航標燈是船舶在江河和海洋行船的方向指引，只有不斷的完善航標燈系統，才能夠有效提高船舶運行的安全性，提升水路的管理水平。下面文章通過對智能航標燈系統進行分析，重點研究了差分技術的GPS定位系統，并制定了相應的改進方案，希望為相關人員提供指導性意見。

　　關鍵詞：智能航標燈,GPS定位,差分技術

　　隨著社會經濟的不斷發展和生產力的進一步提高，傳統的航標燈受其技術的短板和惡劣工作環境的影響，故障發生頻率較高，不利于對航船的檢測，并且傳統的航標燈維修需要大量的人力和物力，造成了資源的浪費。應用基于GPS定位的智能航標燈系統，能夠有效克服傳統航標燈的局限，提升航船的運行效率和安全性能。因此，不斷改進GPS定位算法，對提升航標燈系統的運行效率，具有重要意義。

　　1.智能航標燈系統概述

　　1.1智能航標燈系統的總體結構

　　智能航標燈系統是一種遠程自動檢測系統，總體結構包括航標指示燈終端、中心計算機、GPS接收機和航標控制器等。其中，航標指示燈終端包括航標燈、任務處理器和定位等模塊，航標指示燈終端的作用是收集GPS衛星信號，并通過將信號轉化為數據信息，實現對GPS傳達信息的分析，確定衛星定位，然后利用通信模塊對信息進行輸出操作，最后遙感終端接收到定位信息后利用數據庫實現信息的存儲，并對航標指示燈終端進行監測，有效提升了決策的效率，有利于航標燈系統朝著自動化方向邁進。智能航標燈系統的出現，是綜合利用單片機、GPS衛星定位系統和無線通信技術的成果。

　　智能航標燈系統將單片機作為主控制器，實現對系統內各個功能的控制，并將航標燈與遙測終端安裝在一起，通過定時器對中心計算機進行遙控，使其能夠定時觸發采集電路，由采集電路對航標系統電氣的各項參數分別采集，即對太陽能電池板、蓄電池、航標燈的電流電壓和航標燈的位置坐標等進行采集。然后利用通信模塊將采集到的數據信息實時傳送給中心計算機，監控中心的工作人員根據收到的信息判斷智能航標燈系統的運行情況，并及時發現問題，做出正確決策。

　　1.2智能航標燈系統的總體功能

　　航標燈系統利用GPS衛星定位技術，對航標燈的運行參數的位置信息進行監測，并結合航標燈的具體參數信息，實現自動化監測的功能，從而為維修工作奠定良好基礎，有效降低了事故的發生概率，提升了航運的安全性。航標燈系統的具體功能如下。首先，智能航標燈系統具有通信功能，通過對遙感終端無線通信功能的利用，實現航標燈監測終端與監測中心的信息共享與交換。其次，智能航標燈系統具有采集功能，通過對航標燈蓄電池各項參數的定時采集，判斷智能航標燈系統是否存在故障，進而進行維護和修理工作。第三，智能航標燈系統具有報警功能，在對航標燈各項參數的監測過程中，如果發現航標燈的位置發生偏移，監測系統會立即向控制中心報警，從而降低故障發生帶來的人員傷亡和財產損失，保證航船的運行安全。最后，智能航標燈系統具有遙控功能，中心計算機能夠向航標燈終端發射查詢命令和閉合航標燈的指令，實現對航標燈的遙控。

　　2.基于差分技術的GPS定位算法研究

　　2.1 GPS衛星定位系統

　　GPS定位系統是衛星導航定位系統，被廣泛應用于軍事、通信和工程測繪等各個領域，并且在社會生活中也得到了廣泛應用，如地圖導航就應用了GPS衛星定位系統。GPS衛星全球定位系統由空間部分、地面控制部分和GPS信號接收部分構成。其中，空間部分主要由GPS星座構成，GPS星座的主要作用首先是實現對地面監控信息發來的導航信息的接收和存儲，同時執行監控中心的控制指令，其次是利用具有高精度特點的衛星時鐘制定精確的時間標準，最后是為用戶發送定位信息，實現對航船的導航功能。

　　地面控制部分由分布于全球5個不同位置的衛星監控站、3個信息注入站和1個主控站構成。其中，衛星監控站的作用是自動采集衛星數據，信息注入站的主要作用是向主控站發射衛星信號報告實時位置信息，主控站負責對地面控制系統和中心計算機的協調和管理。GPS信號接收機由主機、天線和電池構成，通過對GPS衛星發射的信號進行接收，實現定位和導航的功能。

　　2.2差分GPS分類

　　2.2.1位置差分

　　位置差分是最為簡單的差分測量方式，通過衛星接收機向用戶發送改正數，促使用戶對航向和位置進行校正。位置差分只需要向用戶發送三個GPS數據，因此較為簡單和方便，但其受站點間的距離影響較大，并且只有當用戶和接收機觀測的公平是衛星相同時，才能實現校正結果的精確性，因而，定位的精度受外界因素干擾較大，目前，位置差分測量方式已不常用。

