时间：2023-05-30 09:47:52
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇导航设计，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
系统结构
1 功能简介
该车载GPS导航系统由GPS系统获得当时所在的位置的经纬度，通过换算和地图匹配在地图上得到当时的实际位置，然后由用户输入目的地，通过A*最短路径算法计算最短路径并在矢量地图上显示，同时提取GPS提供的速度、时间等信息并显示在屏幕上。
2 系统硬件结构
该系统的硬件核心是意法半导体ARM7系列中的16／32位RISC处理器STR710FZ2T6芯片，该芯片拥有丰富的外设和增强的I／O功能，能满足低功耗、高性能的嵌入式系统应用，还拥有可以寻址4个存储器段的外部存储器接口(EMI)，支持SRAM、Flash和ROM等多种存储器类型，同时支持多种启动方式。它非常适合嵌入式系统的开发，本系统正是基于该芯片的这些特点设计的。系统框图如图1所示。
系统以STR710FZ2T6微处理器为核心，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信号的GPS模块、用于显示的液晶面板以及键盘输入模块。
(1)RS-232串行通信接口电路
在本文的设计中，该系统与外界采用RS-232串行接口进行数据传输，其电路如图2所示。STR710FZ2T6具有全双工的串行通信接口，通过它与GPS模块实现数据通信，并采用MAX3232芯片实现RS-232电平与TTL电平之间的转换。
SP3232E是Sipex公司生产的一种RS232接口芯片，使用单一电源电压供电，电源电压在3.0～5.5V范围内都可以正常工作，其额定电流为300μA。只需外接四个0.1μF的电容，保证数据传输速率在120Kb／s下保持RS232输出电平，可以很方便地完成TTL电平与RS232电平之间的转换。
(2)USB接口电路
为了以后开发USB功能先将USB口设置出来，接口电路如图3所示。
3 ARM控制模块
嵌入式开发的硬件平台的选择主要是嵌入式处理器的选择，在一个系统中使用什么样的嵌入式处理器内核主要取决于应用的领域、用户的需求、成本、开发的难易程度等因素。确定了使用哪种嵌入式处理器内核以后，接下来就是结合实际情况，考虑系统设备的需求情况，选择一款合适的处理器。在本设计中，数据处理和控制模块是车载端的核心控制部件，它是一个基于ARM微处理器的嵌入式系统，它的主要功能是进行数据处理和控制车载端的各组成部分，并按照通信协议的要求，执行相应的操作。该系统包括CPU存储器、I／O接口以及各种控制逻辑电路等。结合目前民用车辆的实际情况，选取了STR710FZ2T6微处理器，它采用高性能的32位结构，具有高密度的16位指令集和低功耗的特点，将处理器内核与片内高速存储器和多项功能结合在一片微处理器上，为大量的计算机嵌入式控制应用提供了灵活的低成本的解决方案。
4 GPS模块
系统采用的GPS模块通过异步串行通信方式与微处理器控制模块进行通信。在硬件连接上只需连接两个信号线TXD、RXD和地线即可进行数据传输。
串行通信采用较高的通信电压±5～±15V，常采用±10V和±12V，而且为负逻辑电平，即逻辑0电平规定为+5～+15V，逻辑1电平规定为-15～5V，因此标准串行接口与TTL／CMOS电平之间必须经过电平转换。
在设计中，串行通信接口采用美信公司的MAX232作为转换芯片。MAX232可以转换两组串行信号，在本设计中只转换一组，TXD2与RXD2和外设GPS连接，MCU_RXD与MCUTXD和ARM处理器连接。MAX232芯片外接的四个1μF的充电电容，芯片外接5V电压即可工作。
5 显示模块
本设计中采用TG160128液晶显示模块，用直接访问方式。将内置6963控制器的液晶显示模块直接与STR710FZ2T6的P0和P2口相连。显示模块的读和写由ARM的读写操作信号控制。然后再向Frame Buffer输出接收到的并经过处理的导航信息。这时显示屏上就可以显示定位点精确的经度、纬度及本地时间了，具体电路如图4所示。
软件设计
1 软件数据设计
导航软件中的数据主要是导航地图的空间数据，主要由与导航需求相关的一些信息组成，包括道路网几何形状、道路等级和服务设施等。
2 软件系统设计
导航软件是以导航数据库为数据基础的。针对导航数据库的操作行为，从功能上将导航软件分为具有导航功能的部分和具有浏览功能的部分。
3 软件界面设计
如前所述，从大的功能上导航软件分为具有浏览功能的部分和具有导航功能的部分。因此也设计了两种不同的界面：浏览界面和导航界面。
关键词：自动导引叉车；重载；激光导航；倾斜油缸
中图分类号：F253.9 文献标识码：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
自动导引车（Automated Guided Vehicle，AGV）是一种物料搬运设备，AGV上装备有自动导引的导向系统，可以保障沿预定的路线自动行驶。其中基于配备激光导航的自动导引车习惯上被称为LGV（Laser Guided Vehicle）。LGV中的激光导航叉车由于具有定位精度高、系统柔性好、运行速度快等突出特点在自动化仓库、烟草行业及其它工业领域已经得到了广泛应用。由于传统式激光导航叉车都是根据现有市场上的整体式叉车进行改造，无法满足非标生产线的使用要求。本文将详细介绍一种新型自主研发的激光式导航叉车，并在国内某生产厂商的机器人喷涂生产线上得到应用。
1 激光导航叉车的总体结构
激光导航叉车的外形图如图1、图2所示，叉车采用两个定向随动后轮，前面中间部分一个主驱动轮的三轮结构，由于叉车承载的货物（机器人）主要在车体的后端，所以随动轮起主要承载作用，单个驱动轮起驱动车体作用，由于采用立式安装，节省了车体的长度和宽度尺寸，使车体更加紧凑。车体的运行中心为两随动轮与车体中心线交汇处。驱动轮采用直径350mm的聚氨酯包胶驱动单元。运行功率为5Kw。车体能达到的最大速度为60m/min，拐弯或是接近停车站点时30m/min。车体的主要结构见图3所示。
2 激光导航叉车的导航系统
本项目中叉车使用专用激光测量传感器，该传感器使用红外波段低能量脉冲式激光，且不使用传统的点式光源的光路，激光的光路发散，可保证在任何情况下均不会对人眼造成伤害，该传感器使用“测距+测角”的测量算法，使用专用处理计算位置信息，即保证了系统的测量速度，又提高了测量的可靠性和精度。在AGV行驶过程中，车上的激光检测扫描头不断地扫描周围环境，只要扫描到3个或3个以上的反光支柱即可根据它们的坐标值以及各块反射支柱相对于车体纵向轴的方位角，并由控制器算出车体在全局坐标系中的当前X、Y坐标和当前行驶方向与该坐标系X轴的正向夹角，实现其准确定位。如图4所示激光头与反光板。
