木叶木虫
GPS在现代交通运输中的应用 具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候优势的导航定位、定时、测速系统GPS由空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统三大子系统构成，目前已广泛应用于军事和民用等众多领域。在发达国家，GPS技术已经开始应用于交通运输和道路工程之中。一、GPS在道路工程中的应用在道路工程中，GPS目前主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。高等级公路的迅速发展对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长、已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，如沪宁、沪杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首级控制网，然后用常规方法布设导线加密。实践证明，在几十公里范围内的定点误差只有2cm左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时大大提前了工期。浙江省测绘局利用Wild 200 GPS接收机的快速静态定位功能，实测了线路的全部初测导线，快速，高精度地建立了数百公里的高速公路控制网。GPS技术同时应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高定位精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS检测能达到了毫米级精度。GPS技术还在隧道测量中具有广泛的应用前景，其测量减少了常规方法的中间环节，速度快，精度高，具有明显的经济和社会效益。差分动态GPS在道路勘测方面主要应用于数字地面模型的数据采集，控制点的加密，中线放样，纵断面测量以及无需外控点的机载GPS航测等方面。GPS测量包含有三维信息，可用于数字地面模型的数据采集，中线放样以及纵断面测量。在中线平面位置放样的同时，可获得纵断面，在中线放样中需实时把基准站的数据由数据链传到移动站，从而提供移动站的实时位置。由于GPS仪器不象经纬仪那样可以指示方向，因此，需与CAD系统相结合，从而可在计算机屏幕上看到目前位置与设计坐标之间的差异。机载动态差分GPS应用于航测，在德国和加拿大已取得了成功，用载波相位差分测出每个摄影中心的三维坐标，而不再需要外控点测量，取得良好效果。二、GPS在汽车导航和交通管理中的应用三维导航是GPS的首要功能，飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在GPS的基础上发展起来的一门新技术。它由GPS导航、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。GPS导航是由GPS接收机接收GPS卫星信号（三颗以上），得到该点的经纬度坐标、速度、时间等信息。为提高汽车导航定位的精度，通常采用差分GPS技术。当汽车行驶到地下隧道、高层楼群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS卫星信号时，系统可自动导入自律导航系统，此时由车速传感器检测出汽车的行进速度，通过微处理单元的数据处理，从速度和时间中直接算出前进的距离，陀螺传感器直接检测出前进的方向，陀螺仪还能自动存储各种数据，即使在更换轮胎暂时停车时，系统也可以重新设定。由GPS卫星导航和自律导航所测到的汽车位置坐标、前进的方向都与实际行驶的路线轨迹存在一定误差，为修正这两者间的误差，使之与地图上的路线统一，需采用地图匹配技术，加一个地图匹配电路，对汽车行驶的路线与电子地图上道路的误差进行实时相关匹配，并做自动修正，此时，地图匹配电路通过微处理单元的整理程序进行快速处理，得到汽车在电子地图上的正确位置，以指示出正确行驶路线。CD-ROM用于存储道路数据等信息，LCD显示器用于导航的相关信息。导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，如车辆跟踪、供出行路线的规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急援助：1、车辆跟踪利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上；还可以实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。2、供出行路线的规划和导航规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括：1、自动线路规划。由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。2、人工线路设计。由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。3、信息查询。为用户提供主要物标，如旅游景点、宾馆、医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。4、话务指挥。指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可以随时与被跟踪目标通话，实行管理。5、紧急援助。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。三、目前应用现状GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步，国外在这方面的研究早已开始并取得了一定的成果。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统，该系统包括一台捷联式惯性系统、两台GPS接收机和一台微机，可测定已有道路的线性参数，为道路管理系统服务。美国研制了应用于城市的道路交通管理系统，该系统利用GPS和GIS建立道路数据库，数据库中包含有各种现时的数据资料，如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等，该系统于1995年正式运行，为城市道路交通管理起到了重要作用。近些年来，国外研制了各种用于车辆诱导的系统，其中对车辆位置的实时确定主要依靠惯性测量系统以及车轮传感器。随着技术的发展，GPS大有取代之势。用于城市车辆诱导的GPS定位一般是在城市中设立一个基准站，车载GPS实时接收基准站发射的信息，经过差分处理便可计算出实时位置，把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算，便可在道路电子地图上显示出到达目标的最优化路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一，必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。相信随着我国经济的发展，以及高级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入，其在道路工程和交通运输中的应用也会更加广泛和深入，并发挥出更大的作用。 
