁匹配的過程進行模擬仿真,從地磁匹配導航半實物仿真的原理可知,需要建立地磁場數(shù)據(jù)庫模型和地磁場環(huán)境模型。地磁場數(shù)據(jù)庫模型是地磁匹配導航半實物仿真的基礎,為地磁場模擬器提供數(shù)據(jù)驅動。地磁場數(shù)據(jù)庫模型是空間位置與地磁場值的對應關系,可以采用預先計算并存儲于實時仿真計算機中的數(shù)學模型加以實現(xiàn)。地磁場環(huán)境模型是提高地磁匹配導航半實物仿真逼真度的關鍵因素,為磁場測量儀器提供較為真實的地磁場背景。磁場測量儀器敏感地磁場環(huán)境模型產生的時序變化磁場,完成地磁場實時測量,為地磁匹配解算模塊提供用于匹配解算的實時測量數(shù)據(jù)。地磁場環(huán)境模型可以采用電流與磁場的物理關系建立相應的物理模型加以實現(xiàn)[9],配合載體模型或載體上的設備模型,可以實現(xiàn)一種更為真實的載體磁測環(huán)境。
3地磁匹配導航半實物仿真關鍵技術分析
3.1地磁場數(shù)據(jù)庫源數(shù)據(jù)獲取技術
高精度、高分辨率的地磁場數(shù)據(jù)庫源數(shù)據(jù)的獲取是地磁場環(huán)境仿真技術的基礎。地磁場矢量在地理坐標系下可以分解為7個特征量,分別為北向強度分量,東向強度分量,垂直強度分量,水平強度分量,總磁場強度,磁傾角和磁偏角,如圖4所示,還有梯度、梯度張量等多個衍生特征量。由于各特征量自身隨時間變化程度不同,以及其受地磁場測量儀器和測量環(huán)境的影響不同,并非所有的特征量都適用于地磁匹配導航。最優(yōu)特征量的選取準則表明[10],總磁場強度F是最優(yōu)匹配特征量,它在空間上變化劇烈,能夠提供實現(xiàn)精確定位導航所需要的信息量,測量精度高,工程實現(xiàn)性好,利用三軸磁力儀可望獲得載體干擾磁場的高精度補償[11],因此在工程實際中,總磁場強度F數(shù)據(jù)庫的獲取尤為重要。地磁場數(shù)據(jù)庫中的基礎數(shù)據(jù)來源有兩種:-一是利用地磁場模型解算預選區(qū)域的地磁場數(shù)據(jù);二是對預選區(qū)域的地磁場進行實際測量。目前常用的地磁場模型有IGRF、WMM以及EMM等[8,12],通過對模型涵蓋區(qū)域內的任意位置的地磁場進行解算,從而獲得預選區(qū)域的地磁場數(shù)據(jù),其精度和分辨率較低,而地磁匹配導航算法的精度、可靠性、抗干擾能力、對地磁場環(huán)境的適應能力等性能指標都需要開展大量的仿真試驗進行分析和驗證,因此需要在半實物仿真中盡可能多地模擬具有不同空間分布特征的地磁場環(huán)境,而利用模型獲取大量的地磁場數(shù)據(jù)是最有可能、最為便捷的途徑[13]。通過對載體經過的實際飛行區(qū)域進行地磁場的實際測量,利用所得到的高精度、大密度的離散測量點地磁場數(shù)據(jù),采用克里格法、徑向基函數(shù)法等插值方法進行插值[14],可以獲得精度和分辨率更高的地磁場數(shù)據(jù),從而通過具有更高可信度的半實物仿真試驗確定實際飛行中該區(qū)域的匹配策略和航跡規(guī)劃。
3.2干擾磁場補償技術
地磁匹配導航能否實現(xiàn)高精度定位,其中一個重要方面取決于能否在載體磁場干擾下實現(xiàn)地磁場的實時精確測量。載體結構組成中的金屬殼體、電子裝置、電控設備、隨動部件、發(fā)動機等,均在其周圍空間產生極其復雜的干擾磁場,這些干擾磁場會疊加在地磁場信號上,嚴重影響地磁場的高精度測量。如何從磁測結果中將干擾磁場剝離出去,還原出真實的地磁場是地磁匹配導航半實物仿真研究中的一個關鍵問題。載體干擾磁場按其特性可以分為固定磁場、感應磁場、隨機磁場等[11]。