3 激光导航叉车的门架倾斜油缸设计
本项目中激光导航叉车承载的机器人规格分别为3吨、1.4吨、0.8吨、0.5吨等，重心离货叉根部距离为700mm。整体需要提升的高度为900mm，所以门架的设计需要按最大承载3吨进行设计，行程按1 000mm设计。此门架的设计难点为倾斜油缸的设计（如图5所示），倾斜油缸在LGV中的门架中主要作用通过后倾防止货物在搬运的过程途中滑落，提高LGV在搬运过程中的稳定性，现将其受力分析及油缸结构尺寸设计原理叙述如下：
（1）由于货物的中心距离货叉根部700mm，鉴于货叉靴的尺寸并根据强度计算，货叉选用宽125mm*厚50mm*长度为1 200mm，材料为33MnCrTiB。根据悬臂梁结构的计算公司得出：
（4）由于门架底部铰点固定，倾斜油缸支座的位置是固定的，所以根据其倾斜角度算出倾斜油缸活塞杆的行程。
基于北斗导航系统的电力管理系统的主要任务可以归纳如下：
1.1实现电力管理系统的动态监测
实时动态监测电网全部信息，监测数据反映系统动态行为特征。主要应用领域如下：稳态分析、全网动态过程记录及事故分析、电力系统动态模型辨识及模型校正、暂态稳定预测及控制、电压及频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等。
1.2实现整个区域电网的调度管理
使得设备满足负荷的需要；使整个电网安全可靠运行和连续供电；保证电能的质量；经济合理利用能源。
1.3实现电力管理系统的精确授时
系统依靠北斗卫星导航定位系统提供高精度时间基准，实现电力系统的同步相量测量。由于电厂大多采用不同厂家的设备、系统，而其大多采用各自独立的时钟，存在较大的时间偏差，因没有统一的时间基准，不利于运行维护和数据分析。通过北斗卫星导航定位系统的高精度基准，建立统一的时间同步系统，统一所有设备、系统时间，可较好地满足运行监控和事故后故障分析的需要。且采用北斗系统进行授时，摆脱了GPS束缚，不受制于人，精度可达小于1us。
1.4电网事故与紧急事件处理及报警
基于北斗导航系统的电力管理系统具备事故与紧急事件处理和报警的功能。当某个区域发生的输电线路发生异常状况是，管理系统能够迅速识别和报警，定位异常区域地点并采取相应的处理措施。
1.5电网数据传输的实时有效传输
电力管理系统可以利用北斗卫星通信链路实现各个子发电站和变电站间到监控系统中心站之间或者其自身之间的通信能力，也可以通过电力管理系统的数据网络SPDnet网，实现各个分系统与中心站的通信，从而保证系统数据的实时传输。
2.系统总体设计
2.1研制思路和关键问题
2.1.1研制思路基于北斗导航系统的电力管理系统解决了电网的同步相量测量技术应用于电网监测的时钟源可靠性的问题。系统的电网广域实时动态监测系统(WAMS)使用国产北斗卫星导航定位系统为主，GPS系统为辅的方式为电网的同步相量测量单元(PMU)提供精确的授时信号，并采用可观性分析和同调性分析相结合的方法，对电网进行了布点规划。基于北斗的电网监测管理系统为双机双网结构，采用Unix服务器，给出了拓扑结构图。建设电力系统的同步相量测量技术和现代高速数字化通信网络，为电网动态过程和在线监测提供了技术的支持和保证。电力管理采用电网广域实时动态监测技术实现准确捕捉电力系统在线故障扰动、低频振荡以及人工试验等情况下电网动态过程的技术手段。电力系统的各个分PMU站为系统提供全网采样和计算的相量数据，通过北斗卫星通信和电力调度数据网实时传送到监控系统中心站，使调度员能在调度中心及时了解电网的动态信息，在满足电力管理系统的整体性能指标的前提下，突出可靠性、实用性、标准性、先进性和低成本的设计指导思想。2.1.2关键问题（1）电力管理系统的高精度时间同步基准：为保证数据测量的高度同步性，便于数据在统一时间基准下比较。基于北斗导航系统的电力管理系统中的同步相量测量技术可以较好的解决这个问题。（2）电力管理系统的实时通信机制：为保证数据传输的高可靠性和高实时性，便于监控中心对各分站PMU系统进行实时监控。这个问题的解决依赖于当前电力系统通讯技术的发展情况，基于北斗的通信功能是实现电力管理系统的实时通信提供了一个有效的办法。
2.2系统组成结构
系统网络拓扑结构。基于北斗导航系统的电力管理系统结构由安装在各个发电站和变电所端的测量装置———PMU分站和电力管理系统的监控系统中心站组成。根据电力管理系统的特点和需求，系统总共分为3个分系统组成：监控系统中心站，电站的数据采集系统（PMU分站）、通信传输系统。电力管理系统通过北斗授时终端提供的精确授时信号对各个分电站进行统一授时，并且在各个区域的变电站和发电站采集到各种电力方面的数据，然后利用通信传输系统将信息转发到地面的运营平台。地面运营平台将信息送往一个集中的应用数据中心，中心对数据进行处理后可提供两个数据通路：一路将信息经过卫星转发到用户指挥机，由指挥机将信息送到监控系统中心站；而另一路可通过INTERNET网经有线送到监控系统中心站。监控系统中心站对接收到的数据进行相应的存储、分析、处理、监控等，至此完成一次信息的上传作用。监控系统中心站对变电所和发电站的的指令操作信号则已相反的路经方式下达，可以对其完成电力调度，动态调控以及远程遥控功能，从而实现控制功能。
3．北斗在系统中的主要应用
3.1高精度授时应用