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您好，可以参考的题目如下《勇于攀登航天科技高峰》《弘扬科学家精神 着力培育时代新人》《自立自强 创新超越》《神舟飞天，筑梦天宫》《星空无垠，梦想更远》《勇担创新使命，夯实科技强国建设根基》
或者是以航天精神为题目应该也是可以的，类似于自强不息，艰苦奋斗，无私奉献等精神都挺好的！
软件无线电在小卫星多功能地面站中的应用 摘要：介绍一个SDR Software Defined Radio 多功能地面站发射系统的设计与实现。 关键词：SDR 地面站 数字上变频器 Inverse-SINC预补偿滤波 随着A／D／A器件与DSP处理器的迅速发展，使得软件无线电技术广泛地应用于陆上移动通信、卫星移动通信与全球定位系统等。本文利用软件无线电的思路，针对中科院创新一号低轨移动小卫星多功能地面站设计的具体要求，研制了一套基于软件无线电技术的多信道发射机设备。该地面站发射系统数字基带部分采用全软件化设计，核心部件是可编程的DSP及FPGA，可同时处理三路信号。该设备具有以下三个优点：多模工作；无线通信系统可升级；发射配置动态更改。该设备可根据实际需要灵活配置系统，适用范围大大扩展。 1 系统构成 SDR地面站发射系统如图1所示。该系统的发射速率为2．4kbps窄带、2．4kbps扩频、19．2kbps窄带或它们混合的速率。中频分别为18．45MHz、20MHz、21．85MHz。DAC的采样频率为78．336MHz。发射系统中FPGA实现FIFO、信道编码、扩频、内插滤波、数字上变频、信道合成、DAC预补偿滤波器等功能。这些功能都集成在一片Xilinx VirtexII芯片中。 图1 FPGA发射机功能模块图 2 FPGA部分功能模块 2．1 FIFO模块 FIFO完成数据缓存功能。为了节省不必要的资源，设计了一个长度为32、深度为2的FIFO。即当一个寄存器32位取完时发出中断给DSP，同时读、写寄存器指针变换，DSP响应中断向FIFO写数，此时数据还在不断地读出。这样就实现了用最少的资源实现数据缓存。 2．2 信道编码 在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，所收到的数字信号不可避免地会发生错误。采用信道编码可以将误码率降低。本系统主要采用性能较优的卷积编码和差分编码等。 对于窄带信号还有扰码（CCITT V．35）。扰码能改善位定时恢复的质量，还能使信号频谱弥散而保持稳恒，能改善帧同步和自适应时域均衡等子系统的性能。 对于扩频信号还有扩频编码。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力。 编码过程在DSP的控制下进行，数据从DSP送出，并标识信道特征，FPGA识别后进入相应的编码通道，这样三路信道可以分时进行编码处理。由于硬件速度快的特点，可视为同时处理。 2．3 信道合成 信道合成模块由内插滤波器、数字上变频、信道复接三部分组成。 2．3．1 内插滤波器 各信道滤波器性能指标如表1所示。 表1 各信道滤波器指标 滤波器性能要求 2kbps窄带收信机在f0±80kHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dB4kbps窄带发信机在f0±10kHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dB4kbps扩展发信机在f0±25MHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dBc 为了以最少的滤波器阶数得到较低的符号间干扰和高阻带衰减，成形滤波器采用一个根升余弦滤波器，滚降系数0．4。其频域表达式为： 式中α为滚降因子，取0．4。 成形滤波器设计采用频率采样技术，这样可以得到阶数较低、性能较好的滤波器。成形滤波器一般采用4倍或8倍的内插系数。先用MATLAB把滤波器阶数和系数确定下来，这样可以用移位加运算代替乘法以节省大量硬件资源。在FPGA实现时，采用DA（Distribute Algorithm）技术。DA技术提出了二十多年，广泛应用于线性时不变信号处理，已被证明不适用于可编程DSP的固定指令系统结构，但是用FPGA实现却是个好的选择——DA电路中没有直接的乘法器，乘法可由查找表得到。 CIC滤波器是一种灵活的无乘法滤波器，适合于硬件实现，并可处理任意大的数据率变换。由此，第二级内插滤波采用CIC滤波器是最佳选择。 在不降低性能的前提下，从节省资源的角度考虑，各信道内插滤波器分为两步实现：第一级FIR成形滤波器，第二级内插滤波器采用五级CIC滤波器。各信道滤波器内插分解为两级，大内插系数滤波器由CIC完成，其结构如图2所示。实验结果表明这样做并不影响性能。 图3 2kbps窄带内插滤波器频率响应 三路信道内插滤波器分别描述如下： （1）2．4kbps窄带信号：编码后信号采样率为4．8kHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过78336／4．8＝16320倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器，第二级采用2040倍五级CIC内插滤波器。 （2）19．2kbps窄带信号：编码后信号采样率为38．4kHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过2040倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器，第二级采用255倍五级CIC内插滤波器。该路信道所有内插滤波器频率响应如图3所示。 （3）2．4kbps扩频信号：编码后信号采样率为1．224MHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过64倍内插。第一级采用25阶4倍内插成形FIR滤波器，第二级采用16倍五级CIC内插滤波器。 2．3．2 数字上变频 数字上变频器的主要功能是对输入数据进行各种调制和频率变换，即在数字域内实现调制和混频。笔者设计了三个单路数据DUC。 在BPSK调制模式中，内插滤波器把数据流采样频率升至时钟频率后，通过载波NCO进行混频。DUC设计取22位累加器，SIN／COS的分辨率为12位。其频率输出调谐精度为18．68Hz。NCO简单结构如图4所示。 2．3．3 信道复接 三路信道分别完成数字上变频后经过一个加法器变为一路信号送至DAC，这样只需要一个RF模块就可完成发射功能。如图5给出了发射机信道复接后的频谱。 2．4 Inverse－SINC预补偿滤波器 Inverse－SINC预补偿滤波器用于补偿发射时由DAC采样保持工作导致的频率响应的失真。该偏差在21．85MHz时为－1．142dB。为了达到性能最优化，采用频率采样的方法设计了一个11阶的补偿滤波器，该滤波器频率响应如图6所示。 为了分析发射机的性能，用矢量信号分析仪画出各信道的星座图与眼图。图7所示为窄带19．2kb现实意义。根据“创新一号”小卫星对多功能地面站的研制要求，自行开发了一个软件无线电多信道发射机系统，具有功能强、功耗低、体积小、灵活性大等特点，极大地方便了用户。