固定磁場由載體上本身的鐵磁性物質的剩磁產生,其在短時間內不隨時間的變化而變化;感應磁場由載體上的軟磁性材料被地磁場磁化而產生,其大小與引起它的外加磁場成正比;隨機磁場與載體上的內部的電流回路、電子設備等產生的漏磁和航行中載體切割磁力線而產生的渦流磁場相關,其大部分為高頻磁場,可以通過濾波或對干擾源進行屏蔽等方法加以消除,且渦流磁場本身就比較小。故在考慮載體干擾磁場中主要需要分析固定磁場和感應磁場造成的干擾。針對載體干擾磁場補償方法,一般有兩種[11,15]:一是采用消磁線圈對載體進行消磁的方法;二是建立載體干擾磁場模型,利用模型來修正磁測數(shù)據(jù)中的干擾磁場成分。前一種方法稱為“硬補償”,采用的是物理消磁方法,缺點是消磁線圈是對干擾磁場的總體特征進行補償,無法做到對磁測儀器位置點處的精確補償,且消磁線圈不易在載體上安裝。后一種方法稱為“軟補償”,通過建立精確的載體干擾磁場補償模型,可以計算載體上任一點處的干擾磁場,然后進行補償計算,工程上容易實現(xiàn)。目前,建立補償模型的方法主要有自差補償法、橢圓擬合法、無跡Kalman濾波(UKF)法等[16-18]。自差補償法計算簡單,在航海航空領域得到廣泛應用,但只是對航向角進行補償,不能對地磁場的矢量信息進行補償,且其補償精度低,不能滿足高精度的地磁匹配導航;橢圓擬合法利用測量值擬合出一個橢圓,根據(jù)橢圓的中心點、長軸和短軸這些參數(shù)與載體磁場系數(shù)之間的關系來獲得載體磁場各參數(shù),這種算法比較復雜,限制了其在實際中的應用;UKF雖然可以對載體干擾磁場進行實時補償,但是如果初始參數(shù)選擇不當,會造成濾波發(fā)散。可見,現(xiàn)階段對載體干擾磁場的補償模型方法還有待進一步研究。通過在半實物仿真系統(tǒng)中引入等比例縮小的載體模型,可以對干擾磁場補償模型進行有效的驗證和評估。
3.3地磁場環(huán)境仿真技術
載體實際飛行過程中,其航跡上的地磁場是不斷變化的,如何在室內條件下對載體航跡上變化的地磁場進行仿真,是地磁匹配導航半實物仿真研究的主要內容。地磁場是一個弱磁場,建筑物內含有的磁性物質會對周圍空間的地磁場產生干擾,而且實驗室內的各種電器設備自身的磁性物質以及加電工作時的激勵電流都會產生干擾磁場,這些因素都會干擾磁場模擬裝置產生的均勻磁場。因此,需要采用可行的方法將磁場模擬裝置周圍空間的磁場屏蔽掉,形成一個無磁的環(huán)境,建立零磁空間是一個較為可行的解決方案。零磁空間的建立有兩種方法[19]:一是在磁場模擬裝置外再建立一個更大的磁場產生裝置,通過產生與周圍磁場方向相反、大小相等的磁場來動態(tài)補償環(huán)境磁場,如圖5所示,的三維亥姆霍茲線圈用于動態(tài)補償環(huán)境磁場;二是采用高磁導率材料建立一個磁屏蔽空間,利用高磁導率材料外殼減小外部低頻磁場對內部空間的影響,如圖6所示,由5層坡莫合金建立的磁屏蔽筒以屏蔽外界磁場的干擾。前一種方法需要兩臺磁場測量儀器,一臺用于測量環(huán)境磁場的變化以得到磁場變化值,進而進行動態(tài)補償,另外一臺用于測量磁場模擬器產生的磁場,且必須保證兩臺磁測儀器所處的背景磁場相同,工程實現(xiàn)比較復雜。后一種方法通過硬件材料進行物理隔離,雖然無法做到絕對零磁空間,但可以把磁屏蔽空間中的剩磁作為磁場測量儀器的零漂予以考慮,工程實現(xiàn)較為容易。對地磁場環(huán)境進行仿真,主要是用物理模擬的方法產生滿足要求的磁場。從電磁學理論中的畢奧-薩法爾定律可知,導線中的電流會在導線周圍空間產生磁場,磁場方向與電流方向滿足右手定則。由此,可以考慮采用通電線圈的方法產生磁場,磁場的方向和大小由線圈中電流的方向和大小決定。考慮到地磁場在較小范圍內是一個均勻場,仿真中利用螺線管線圈或亥姆霍茲線圈可以產生均勻磁場的特點,通過設計線圈的半徑來控制均勻磁場的范圍。考慮到磁場仿真的精度,作為能量驅動的電流源,其調節(jié)控制精度至關重要,現(xiàn)階段,電流源的調節(jié)精度能達到μA級,且穩(wěn)定度高[20],通過使用高精度高穩(wěn)定度的電流源來實現(xiàn)高精度的磁場仿真。