北斗／GPS时间同步系统，是针对电力系统基于卫星授时的高精度、高可靠性的综合时频应用系统，采用北斗／GPS双卫星系统互为备用工作模式，可完全替代GPS授时产品，满足电力系统的电厂、变电站、自动化等领域的时间和时钟同步需要。系统采用模块化设计，可较好地满足电力系统未来发展和系统扩容的需要。电力北斗／GPS时间同步系统采用我国自主的北斗及GPS双卫星系统互为备用授时机制，同时接收北斗与GPS卫星发送的时间同步信号，获得外部时间基准信号；利用本地恒温晶体钟的短稳特性及卫星授时信号的长稳特性，输出高精度的时问同步信号，脉冲信号授时精度优于100ns。时间同步系统主要由卫星接收天线、北斗高精度授时接收板、GPS接收模块，时频标数据处理单元、各应用处理单元和接口模块，系统应用软件等组成。北斗接收单元主要由北斗天线，高频、中频数据处理、多普勒校正与秒脉冲合成等模块组成，主要完成卫星信号的接收与放大、滤波、信号的下变频，解扩解调、时间信息合成输出等功能。采用天线一体化设计、高精度时频时间合成技术、北斗卫星轨道预测等技术。GPS接收单元接收GPS卫星信号，产生时间信息和时频标信号。与北斗接收单元互为备用。恒温高稳钟提供高精度频率信号。时间处理单元是设备的重要组成部分。卫星信号正常时，依据卫星接收模块根据提供的授时信息，维持高精度的时间信息，输出到应用接口单元产生时间同步信号等。卫星信号异常时，利用恒温晶钟提供的频率信号，在一定时间段内维持一个高精度的时问信号输出。为满足不同设备对各种时间同步信号的需求，IRIG_B码生成单元合成IRIG_BDC码和AC码时间同步信号；脉冲生成单元生成不同接口类型的1PPS、1PPM、1PPH时间同步信号，NTP网络授时单元通过网口利用NTP协议对外授时，实现计算机网络高精确度对时；人机交互单元观测设备工作状态，设置设备工作方式、外部时间基准信号、输出接口类型等，告警及检测单元对系统的异常情况进行告警提示，监测时间同步信号的接口。
3．2基于北斗在输电线路故障定位中应用
在电力系统中，输电线路经常发生各种故障，由于线路很长，并且很多线路地形复杂，要寻找故障地点就非常费时费力又耗资。传统的故障测距方法利用电压除以电流得到阻抗，然后根据线路参数估计故障距离，由于线路故障大多为非金属短接，过渡阻抗无法确定，造成误差很大。因此，对电力系统输电线路进行快速准确的故障定位是保证系统安全稳定运行的有效途径之一。随着电力系统调度自动化的迅速发展和微处理机式故障录波器的开发应用，故障分析测距的全过程可以自动完成，而线路两端的电气量的应用又将使故障测距的精度大为提高。用双端信息的故障测距算法的核心问题就是双端信息采样是否同步。所谓同步采样是指：在任何采样时刻，不同装置的电压、电流基波相量采样估计值具有统一的参考基准，相互之间可以直接进行比较。采用行波法实现双端测距装置，在故障线路两端分设检测元件，用以检测到达两个母线的初始行波而构成两端测距，若能在同一时间基准下测量出两端首次接受到行波浪涌的时间，则能容易地计算出故障的距离。由于光速为3×105km/s,当两端时间测量上有lμs的误差时，即可产生150m的测距误差。因此，要想获得高精度测距结果，两端计时系统必须保持微妙级同步，这是解决双端行波测距应用的关键问题。用行波法实现测距装置，在故障线路两侧分设检测元件，用以检测到达两个母线的初始行波而构成两端测距。为了准确标定故障初始行波浪涌到达两端母线的时刻，线路两端必须配备高精度和高稳定度的实时时钟，而且两端时钟必须保持精确同步。
3．3基于北斗卫星导航定位系统的通信
3．3．1基本功能
数据通信模块控制子系统是主要功能是保证北斗通信和电力管理系统运营服务通信的畅通。其基本功能包括：（1）接收北斗通信：通过VPN连接北斗地面总站，获得由总站转发来的所有运营中心下属北斗终端发射的数据通讯信息，将获得的数据信息交由处理通信、应用服务及管理模块处理。（2）发射北斗通信：通过北斗指挥机群将运营中心的控制指令信息、短信通信信息和其他增值服务信息发射到北斗卫星，从而送达目标运营中心下属北斗终端。（3）移动通信服务：通过和移动通信网关的连接实现管理平台的北斗通信与移动通信的互联互通。（4）增值服务：通过和外部增值服务系统的连接实现管理平台的增值服务，增值服务的内容包括天气预报、新闻、商情、保险等等。（5）系统运行：通信、应用服务及管理模块负责联接系统内各个模块和子系统，包括向服务坐席管理子系统提供管理平台状态信息、控制指令接口等，向连接管理平台的各应用服务系统用户提供所需的数据信息，连接数据存储、处理及备份子系统等，这些系统运行功能保证整个运营系统的通信和服务的正常运行。（6）运营服务计费：根据运营计费模式，对管理平台下属用户订购使用的服务进行自动计费。
3．3．2组成结构
关键词：DVOR/DME导航台 供电等级 负荷 接地防雷 人工接地极
一、导航台负荷分级及导航设备机房分级
根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》，DVOR/DME导航台用电按一级负荷设计，其中导航通信设备机房等特别重要的场所的部分用电按一级负荷别重要的负荷设计。
根据GB50174-2008《电子信息系统机房设计规范》，DVOR/DME导航台的导航通信设备机房按A级机房设计，A级电子信息系统机房内的设施应按容错系统配置，即同一时刻至少有两套系统在工作。
二、供电设计
全向信标/测距设备导航台电气设计分析以某全向信标台/测距台为实例进行分析。
DVOR/DME导航台为机场内无人值守导航台，导航台采用双路供电，第一路由机场外变电所引来一路10kV高压电，通过台站内的10/0.4kV箱式变电站转化为0.4kV低压电给设备供电。第二路由机场中心变电所引来一路0.4kV低压电为设备供电，两路电源在导航台机房内经双电源切换开关转换成单路低压电为设备供电。供电负荷情况：2台空调2P空调（一主一备使用，夏天使用）1.8kW、2台1.5kW电暖气（冬天使用）、DVOR/DME设备功率2kW，导航台总用电功率为5kW。
三、防雷设计
3.1 防护直击雷
查表后某导航台平均年雷暴日为27.7，根据《民用航空通信导航监视设施防雷技术规范》MH/T4020-2006中的规定确定防雷等级为二级。
通过滚球半径45米计算，在DVOR反射网外1.5米处新建4根12米避雷针，沿天线阵每隔90度等圆周分布，此处侧净空限制高度为6米，12米避雷针6米以上做玻璃钢易折处理（引下线采用BVR 50mm2多股铜线），6米以下为钢管，玻璃钢部分引下线为厂家在玻璃钢内部制作，钢管部分引下线采用自身钢管做引下线，在钢管底部采用4×40mm镀锌扁钢就近接入接地系统。
在监控天线远离全向信标方向1.5米处新建1根10米避雷针（含基础），安装方式和遮蔽图详见图4-2。此处侧净空限制高度为6米，10米避雷针6米以上做玻璃钢易折处理（引下线采用BVR 50mm2多股铜线），6米以下为钢管，玻璃钢部分引下线为厂家在玻璃钢内部制作，钢管部分引下线采用自身钢管做引下线，在钢管底部采用4×40mm镀锌扁钢就近接入接地系统。
3.2 电源SPD设计
SPD应安装在防护区的各个界面处，当设备需要精细保护时，可采用多级SPD进行防护，应使各级SPD之间达到能量匹配，当防护区模糊时，建议靠设备处加装双端口集成的SPD以克服单级SPD或多级SPD的缺点，双端口SPD既提供了大的通流量，又提供了能量匹配和响应速度快等优点。