　　2.2.2偽距差分

　　偽距差分是應用最為廣泛的差分測量方式，通過將接收機接到的衛星信號的真實距離推算出基準站到用戶的偽距，從而依據接時鐘的偏差計算用戶的實時位置。由于偽距差分受外部因素的干擾較大，在實際測量中，會存在偏差。因此，需要消除時鐘的接收偏差和傳播延時偏差，對提升偽距差分定位的精度具有重要意義。

　　2.2.3載波相位法

　　雖然位置差分和偽距差分取得了一定的發展成效，能夠實現精準定位和導航，但在一些對導航定位精度要求較高的領域，仍無法滿足其精準的定位需求，因此可以選擇載波相位差分法，進行精準的三維定位。載波相位差分法通過對不同測站間的觀測值進行分析和處理，并發送給基準接收機，實現對衛星定位的測量。

　　2.3 GPS定位誤差

　　GPS的定位誤差主要包括衛星誤差、傳播誤差和接收誤差三種不同的誤差類型。第一，衛星誤差是由衛星星歷誤差、衛星時鐘誤差和相對論效應誤差構成的。衛星星歷誤差主要源于GPS衛星運行軌道的不穩定性造成的，衛星時鐘誤差主要是由衛星的偏移造成的，相對論效應誤差受接收機和衛星時鐘的運動速度和重力位影響較大。第二，傳播誤差由電離層誤差、對流層誤差和多路徑效應誤差構成。電離層產生誤差的原因是衛星傳播信號發生改變，對流層產生誤差是由衛星信號的高度和角度不同導致的，多路徑效應誤差是由建筑物和水面等產生的反射波對原衛星信號進行削弱導致的。

　　3.基于差分技術的GPS定位改進方案

　　3.1差分方法的選擇

　　由于傳統航標燈系統中GPS的定位并不精準，無法滿足一些對定位精準度要求較高的用戶，因此，合理選擇差分技術對GPS進行定位就顯得十分關鍵。位置差分的精度較低，已經逐漸被淘汰。載波相位差分技術的精度較高，覆蓋的范圍廣，受外界因素的干擾較小，但其結構復雜，建設投資的成本較高且維修的難度較大，因此，不適應GPS的定位需求。偽距差分具有較高的測量精度，適合在精度為1.5米的情況下進行作業，能夠充分滿足智能航標燈系統的定位精度要求，并能夠適用于所有的GPS信號接收機，屬于較為理想的定位測量方法，值得被廣泛采用和借鑒。

　　3.2 GPS偽距差分定位系統設計

　　本文設計的GPS偽距差分定位系統由一臺GPS信號接收機、航標燈終端和監控中心構成，GPS信號接收機安裝在已知點上，由GPS衛星發射定位和導航的衛星信號，地面監控中心和航標燈終端同時對定位信號進行接收，并將接受的GPS衛星信號與已知數值進行比較，求出偽距的修正值，實時傳送至監控中心，航標燈的終端接收到導航定位信號，利用ARM處理器對其定位信息進行計算，得出準確的經緯度信息，然后將計算結果發送給地面監控中心，地面監控中心依據偽距的數值對航標燈的方向進行修正，從而使定位的精度不斷提升。一旦發現航標燈的位置發生的偏移較為嚴重，應根據實際情況向地面監控中心提出維修申請，并通過監控中心及時查詢航標燈的運行情況。

　　在利用GPS對航標燈進行實時定位的過程中，應建構由調制調解器和無線電臺構成的數據鏈，實現與GPS信號接收機的連接。同時利用RS-232-C接口實現通信設備與航標燈終端的連接，將基準站GPS信號接收機接收到的數據實時傳送給調制調解器，然后，利用調制調解器對接收到的GPS數據進行編碼之后發送給無線電發射機。最后將從調制調解器解調完的數據通過RS-232-C接口發送給用戶，從而完成整個信號傳輸過程。應用結果表明，本次GPS定位系統設計采用偽距差分的定位測量方法，通過對偽距的修正，有效降低了定位的誤差，提高了定位的精度。

　　4.結論

　　通過以上研究發現，在研究智能航標燈系統及其GPS定位的過程中，通過了解智能航標燈系統的總體架構和功能，能夠從總體上對研究對象進行把握。在此基礎上，利用偽距差分技術研究GPS定位系統，并設計GPS偽距差分定位系統，能夠有效提升定位的精度。因此，在研究智能航標燈系統及其GPS定位的過程中，，可以應用上述方法。

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　　摘 要：地籍測量是系統而復雜的一種測繪工作，它需要有比較高的精度以及現勢性。本文首先分析了地籍控制測量應用的GPS技術，隨后分析了地籍測量應用的數字化測繪技術，以期為實踐提供借鑒。