地磁場具有空間各異性,地磁匹配的定位精度與所在區(qū)域的地磁場特性緊密相關,在某些區(qū)域并不適合進行地磁匹配導航,即地磁匹配只能在特定區(qū)域內進行。所以為了保證地磁匹配精度,可以把標準差、粗糙度、熵和相關距離等概念應用到數(shù)字地磁圖,作為度量地磁圖特征的參數(shù),根據(jù)這些參數(shù)對預選區(qū)域進行評價,從而選出若干個一定大小、空間連續(xù)分布的匹配區(qū),使得地磁場信息量在這些區(qū)域內相對顯著,更易實現(xiàn)地磁匹配[21-22]。在預選區(qū)域內選取出一系列匹配區(qū)后,還需要在基準圖和匹配區(qū)共同構成的搜索空間內,根據(jù)粒子群算法、量子遺傳算法等智能優(yōu)化算法尋找出一條或者若干條能夠完成飛行任務、且滿足威脅規(guī)避和飛行器機動性能約束等條件的最優(yōu)航線,即航跡規(guī)劃[23-24]。最后,根據(jù)生成磁場與線圈電流之間的數(shù)學關系,計算出航跡上的磁場值所對應的電流值,再將電流通入線圈產生對應的磁場,這樣就可以模擬載體飛行航跡上的地磁場環(huán)境。
3.4地磁匹配算法
地磁匹配最終的目的是要實現(xiàn)導航定位,因此地磁匹配算法是地磁匹配導航的核心技術,算法的優(yōu)劣對導航定位的精度、可靠性具有舉足輕重的作用。現(xiàn)階段對匹配算法的研究較多,基本上是地形匹配導航技術的移植,采用的算法主要有ICP(ICCP)和MAGCOM兩種[5]。前一種方法基于幾何學原理,對最近點進行迭代運算,用最小方差估計的方法,通過計算測量點與真實位置點之間的剛性變換(包括旋轉和平移),經過多次迭代,使得兩弧之間的量測距離不斷減小,從而得到最優(yōu)估計航跡,但是該算法實現(xiàn)的是均方誤差指標局部最小,若初始偏差太大,最近點的計算很容易落入目標函數(shù)的極小值點,導致匹配結果不理想,且算法的抗干擾能力差,這成為限制該算法在地磁匹配工程中應用的瓶頸[25-26]。后一種方法基于相關分析原理,利用航跡曲線與數(shù)字地磁圖進行配準,由于算法采用全局搜索,因而理論上可以得到全局最優(yōu)解;但是如果搜索區(qū)域太大會影響算法的實時性,且由于該算法限制航跡形狀與INS指示航跡平行[27],這就要求慣導的航向測量誤差要盡量小,這對長時間飛行的載體的慣導系統(tǒng)提出了更高的要求。由于地磁場具有多個匹配特征量的特點,選用多個地磁場特征量,以多目標最優(yōu)問題求解地磁場的匹配定位,可以有效地減少全局匹配定位誤差,提高算法的抗干擾能力[28];對于單一匹配算法的缺陷,還可以采取組合匹配算法實現(xiàn)算法之間的互補,如MAGCOM和ICCP組合匹配、ICP和Kalman濾波相結合的方法等[29-30]。
4結束語
關鍵詞：體聲波濾波器；氮化鋁材料；梅森模型；北斗導航系統(tǒng)
中圖分類號：TU85 文獻標識碼：A
隨著無線通信技術的發(fā)展，通信設備對頻帶的需求日益激增，寬頻帶通信已經逐漸被碎片化的窄帶通信所代替，較小的帶寬對濾波器的漂移和滾降提出了更高的要求。同時，隨著通信電子類產品微型化、集成化的發(fā)展趨勢，傳統(tǒng)濾波器濾的應用已受到體積的制約。作為曾經大規(guī)模應用的聲表面波濾波器，其制作工藝和材料決定了它功率低且無法與半導體襯底集成，制約了通訊產品的微型化進程。薄膜體聲波諧振器（FBAR）自1965年研制成功以來，它的高頻率、高功率容量、低功耗與微型化的體積逐漸受到人們的關注。2000年，安捷倫公司研制成功基于AlN的FBAR雙工器，一舉占領美國雙工器市場，F(xiàn)BAR成為濾波器行業(yè)性的熱點。