第一级安装在配电系统总出线处（配电柜处）；第二级安装在各系统供配电柜（UPS配电箱处）内；第三级安装在导航设备前端，详见图4-1。各级SPD通流量分别为：第一级不小于20kA（10/350μs）（开关型），第二级不小于40kA（8/20μs）（限压型），第三级不小于20kA（8/20μs）（限压型），第四级不小于10kA（8/20μs）（限压型）。
浪涌保护器连接导线应平直，其长度不应大于0.5m，受条件限制时，可采用凯文接线法，接地线长度应不大于1m。当电压开关型浪涌保护器至限压型浪涌保护器之间的线路长度小于10m、限压型浪涌保护器之间的线路长度小于5m时，在两级浪涌保护器之间应加装退耦装置。当浪涌保护器具有能量自动配合功能时，浪涌保护器间的线路长度不受限制。
浪涌保护器（SPD）的连接导线最小截面积应符合表4-1
表4-1 浪涌保护器连接导线最小截面积
四、接地设计
根据《民用航空通信导航3设施防雷技术规范》中的规定，导航设施的接地阻值不大于4欧姆，本导航台所在地土壤属黑土地，含少量石块经实地勘测，土壤电阻率为89Ω/M ，测量时无降水，土壤性质：黑土（相对湿度5%）。取季节系数ψ= 1.0 。本设计采用多根网格状人工接地体设计。
对接地电阻进行估算：单一垂直接地体的接地电阻为22.18Ω，采用9根接地体，成网格状埋设时的接地电阻为2.97
所以本设计采用9根DN20、2.5m/根的要求。9根接地极成田字型埋设，埋设深度0.8m（接地体上端距地面0.8m）
参考文献：
[1]中华人民共和国建设部.JGJ 16-2008 民用建筑电气设计规范 [S]
[2]中国联合工程公司.GB 50052-2009 供配电系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010
[3]中国电子工程设计院.GB 50174-2008 电子信息系统机房设计规范[S].北京：中国计划出版社，2009
关键词关键词：网站导航；导航设计；导航技术
中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2013）008009502
0引言
随着网络技术的发展，越来越多的人都通过网络获取信息和资源。医院网站是医院宣传与展示的窗口，是医院与外界相互了解的信息桥梁，它的建设是否科学对医院的信息建设起着重要作用。妇幼保健机构是卫生事业的重要组成部分，是以妇女、儿童、孕产妇为主要服务对象的专科医疗保健机构，具有独特的性质和职能。网站导航是用户浏览网站的“引路人”，如果导航设计得科学，可以有效避免用户迷航，提高用户对网站资源的利用效率。
1调查对象、内容与方法
1.1调查对象
选择有代表性的国内6所省级妇幼保健院，分别是北京妇幼保健院、广东省妇幼保健院、湖北省妇幼保健院、黑龙江省妇幼保健院、四川省妇幼保健院、广西壮族自治区妇幼保健院。这6所三甲妇幼保健院的网站比较成熟，基本可以代表我国妇幼保健院的网站建设水平。
1.2调查内容与方法
导航结构、辅导航如网站地图、搜索引擎是目前医院网站中比较典型的网站导航设计相关项目[13]。因此，本文选取网站的导航结构、辅导航作为本文的研究内容，并且在线浏览查阅这些妇幼保健院的门户网站，按事先拟好的调查内容分别记录每个妇幼保健院网站导航设计的具体情况。
2妇幼保健院网站导航现状调查分析
2.1导航结构不清晰
一个优秀的网站导航结构能够有效地帮助用户解决4个问题：①我在哪里；②我可以到达哪些地方；③我怎样才能到达目标地；④我到达目标地后怎样才能回到我的出发点[4]。但是，仍然有很多网站未能较好解决这些问题。笔者浏览以上6所妇幼保健院的网站发现，这些网站的导航结构普遍存在如下问题：网站缺乏当前位置，用户不知道下一步怎样走，不知道怎样回到出发点，不知道所处的位置在哪（如广西妇幼保健院）；顶部导航过多，缺乏下拉菜单导航即二级导航，用户很难较快地找到自己想要的信息（如湖北省妇幼保健院）；二级导航位置不明显或不适合用户的阅读习惯，使得用户容易忽略二级导航的存在，致使用户达不到想去的目标地（如广西妇幼保健院、北京妇幼保健院）。
2.2缺乏辅导航
常见的辅导航有网站地图和搜索引擎：网站地图是一个网站所有链接的容器，以一个单独的页面显示整个网站内容分布情况，以便用户快速了解整个网站的结构、框架、内容分布，帮助迷失的用户找到他们想看的页面；搜索引擎是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序检索网上信息工具，将纵横交错的网页链接起来，允许用户使用他们熟悉的术语检索自己需要查找的内容。在网站建设中，如果能很好地将网站地图和搜索引擎结合使用，便能让用户快速准确地找到目标信息。以上6个网站中，有4个网站没有网站地图，有3个没有搜索引擎，既有网站地图又有搜索引擎的网站只有一所医院，即北京妇幼保健院。这6所医院的网站，除了黑龙江省妇幼保健院的网站信息和内容较为简单外，其余5所医院的网站内容和信息都比较复杂，若没有相应的辅导航工具，用户容易迷航。以上数据表明，大多数医院都不够重视辅导航的作用，没有深入了解用户的需求。
2.3导航链接文字意义不明确
文字是人类书写语言的符号和交流信息的重要工具，在网站建设中，导航文字是用户获取信息的主要要素，如果链接的文字意思不够明确或过于笼统，就会导致用户不知道该链接到底指向一个什么内容的页面，不知道怎么找到所需的信息。
3对医院网站导航设计的建议
导航是连接用户与内容的桥梁，导航设计的优劣及其是否易于使用都会直接影响用户对网络内容的获取。可以根据用户认知心理相应地对导航结构、网站地图、网站搜索等不同类型的导航进行设计，有针对性地满足不同用户的需求，快速引导他们找到所需的信息。
3.1导航结构设计
网站的导航结构设计需注意4点：①要保证整个网站中每个网页的位置、内容、视觉风格统一；②顶部导航要包括到达网站中不属于内容层次的重要元素的链接，并且每个子网都应包含返回首页的链接以及当前位置；③二级导航的位置最好保持固定不变，因为固定的位置能为用户指引方向，以免迷航；④避免过深的层级关系，如果二级导航比较多，可以考虑设置下拉菜单[5]。根据用户自上而下、从左到右的认知过程，可以如图1设置整个网站结构。其中下拉菜单是隐蔽的，即当鼠标经过顶部导航时，下拉菜单导航显示出来，当鼠标离开顶部导航时，下拉菜单导航隐蔽起来。搜索框和网站地图放在顶部，易引起用户的注意，用户可以方便快速地确定所需的信息。在文章的右上方提供当前位置，可以方便学习者知道自己所处的位置，以免迷航。
图1网站结构设置
3.2搜索引擎设计
用户如果对整个网站结构没有清晰认识，当其进入网站时，一般会寻找搜索框输入关键词进行搜索，如果关键词与网站内容相匹配，网站就会将检索结果陈列出来。用户的检索过程看似简单，实际上并不简单，图2显示了用户的检索过程。