本文采用AlN薄膜為主要材料。通過ADS仿真軟件對電極層、壓電層、襯底層進行建模和聯(lián)合仿真。成功設計出適用于北斗二代衛(wèi)星導航系統(tǒng)B1頻點的前端濾波器。通過對襯底厚度和串并聯(lián)單元數(shù)進行優(yōu)化，最終得到的仿真結果為頻帶范圍1550MHz～1570MHz，帶外抑制60dB，插損4.3dB，滿足的既定的設計要求。
1 FBAR諧振器結構與工作原理
FBAR諧振器整體結構一般有膜安裝方式（MMR）、固態(tài)安裝方式（SMR）與空氣隙安裝方式（AGR）。膜安裝方式諧振器通過腐蝕底層襯底層形成，材料利用率低，同時壓電材料與襯底接觸面積小，因此容易脫落。固態(tài)安裝方式諧振器采用布拉格反射層形成，其接觸面積在三者之中最大，但制作周期同樣較大，不利于大規(guī)模生產。空氣隙安裝方式的性能與成本介于兩者之間。綜合考慮，本文采用空氣隙型濾波器作為仿真對象。
圖1是空氣隙型濾波器結構圖，它由上下電極層、壓電層、支撐層、Si襯底層組成，在支撐層與Si襯底層之間通過刻蝕技術形成空氣隙。
對于壓電材料，我們可以通過一維梅森公式建立其等效模型。對于壓電層的阻抗，如公式（1）～（4）所示：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中為電場的角頻率；為壓電層的介質電容；為壓電材料的機電耦合系數(shù)，其數(shù)值的大小決定了濾波器的帶寬，、和分別代表壓電材料的壓電系數(shù)、彈性強度和介電常數(shù)。為壓電薄膜的波矢量，代表壓電層密度。為從壓電層上表面向上看時的歸一化聲學阻抗；為從壓電層下表面向下看時的歸一化聲學阻抗，表示壓電層的厚度。
對于北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)，其B1頻點為1561.098Mhz，而與之臨近的GPS的L1頻段為1575.42MHz，頻點相距僅14.4MHz，這就要求前端濾波器具有窄頻帶和快速滾降的特點，通過調整FBAR諧振器的壓電層、電極層與支撐層厚度總能使串聯(lián)諧振器的串聯(lián)諧振頻率落在L1頻段；同時為了保證阻抗最小值在北斗B1頻點附近，需要在允許的范圍內減薄壓電層的厚度。
2體聲波濾波器建模
對FBAR濾波器的建模可以基于聲學層和電學層。分別稱為FBAR濾波器的Mason模型和MBVD模型。為了較為方便的對各層參數(shù)進行調整，本文對各層建立了Mason模型，采用一維聲學壓電方程對各層進行描述。
聲波由材料至空氣面能夠發(fā)生全反射，因此對各層按上電極、壓電層、下電極和支撐層的順序進行串聯(lián)，如圖2所示。其中壓電層3、4端口為電學接口，可以采用散射參數(shù)對系統(tǒng)進行測量。
采用雙端口網絡仿真時，系統(tǒng)的S參數(shù)與阻抗特性參照公式5。
（5）
其中為諧振器的S參數(shù)。為電學層的特性阻抗，一般取50歐姆，可得阻抗特性如圖3所示。
考慮到設計對快速滾降的需求，本文采用梯形濾波器進行多級仿真。同時對于這種連接方式，并通過增加串并聯(lián)單元數(shù)量提高濾波器性能。根據(jù)濾波器中心頻率，可以計算出串、并聯(lián)諧振器的初始頻率，從而獲得諧振器的初始結構參數(shù)，如表1所示。
圖4為三級濾波器串聯(lián)獲得的S參數(shù)仿真曲線，可以看到，初始通帶范圍為1.55GHz～1.57GHz，通帶插損3.1dB，帶外抑制達到48.8dB。窄通帶范圍能夠很好的抑制GPS信號的干擾。
結語
本文以性能優(yōu)異的AlN材料為基礎，通過ADS仿真設計出了符合北斗B1頻段的濾波器。其快速滾降和帶外抑制能力能夠很好的濾除帶外干擾。同時在制備的過程中應注意提高工藝，減少寄生頻率，使生產成品能夠達到預期效果。
參考文獻
[1]M.Norling ，J. Enlund，S. Gevorgian and I. Katardjiev “A 2 GHz oscillator based on a solidly mounted thin film bulk acoustic wave resonator”， IEEE MTT-S Int. Microw. Symp. Dig.，pp.1813-1816 2006