从图2可知，整个检索过程中搜索这一步骤非常重要，可以说，用户能否准确地获取所需的信息，搜索引擎起到关键性作用。实际搜索引擎的原理，可以看作3步：从互联网上抓取网页建立索引数据库在索引数据库中搜索排序。从互联网上抓取网页：利用能够从互联网上自动收集网页的Spider系统程序，自动访问互联网，并沿着任何网页中的所有URL链接到其它网页，重复该过程，并把链接过的所有网页收集回来。建立索引数据库：由分析索引系统程序对收集回来的网页进行分析，提取相关网页信息（包括网页所在URL、编码类型、页面内容包含的关键词、关键词位置、生成时间、大小、与其它网页的链接关系等），根据一定的相关度算法进行大量复杂计算，得到每一个网页针对页面内容以及超链中每一个关键词的相关度（或重要性），然后用这些相关信息建立网页索引数据库。在索引数据库中搜索排序：当用户输入关键词搜索后，由搜索系统程序从网页索引数据库中找到符合该关键词的所有相关网页，因为所有相关网页针对该关键词的相关度早已算好，所以只需按照现成的相关度数值排序，相关度越高，排名越靠前，最后由页面生成系统将搜索结果的链接地址和页面内容等内容组织起来返回给用户。
3.3网站地图设计
网站地图是为浏览者提供导航协助的重要方式之一，一般是以一个单独的页面显示整个网站导航的分布情况。在选择使用网站地图时，必须考虑网站主页设计风格和网站页面总数。如果网站主页在设计过程中已具备显示整个网站资源的功能，则可以选择不使用网站地图。如果网站地图包含太多链接，则人们浏览的时候容易迷失。因此，如果网站页面总数超过了100个，就需要挑选出最重要的页面。建议挑选下面这些页面放到网站地图中：①院、科室设置页面；②管理机构页面；③帮助页面；④位于转化路径上的所有关键页面；⑤访问量最大的前10个页面；⑥如果有站内搜索引擎，则挑选出从该搜索引擎出发点击次数最高的那些页面。
4结语
用户访问网站的根本目的是获取信息，导航的作用就是引导用户浏览和查找信息，导航的效率越高，用户就越可能对网站保持兴趣。网站导航是网站信息结构的体现，它们应该在网页加载时立刻被显示出来，这样用户就可以快速扫描导航选项，了解网站信息建构。在导航设计中要避免舍本逐末，为了单独追求视觉效果而采取动态导航，这样不仅导致导航加载速度缓慢，同时也影响了部分计算机应用能力较差的用户的操作。网站导航是技术与思想的结合体，既要利用先进的计算机技术，又要通过网站整理信息资源，并服务于用户。从技术角度看，网站导航是为了防止用户在网络空间“迷航”，防止迷航的方法包括导游线路、网站地图、搜索/查询、人工智能等，这些技术适合
不同类型和规模的网络信息。从上述的调查分析来看，在网站地图和搜索引擎方面，导航技术还有待发展。妇幼保健院网站应密切关注相关新技术的发展，综合应用各种技术方法进行网站导航建设。本文对导航设计提出几点策略，只是从理论上给予建议，而未能从技术上提出具体操作。导航系统在妇幼医院网站建设中扮演着重要角色，其设计和开发具有一定的特点和规范，但是没有固定、绝对的范式。随着妇幼医院网站开发相关理念、技术的深入发展，导航系统的设计必将朝着标准化和智能化方向发展。
参考文献参考文献：
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[3]王海娟.浅谈图书馆网站导航[J].情报科学，2003，21（7）：782.
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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.
关键词： 全向；定向；方位；综合导航；模拟器
Key words： omni-directional；directional；azimuth；integrated navigation；simulator
中图分类号：TN967.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）18-0204-03
0 引言
飞机在飞行中必须按照规定的航线进行飞行，但由机飞行速度快、航程远，长时间飞行时可能偏离预定航线，因此需要对其飞行轨迹进行引导校正，这一过程称为导航。导航通常分为两类：自主式导航和非自主式导航。机载综合导航系统作为一种非自主式导航，较自主导航存在着不会因为随着导航时间的增加，导航误差逐渐增大的优势，从而被现有飞机广泛采用。随着近年来，飞机飞行速度的不断提升，对飞机在导航过程中的定位精度要求也越来越高，这就要求综合导航系统提供非常可靠的方位信息，使飞机的安全和武器系统精度有更可靠的保证。
因此，如何方便、快捷对综合导航系统中定位系统的工作情况做出准确而又全面的检测，显得尤为重要。我们设计了综合导航系统方位信号模拟器，能够在不移动机载综合导航系统的情况下，快速完成对综合导航系统中定位系统的全方位检测。
1 综合导航系统方位测量的原理分析
综合导航系统的导航定位是通过测量飞机相对于处于已知位置的地面台距离和方位角来确定的。其中，距离测量采用“询问/回答”双程测距原理，即从飞机上连续不断的发射出询问脉冲，地面台在收到询问脉冲后，发射同样间隔的回答脉冲，在飞机上把收到回答脉冲的时间与询问脉冲的时间相比较，得出脉冲电波在空间传播的时间，从而得到飞机到地面台的距离，其原理相对较为简单。而方位角的测量可由全向工作方式或定向工作方式来完成。下面分别介绍在这两种工作方式下方位测量的原理：
1.1 全向工作方式下方位测量的原理分析
综合导航系统在全向工作方式下，通过地面台的基准方位发射机和可变方位发射机在同一载频信道上发射两种信号：一种是由基准方位发射机通过无方向性天线发射“35”、“36”基准方位脉冲信号；另一种是由可变方位发射机通过定向天线提供平稳的高频连续可变方位信号。
在地面台天线轴上，装有“35”、“36”基准信号磁电传感器，天线旋转的频率被严格地稳定在100转/分。天线每旋转一周，35个基准“35”和36个基准“36”信号从传感器加载到基准方位信号发射机，把基准脉冲变成编码的双脉冲，编码脉冲调制发射机通过全向天线向空中辐射“35”、“36”基准方位信号，由于发射“35”、“36”基准方位信号的全向天线与发射可变方位信号的定向天线旋转同步，天线每旋转一周，“35”、“36”基准信号只有一次重合机会，调整“35”、“36”基准信号传感器的位置，使其正好在天线指“北”时重合，即方位天线方向轴线与地理北方向重合，该重合点形成的频率等于166Hz、周期为600ms的“北”信号。当综合导航系统通过天线-馈线系统接收到“北”信号时，该时刻可用来作为方位角计算的起始时刻t0。