關鍵詞：老年用戶 需求 導航儀設計
中圖分類號：J042
文獻標識碼：A
文章編號：1003-0069（2015）09-0020-02
隨著老齡化社會結構的發(fā)展，老年用戶的消費潛力不斷增強。他們曾參與過人類歷史上重大的第三次科技革命，親身體會過生活與科技的緊密聯(lián)系，而在這個信息時代里，隨著電腦出現(xiàn)、網絡普及、數(shù)碼產品廣泛運用，老年人的衣、食、住、行都在不斷與數(shù)字打交道，現(xiàn)代化產品設計中缺乏的人性關懷使他們與社會之間出現(xiàn)了數(shù)字代溝。
1新型社會條件下老年人的生活形態(tài)
相比于以人為中心的設計以活動為中心的設計是更好的一種方法。活動都是和人相關的，所以那些支持活動的系統(tǒng)必然也能很好地支持從事這些活動的人。因此，了解新型社會條件下老年人的生活形態(tài)有助于明確設計的取向和定位。
社會對老年人的關注度不斷提高，大部分老年人對現(xiàn)有生活很滿足。在這個數(shù)字年代，他們用自己的生活方式與外界環(huán)境保持接觸，大部分老人都很健康，能獨立生活，他們對生活輔助用品的需求很突出。盡管閑暇時間很多，過多的空閑時間卻常常使他們產生抑郁或焦躁的情緒，他們更迫切地需要更多豐富的活動來填充自己的精神生活，時刻調整狀態(tài)以適應環(huán)境的變化，保持身心健康。
隨著生活水平的提高，老年人的出行活動在增加，消費潛力在不斷增強，大部分老年人每年都要外出旅游。在科技高速發(fā)展的今天，城市交通復雜化日益加劇，交通系統(tǒng)越來越依靠數(shù)字定位，即使在福利健全的社會，人們的出行安全仍面臨著嚴峻的考驗。目前，國內老年產業(yè)并不發(fā)達，老年人有很強的消費需求，但市場卻無法滿足，他們需要適合他們的產品作為輔助來獨立進行出行活動。
2導航儀設計與老年人需求的關聯(lián)性
社會城市圈生活節(jié)奏日益加快，老年人的活動圈已不僅僅在家，為維持正常的社交活動，出行問題隨之而來。目前大部分老年產品設計重點放在保健和醫(yī)療設施方面，市場已遠遠不能滿足老年人的需求。
2.1生理需求
該年齡階段的人群，生理特征發(fā)生極大的變化，生理機能開始下降，各個系統(tǒng)逐漸退化，行為特征明顯，他們對生活的需求也不斷變化。老年人的生活環(huán)境和特征變化決定了他們活動的障礙，方向感退化是導致他們識路難的關鍵原因。面對縱橫交錯的道路，很多老年人對方向失去判斷力，針對老年用戶的導航儀設計則是對老年人思維能力的再延伸，彌補他們自身的缺陷，延緩各個系統(tǒng)及器官的衰老。隨著老年人出行機會的增多，導航儀的開發(fā)與設計呈現(xiàn)出很好的市場前景和必要性。
2.2心理需求
無論是生活背景的差別、際遇或是個性的迥異，同一年齡階段的老人都會有相同的心理特征。容貌異樣和身體萎縮使他們表現(xiàn)出亞健康的心理狀態(tài)，性格也出現(xiàn)較大轉變。隨著身體機能老化，老年人較容易情緒化，適應周圍變化的能力降低。充分考慮老年用戶需求的導航儀能夠有效解決老年人社交活動中的識路難問題，通過附加功能的方式提升老年用戶的生活品質，使他們在滿足基本識路需求的基礎上實現(xiàn)自我價值，減少內心的空虛感和孤寂感，滿足感知、情緒與精神等更高層次的需求。
3老年用戶導航儀設計的基本原則
產品設計與生活有著潛在的聯(lián)系，而老年人習慣于被動接受生活里由于產品設計而造成的問題。作為設計人員，真正從老年用戶需求的角度做導航儀的設計需要熟練把握和運用基本設計原則。
3.1功能實用且性價比高
老年人有自己獨特的消費模式，他們的消費行為比較理性，與其他年齡階層的消費者相比，他們更傾向于實用性，且價格常決定他們是否消費。對于老年用戶導航儀的設計，應重視產品的實用價值。根據(jù)導航儀使用范圍不同，從老年人識路需求出發(fā)，有針對性地作出相應調整，簡化導航設備，擴展實用功能同時功能需簡單明確，減少不必要的附加功能和點綴，提高導航儀的性價比，在性能與價格間尋求最佳平衡點。
3.2操作簡捷
由于體能下降，老年人肌力會減退，對外界刺激的反應時間也會延長，他們習慣性較強，對結構復雜、性能難辨的新產品不易接受。設計師需秉承“易學易用”的基本原則，避免晦澀難懂的操作方式和重復動作，根據(jù)老年人的生活習慣和行為特征來選擇導航儀的使用方式。功能與形態(tài)相互融合，確保導航儀各功能劃分明確，減少按鍵數(shù)目，加大文字、數(shù)字符號的尺度，盡量減少裝飾性的形態(tài)，使導航儀外觀簡潔完整，操作簡便快捷。
3.3尺度人機且界面易識別
對于感知系統(tǒng)不敏感，動作協(xié)調性差的老年用戶，要實現(xiàn)產品的使用價值，人機界面的設計是不可忽視的內容。設計者需以老年用戶的生理和心理特征為依據(jù)，探究老年人_導航儀一活動環(huán)境三者的最佳狀態(tài)。界面設計需達到交互過程的可用性目標，即經驗與信息的提示、信息量與可操作性之間的平衡以及操作過程中的信息反饋。根據(jù)不同的使用方式，確定老人與導航儀的配合尺度，兼顧老年用戶的辨識能力和認知能力，對產品功能、色彩、界面、文字符號等進行細致設計，提高文字圖像、聲音、顏色的分辨度，滿足輕松識別、舒適享受、準確使用產品的要求。
3.4使用安全可靠
生理機能的衰退逐漸使老年人將焦點聚集到自身健康中，他們在選購產品時特別關注使用的安全可靠性。針對老年用戶使用的導航儀要避免安全隱患，造型上不應有尖銳角或突出物，選用健康環(huán)保的材料、穩(wěn)定合理的結構，減少同種功能重復操作的步驟，提高導航儀安全性和使用壽命。
3.5關注老年人的情感需求
本能的、行為的和反思的在任何設計中都是相互交織的，而這三個維度如何與認知和情感交織更為重要。在生活中，產品設計缺乏對老年人的人性關懷。當他們不會使用產品又不愿意求助時，自尊心受到傷害，為老年人而設計，從情感體驗方面給予他們獨立生活的自信感是社會的責任。導航儀作為老年人識路行為的載體，應注重情感交流，避免機械式的冷漠感，體貼老年人的情感訴求。如老年人血壓計設計，它通過心形界面造型與淡雅色彩的搭配，改變了傳統(tǒng)血壓計的單一化形式。簡潔直觀的界面設計，消除了使用者對使用過程的恐懼。
4基于老年用戶需求下的導航儀設計定位
為老年人而設計的導航儀，需要從他們的能力因素、生活習性、生活方式以及特有的消費模式出發(fā)，強化產品的舒適性、便利性和安全性，設計定位從以下四個方面展開。
4.1功能與實現(xiàn)方式
豐富的生活閱歷使老年人形成了自己固有的生活方式，設計者在遵循無障礙設計原則的前提下，應該多關注導航儀的功能設計。
4.1.1導航儀基本功能需求
GPS導航系統(tǒng)、遠程監(jiān)護和緊急呼救功能對老年人的出行活動很重要，設計中可以先進的技術為核心配以移動終端，在實現(xiàn)快速導航服務的同時能夠應對突發(fā)事件。老年人在感知上不如年輕人敏感，功能上可采用視聽觸覺等多維度交互設計，如通過界面分塊、語音交流或不同的操作方式匹配相應功能，使老人容易接受并享受功能性優(yōu)勢；此外，老年人特殊的生理特征要求導航儀需具備較強的容錯能力，減小誤操作的影響。
4.1.2導航儀的功能開拓與實現(xiàn)方式
導航儀對出行中的老人必須是方便攜帶的，根據(jù)老年人的習慣采用不同的使用方式，如腳踏式、手持式、穿戴式等。在滿足導航功能的基礎上，老年用戶對情感也有強烈的訴求，他們對貼心的附加功能持積極態(tài)度，這為導航儀的功能擴展提供了思路和契機。