而另一路可变方位信号发射机经旋转的水平内具有强方向性的抛物面天线发射一对连体双钟形射频脉冲信号，且该天线旋转的频率也为100转/分，该信号只在定向天线发射至飞机上才能被接收到，即定向天线每转动一周，机载设备只接收到一次信号。测得定向天线所发射的可变方位信号到飞机上的时刻为t1，根据（t1-t0）这个时间差，利用综合导航系统中测量部件的测量电路进行串行二进制码，并将其转换为电压，驱动飞机上的方位指示器显示对应的方位值。
1.2 定向工作方式下方位测量的原理分析
在定向工作方式下，地面台仍然通过基准方位发射机和可变方位发射机，在同一载频信道上发射“35”、“36”基准方位脉冲信号和可变方位信号来确定方位信息。但与全向工作方式不同的是：只有当可变方位发射机以100转/分的速度旋转时所形成的电磁场辐射到飞机时，综合导航系统才能接收到基准方位信号。因此，综合导航系统不能接收到“35”、“36”基准信号的全部脉冲，同时，只要飞机不处在地面台正北位置，就无法在其工作过程中，接收到地面台在起始时刻t0发出的“北”信号。
但是由基准方位发射机在一周内发出的两个“35”、“36”基准信号存在一定的时间间隔ΔT，而且当飞机相对于地面台处于不同方位时，接收到的ΔT也不相同。那么，通过测量时间间隔ΔT，就可以推算出发出的“北”信号的起始时刻t0。其相互关系如下：
如图1所示，假设综合导航系统收到“36”基准信号的时刻为t36，间隔ΔT后收到“35”基准信号，由于已知ω = 100转/min，那么：
f35=35次/转*100转/min=3500次/min=（3500/60）Hz≈58.33Hz
f36=36次/转* 100转/min=3600次/min=60.00Hz
根据f35、f36可以得出：
T35=1/f35=（60/3500）s T36=1/f36=（1/60）s
T=1/ω=0.01min/转=0.6s/转
由于t36是收到“36”基准信号的时刻，而每个“36”基准信号之间的角度间隔为10°，那么从发出“北”基准信号后到发出第一个“36”基准信号的时间间隔为（10°/360°）×0.6s。由此可得：
起始时刻t0=t36-[ΔT/（T35-T36）]×[（10°/360°）×0.6s]≈t36-35×ΔT
尽管在定向工作方式下，综合导航系统未接收到地面台发出“北”信号的起始时刻t0，但其通过分别接收到“35”、“36”基准信号的时间，通过上述公式也可以得到起始时刻t0。这样，在地面台旋转一周时，在综合导航系统仅收到三个信号的情况下，同样可以测得飞机的方位。
2 方位模拟器的设计
综合导航系统在地面进行检测时，由于受到场地的限制，无法使综合导航系统不断相对于地面台形成所需要的测量方位，所以在地面检测过程中，就无法直接使用原地面台对综合导航系统进行检测。为了达到快速全方位检测的目的，就需要对原地面台的信号发射方式和发射频率做出调整，以满足综合导航系统在地面全方位的检测。下面分别给出在全向和定向两种工作方式下，根据综合导航系统在实际飞行过程中收到的“35”、“36”基准信号和可变方位信号作为参考，设计出的方位模拟器的工作原理。
2.1 全向工作方式下方位模拟器的设计
根据相关技术规范的要求，要求地面台方位模拟器，应该模拟产生使综合导航系统相对于地面台分别处于30°、60°、…360°等12个检测方位的信号，观察综合导航系统中的方位指示器是否能够正确指示，进而判断综合导航系统中方位系统工作是否正常。
根据全向工作方式下，对综合导航系统在地面台旋转一周所收到的信号进行分析可知，地面台发出两个“35”、“36”基准信号主要作用是向综合导航系统提供接收到“北”向基准信号的时刻，由于基准信号的全向性，地面台方位模拟器发出的两个“35”、“36”基准信号完全可以与实际地面台发出的两个“35”、“36”基准信号相同。但由于由可变方位发射机发出的定向信号是定向的，为了使综合导航系统中的方位指示器指示所需要的检测角度，应始终将方位发射机对准被测的综合导航系统，并根据检测角度，调整其发射方位信号的时间。其相互关系如下：
由于天线旋转一周的时间为0.6s，假设发出的“北”信号的起始时刻t0，需要方位指示器指示的角度为A°，那么方位信号发射的时间应该为：
t方位=t0+（A°/360°）×0.6s≈t0+A×0.00166667s
2.2 定向工作方式下方位模拟器的设计
根据综合导航系统处于定向工作状态下的工作原理可知，综合导航系统在地面台旋转一周所收到的信号仅有三个信号，分别为一个“35”基准信号、一个“36”基准信号以及一个方位信号。但是在地面模拟的过程中，当可变方位发射机所形成的电磁场始终辐射到机载综合导航设备时，综合导航系统即便处于定向工作方式下，但对于“35”、“36”基准信号始终处于接收状态。若“35”、“36”基准信号仍按照原有的旋转一周分别发射35和36个信号的情况下，是无法完成综合导航系统在定向工作方式下的方位检测。
因此，为了使综合导航系统中方位指示器正确指示检测角度，不但要调整可变方位发射机的发射时间，而且对于“35”、“36”基准信号的发射频率和时间进行调整，使“35”、“36”基准信号在天线旋转一周只发射一次信号，且其发射时间的相互关系应满足如下关系：
设定“北”信号的起始时刻t0，需要方位指示器指示的角度为A°，那么“35”、“36”基准信号以及方位信号发射的时间应该为：
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 实验验证
通过上述的阐述，运用数字频率合成技术和时序电路，设计出了一种便携式综合导航系统方位模拟器，并对综合导航系统在全向和定向工作方式下进行了检测，相关数据见表1和表2。
通过测量数据可以发现，根据上述设计思路制作出的地面台模拟器，完全能够满足综合导航系统中方位系统的地面检测需要。
3 结束语
采用上述设计思路制作的地面模拟器，在综合导航系统检测过程中，不但操作简便，而且在信息传输过程中不易受到干扰因素的影响，稳定性高。由于其体积较小，便于携带，能够在各种复杂条件下，快速完成对综合导航系统中方位系统的检测，从而确保了飞机在飞行过程中的定位精度。
参考文献：
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[4]屠良尧，李海涛.数字信号处理与VXI自动化测试技术[M].国防工业出版社，2000.