對個人使用的導航儀而言，可通過娛樂的、人性化的功能實現(xiàn)人與產品的交流。例如，從視力角度出發(fā)，導航儀附加手電能為夜晚出行的老年人提供照明，與導航儀一體的放大鏡需要使用時即可取下看報紙雜志等；再者，通過音樂播放功能提高安全保障，按照預定路線行走時音色正常，方向錯誤時變音提示，避免在活動中不斷看屏幕造成危險。
對多人使用的導航儀而言，應重視人與人的聯(lián)系。家庭和睦是老年人幸福生活的重要因素，與家人互動的產品更能獲得老年人的青睞。比如設計一種雙層滑蓋式結構，外層是多功能普通遙控器，內層是只有幾個主要功能按鍵的簡化界面，也可以通過某種方式達到導航儀的共用性，與家人一同出行時，老年人同樣可以為家人引路；此外，基于健康需求，導航儀可通過自行設定或記錄累計路程，以簡單的方式分析運動強度、運動量等為老年用戶的健身計劃提供幫助，增強老人的自尊與自信，使他們在產品與行為中獲得自我實現(xiàn)。
4.2形態(tài)與色彩
產品的視覺體驗是人最直接的情感因素，設計中應對形態(tài)和色彩合理搭配，以清新明快的色調和簡潔大方的外形為主，對比不應過于強烈，輔以少量細節(jié)點綴，增強導航儀的時代感和個性化，為老年人創(chuàng)造良好的視覺體驗。
不同的人生活環(huán)境、文化素養(yǎng)不同，但多年的經驗和閱歷使之形成了思維定勢，在形態(tài)與色彩分析與定位上，應通過實際調研，得出大多數(shù)老人能夠接受的形態(tài)特征，以激發(fā)他們的共鳴。像很多老年人對國粹喜愛有加，在設計中可以融入京劇、書畫等元素，如臉譜、水墨畫的形態(tài)和色彩，使導航儀具備一定的文化內涵。另外，在形態(tài)色彩設計中應尊重老年人的心理需求，整體感應避免機械性冰冷，保證基本結構功能下突出導航儀穩(wěn)定、親和、健康的特點。
4.3界面設計
大多數(shù)老人思想保守，傾向于沉穩(wěn)安靜，對新事物的接受能力慢，因此設計師不能盲目追求新的形式而忽略人機界面的重要性。基于老年人的特殊需求，界面應符合他們的接受能力，避免過多刺激，如導航儀外觀色彩的鮮艷和對比程度、屏幕的分辨度與亮度的調節(jié)、聲音的大小強弱與表現(xiàn)方式等。老年人獲取和接收信息的狀態(tài)不佳，導航儀設計的各個環(huán)節(jié)都需以老年用戶的特點為核心，盡量使用一鍵操作的形式，運用合理的語義提示，人性化操作界面設計，比如文字的大小位置、數(shù)字符號的表達、功能鍵的造型與使用狀態(tài)、顯示屏的分辨度與清晰度等，使老年用戶能夠簡單地駕馭各項功能。如手機界面設計，寬大的操作鍵、清晰的色彩指示符合老年人的生理需求，為功能區(qū)分而做的細節(jié)設計如數(shù)字鍵凹下、推合的電源開關形式等貼合了老年用戶的使用需求與審美需求，強化了老年人的感知與思維系統(tǒng)。
對于導航界面的說明，應采用簡單生動的圖形配之淺顯易懂的文字，減少復雜繁冗的信息，加大實用信息的強度，便于老年人辨識和理解，迎合他們的喜好與能力。無論環(huán)境如何、是否有生理缺陷，老年人不需要對導航儀有很高的認知能力就可以由生活經驗類比，獲取必要的信息，就像人們一看到剪刀就知道如何去使用，省去了語言符號的說明。又如上海地鐵示意圖，從數(shù)字地圖界面上改變，將傳統(tǒng)地圖抽象化，省去了真實地圖中的諸多細節(jié)，只對必要地點進行標注，非常簡單直觀。
4.4材料的選擇
隨著年齡增長，老年人已經形成了穩(wěn)定的生活方式，對材料的選擇會根據(jù)生活經驗各有偏向。觸覺是老年人與導航儀交流的重要途徑之一，不同的材料給人的情感傾向也不相同。堅硬的外殼使人冰冷，而柔和的表面則親切舒適，在材料的定位上應更貼近老年用戶心理。在滿足基本功能結構的前提下，采用防滑耐用、健康環(huán)保、安全穩(wěn)定的材料；高科技新型材料性能卓越，應在老年人的承受范圍內使用。設計者應從老年用戶的根本利益和需求角度出發(fā)，增大導航儀材料與結構強度，以簡單的結構實現(xiàn)易用性的功能操作。