关键词：罗兰-C导航系统，地面台站，信号模拟器，GPIB接口，FPGA，DSP
1引言
随着“长河二号”工程的全面投入运行，罗兰-C远程无线电导航系统地面台链已有效覆盖中国东、南部沿海及内陆领域[1]，航空型罗兰-C导航系统接收设备已实现了国产化[2][3]。目前在国内，罗兰-C导航系统除了已普遍应用于海上舰船导航定位外，还开始广泛应用于空中飞机航线导航、终端导航和非精密进近引导。罗兰-C导航系统在航空领域的应用，丰富了飞机导航引导手段。
罗兰-C导航系统机载设备在机务内场进行定检测试时，需要罗兰-C系统地面台站信号模拟器提供专用的测试信号。特别是在自动测试系统（ATE）平台上对罗兰-C系统机载设备进行定检测试时，还需要罗兰-C系统信号模拟器要具有程控操作功能。
依据在ATE系统测试平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾传统手动测试环境的使用要求，笔者研制了一种既可通过GPIB接口进行程控操作，又可通过控制面板手动操作的罗兰-C系统地面台站信号模拟器。
2设计思路
2.1功能和适应性考虑
根据在ATE 系统平台上对罗兰-C系统机载设备进行自动定检测试时的功能需求，同时兼顾考虑传统手动测试环境下的使用要求，要求罗兰-C系统地面台站信号模拟器应能模拟产生罗兰-C地面台站信号，以与其它测量仪器配合使用，完成航空型和航海型罗兰-C接收机的时差精度、台站锁定时间、台站跟踪等性能指标的程控自动检测和手动人工检测。具体功能如下：
(1) 可模拟产生不同时差的任意一组罗兰-C台链的主、副台工作信号；
(2) 具有同轴电缆信号和天线射频信号两种罗兰—C台链主、副台模拟信号输出形式；
(3) 具有运用GPIB总线程控设置罗兰-C台链主、副台组重复间隔（又称为“组重复周期”，GRI）和主、副台时差1（TD1）、时差2（TD2）数值和模拟信号输出幅度等数值功能；
(4) 具有通过GPIB总线与ATE系统主控计算机之间的通信功能；
(5) 具有运用控制面板人工设置罗兰—C台链主、副台GRI、TD1、TD2数值和模拟信号输出幅度等数值功能；
(6) 具有自检测功能。
2.2主要设计指标
依据功能需求定位，确定罗兰-C系统地面台站信号模拟器设计指标如下：
（1）射频输出信号频率范围：90～110kHz
（2）罗兰—C台链GRI值可调范围：40.00～99.99ms
分辨率：0.01 ms
（3）罗兰—C台链主台与两副台间时差TD1（SA）、TD2（SB）值可调范围：11000.00～99999.99µs
分辨率： 0.01 µs（10ns）
（4）同轴电缆输出模拟信号数据：特性阻抗50Ω
衰减量可调范围0～60dB
分辨率1 dB
精度±0.1 dB
（5）程控接口标准：GPIB IEEE488.2总线形式
（6）工作电源：220V±10%、50Hz
（7）连续工作能力：8h
（8）平均故障间隔时间（MTBF）：>1000h
（9）工作温度：-10～+45ºC
（10）结构及外型尺寸：3U标准机箱（高：3U，宽：420mm，深：≦600mm）
3 板级电路工作原理
罗兰—C系统地面台站信号模拟器采用模块化结构设计思想，整个模拟器硬件由GPIB程控接口及逻辑控制板、罗兰-C系统地面台站模拟信号产生板、天线信号驱动板、频率基准板、电源板和人工操作控制面板等6块功能组件板组成，如图1所示。
【关键词】GPS 数据格式 设计 踏勘
随着物探作业施工区域逐渐向城区、厂矿密集区、大山区深入，对地震踏勘及设计要求也越来越高。手持GPS以全天候、高精度、成本低、操作简单、高效益等显著特点，给定位提供了极大的方便，越来越多的应用到地震采集踏勘至设计各个环节，大大提高了踏勘精度及效率，成为地震勘探野外采集作业中必不可少的辅助定位工具。
本文就GPS数据格式、定位精度、数据采集及交换进行了介绍，结合地理信息软件Goggle Earth、Global Mapper、MapSend Lite等地理信息软件，介绍了在地震采集系统中设计及踏勘中的应用。
1 GPS接收终端简介
1.1 便携式手持终端简介
在野外工作中，性价比较高便携式GPS接收终端大体上有Garmin、Explorist、Venture 、劳伦斯等机型，根据价位高低及功能多少分为三个层次的产品。
基本机型：有Garmin Legend H、eXplorits600等机型，目前应用面较广，也是普通用户大规模使用的普及机型。中高端机型：eXplorits510、Garmin Vista C 蜂彩、GPS76C等。该类机型代表市场发展的主流方向。电子地图数据较为详细，亦配备内置电子罗盘和气压高度计，避免了屏蔽后的方位指向困难，也在一定程度上缓解了GPS 测高不准的问题。
随着信息技术的进步与发展，SD扩展卡渐渐应用到手持导航仪中，卡容量从最初的64MB 扩展到现在的8GB，使人们可以随心所欲地存储MapSend格式的详细地图数据。
1.2 eXplorist600手持终端简介
1.2.1 性能简介
eXplorist序列机型是地震勘探野外作业目前应用较为广泛的便携式机型之一，它有如下特点：（1）TrueFix技术，精确度更高，改正精度达到3m以内；（2）SD扩充卡：支持SD卡 扩展内存，可实现航点、航线、航迹无限存储；（3）内置地图；（4）航迹：可存储3～5条航迹，每条航迹可包含2000个航迹点；（5）超大显示屏：超大显示屏可以清晰的看到GPS数据信息，eXplorist510配有高清晰度彩色触摸显示屏。
1.2.2 功能简介
eXplorist600手持GPS提供3种基本导航功能。（1）航点导航。用航点导航到地图上某点的直接路径，通过点导航模式，就可以根据手持机导航信息提示，寻找到坐标点。根据需要，还可以设置其他数据项在显示屏上，比如方位、时间、速度、坐标等。（2）航线导航。将测线定义为航线，包括定义航线附近的各种路标，用于测线导行。（3）航迹导航。通过对行进过的路线进行存储，可以在再次行进时重复原有的路线，或利用航迹返回功能沿原路返回到起点。这一功能在物探施工中非常有用，先期踏勘的班组把航迹存储起来，然后把GPS交给其他后续班组，后续班组利用航迹，直接导航到已设定的激发或接收物理点位上。如果在施工中迷失方向，还可以利用这一功能，根据已存储的航迹原路返回。
2 eXplorist手持机数据格式
2.1 数据类型
航点（Waypoint）：用于记录地图上的某个点的位置，可以存储坐标（经纬度）、注解、点标识等其它信息。航迹（Track）：一段运动轨迹，由很多个点组成，一般的GPS内部可以存几百个到几千个。Track的生成算法比较重要，好的算法记录点少而且描述精确。航线（Route）：手工或自动生成的线路，一般由几十个点组成。
2.2 数据格式定义
GPX（ GPS Exchange Format ）是GPS数据的交换格式，是一种基于XML（Extensible Markup Language）的一种开发数据标准，编码采用UTH-8 Unicode格式，分别以XML标签的形式记录文件基本格式、航点、航迹、航线等信息。目前GPX在GPS 数据格式转换、制图等方面支持上百种应用软件和网络服务，成为GPS接收机、桌面软件、移动设备软件以及基于网络服务的数据转换的标准格式（见表1）。