關鍵詞：TreeView控件；XML；宿舍管理
中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）31-0088-03
The Design and Application of Cassified Navigation by TreeView Control in the Dormitory Management System
YUAN Fang
（Dept of Information Engineeringr， Jiangxi Vocational College of Finance & Economics， Jiujiang 332000， China）
Abstract： The TreeView control can display data by a form of tree directory ， and can be layered expansion and contraction of the various sections of the directory. This paper takes student dormitory management system as an example， it introduces several methods of using the TreeView control to add menu in the form of a tree directory， and connect to different functions pages.
Key words： TreeView control； XML； dormitory management
在Web應用中，對于導航文字非常多，并且對導航內容可以進行分類的網站來說，可以將頁面中的導航文字以樹形目錄的形式來顯示，這樣不僅可以有效地節(jié)約頁面，而且大大方便了用戶的遍歷訪問站點中的不同頁面。
在Visual Studio 2010中，TreeView控件的基本功能是將有序的層次化結構數(shù)據(jù)顯示為樹形結構，該控件可以輕松快捷設計樹形結構導航系統(tǒng)。在Web應用開發(fā)中，該控件的層次數(shù)據(jù)可以設計時添加，也可以通過編程操作TreeNode對象動態(tài)地添加和修改，還可以使用數(shù)據(jù)源控件進行綁定，如利用XMLDataSource從XML文件中或缺填充數(shù)據(jù)，使用SiteMapDataSource控件將網站地圖數(shù)據(jù)填充到TreeView控件中[1]。下面以學生宿舍管理系統(tǒng)中分成樓房管理、宿舍管理、住宿管理和分類統(tǒng)計四個模塊的導航為例，介紹TreeView控件的設置與應用的方法。
1 TreeView控件設計時添加數(shù)據(jù)
創(chuàng)建Web窗體后，可通過拖放的方式將TreeView控件添加到Web頁的適當位置，在Web頁上就會顯示如圖1所示的TreeView 控件和“TreeView任務”快捷菜單。快捷菜單可以設置TreeView控件常用的任務，其中自動套用格式是用于設置控件外觀，選擇數(shù)據(jù)源是
用于連接一個現(xiàn)有數(shù)據(jù)源或創(chuàng)建一個數(shù)據(jù)源[2]。
圖1 TreeView控件
選擇“編輯節(jié)點”命令，會彈出如圖2所示的對話框，可以定義TreeView控件的節(jié)點和相關屬性，通過添加節(jié)點和子節(jié)點方式設置每個節(jié)點TreeNode的Text，value和NavigateURL屬性值，如圖2所示，即可完成宿舍管理系統(tǒng)的導航，產生相應TreeView控件部分源代碼如下。
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