GPX 数据格式仅支持WGS-84 经纬度坐标（格式为DDD.dddddddddb）。如果已知数据为其它坐标系数据， 需要转换为WGS-84经纬度格式的坐标。
表1 GPX数据交换格式属性
2.3 GPS数据交换
2.3.1 GPS手持机数据输入
GPX交换文件是一个XML文件，Mapsend Lite软件、Global Mapper软件可以直接读取，而eXplorist GPS手持机亦能通过MapSend Lite软件输入GPX数据。利用Global Mapper数据输入、输出功能可快速将原始数据转化为GPX数据。其过程是将原始数据转化为SPS数据，利用Global Mapper输出GPX数据，实现由MapSend Lite向GPS手持机写入GPX数据。
采用上述方法，可将测线、炮检点设计数据或踏勘路线利用Global Mapper转化为GPX格式后，利用MapSend Lite批量导入手持机，实现航点、航线数据的快速建立与查询。
2.3.2 GPS手持机数据输出
手持GPS 踏勘基础数据的航点坐标位置和测点坐标必须转换成KLsies、Mesa等地震勘探设计软件可以加载的格式（常见为平面坐标或SPS格式，见图1），才能用来实现地震勘探设计和图件的任意比例尺输出。手持机GPX格式数据输出，可利用Global Mapper自动投影转换功能，将GPX数据自动转化为采集设计软件通用格式。
图1 导航仪与设计数据转换流程
采用上述方法，可将野外踏勘时手持机记录的航点、航线数据输出为采集软件可识别格式，在采集软件中准确、直观显示踏勘路线、障碍物及干扰源位置，为地震设计提供准确、详细的基础资料。
3 GPS数据采集
3.1 参数设置
3.1.1 参考椭球-坐标系统设置
GPS 导航系统所提供的坐标属于WGS-84坐标系（经纬度坐标系），但地震采集常使用的坐标系属于高斯投影的1954年北京坐标系，即BJ-54坐标系。以下列出了WGS84坐标系与1954年北京坐标系及1980西安坐标系椭球参数（见表2）。
表2不同坐标系椭球参数
通过表看出，DA、DF针对某一坐标系统来说为固定参数， 北京54坐标系DA =-108、DF= 0.0000005；西安80坐标系DA=-3、DF=0。需要自己测算的参数主要为前3个（ DX、DY、DZ），一般称为三参数。三参数一般由控制网平差获取。
3.1.2 坐标投影设置
坐标格式的设定， 包括中央经线（即研究区域所处坐标带的中央经度值： E105°0 0′00″）投影比例（+1.0000000）、东西偏差（+5000000.0m） 和南北偏差（0.0m）。其次是坐标系统的设定，用研究区域的五个坐标转换参数加以设定。通过以上的坐标转换和参数设置，即可解决手持GPS的现地绝对定位问题。
3.2 测线及物理点导入、存储
利用MapSend Lite与eXplorist手持机的通讯功能，实现GPX数据的上传和下载。而Global Mapper有很强的数据接口功能，可将常用的测量数据、SPS数据快速转化为GPX数据，也能将GPX数据进行投影转化后上传至手持导行仪器。
在踏勘过程中，对特殊点如厂矿定位坐标，并添加备注信息。行径过程中记录设定航迹采用间隔20m-50m不等，记录大型障碍物边界。踏勘结束后，利用GPS手持机数据接口功能，将踏勘数据转化为设计基础数据。
3.3 GPS数据精度
GPS误差有多种因素引起，对GSP测量误差的影响最大的是地形因素（也就是多路径效应）、卫星信号强弱影响，GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的三维坐标，若只能收到3颗卫星的信号，它只能计算出二维坐标。使用中应注意以下几项降低误差：（1）尽量选择比较开阔的地方进行定位，防止信号被遮挡，保证有足够数量的卫星，（不少于4颗）用于定位解算。（2）尽量远离大功率的电子波发射装置，如电视台、电台、微波站、高于线及微波无线电信号传达通道等，防止电子信号对GPS信号的干扰；（3）尽量避免多路径反射误差，如远离大面积水域及大面积强反射装置；（4）保证稳定观测时间（建议4min以上，条件差的地方适当延长。）
4 eXplorist手持机应用
4.1 GPS导航仪在踏勘中的应用
4.1.1 精确踏勘测线，实现逐点到位
为尽可能的避开厂矿、水域、陡崖区域，施工前必须对工区进行踏勘（见图2）。将设计坐标、障碍物坐标转换为*.GPX 格式上装至手持GPS中，野外踏勘人员在现场马上就能知道障碍物所在位置的桩号以及障碍物所影响的测线长度和范围，做到精确踏勘，精细设计。
图2踏勘测线加载至手持机
4.1.2 GIS踏勘
利用手持GPS航点记录功能，可准确测定大型干扰源、特殊岩性位置，可以全面、准确地了解工区内厂矿等大型干扰区、地表岩性位置、的分布情况，为地震勘探设计提供有用的基础资料。图3是利用手持GPS 测定的某工区准确的大型干扰区分布图。
图3 踏勘中干扰源调查
4.1.3障碍物边界圈定
根据障碍物类型，可设定航迹记录长度，比较大的乡镇、村庄、厂矿、水库等，可将自动记录的航迹设定为20m，甚至更小，步行或车载绕障碍物一周，以便准确圈定大型障碍的禁炮范围，为地震勘探设计提供准确信息。图4是利用手持GPS 定位信息数据绘制的某工区精细的交通网络图和大型障碍禁炮范围图。
图4航迹圈定障碍边界
4.1.4 数据共享
利用个班组自动记录航迹，利用MapSend lite软件，定期将所有航迹数据进行合并，可将航迹绘制成工区交通网络图，并将合并的航迹文件转化为*.GPX文件上传至各个手持机，实现数据共享，避免重复踏勘造成人力、物力及时间浪费（见图5）。
图5 共享数据位置交通网络图
4.2 GPS导航仪在设计中的应用
4.2.1 转换提取手持GPS定位信息数据
GPS手持机的定位的航点、航线及航迹数据，可利用图6转换方法及流程，将定位数据转化为设计常用SPS文件、障碍物、干扰源等坐标文件，为设计提供基础数据文件。
图6干扰源、障碍物分布及测线设计
4.2.2 手持机与设计软件数据交换
手持GPS踏勘基础数据的航点坐标位置和测点坐标必须转换成地震勘探设计软件可以加载的格式如SPS、坐标文件（见图3），才能用来实现图件的任意比例尺输出和进行地震勘探设计。我们可以根据KLsies、绿山软件提供的外部数据接口格式将提取的GPS 数据进行相应的处理转换，整理成SPS文件、边界数据。
表3 GPX数据转化为采集设计软件数据
5 结语
GPS手持机携带灵活，便于操作，定位相对准确，数据接口方便，可为地震踏勘及设计提供相对准确的基础资料，提高踏勘、设计的准确性与效率，使设计更加科学合理，同时可降低地震勘探设计成本。
参考文献：
地球表面的磁场在不同地区是不同的,这种空间各异性构成了不同地理位置上的一种典型特征,并且地磁场包含地磁总场、地磁三分量、磁倾角、磁偏角及地磁梯度等丰富的特征参数[8],这些特征参数为地磁匹配导航提供丰富的匹配信息,从而获得精确的导航信息。地磁匹配导航,就是把预先规划好的航迹上某些点的地磁场特征量绘制成地磁基准图(或称参考图),存储在载体导航计算机中,当载体飞越匹配区时,由地磁场测量仪器实时测量出飞越点的地磁场特征量,并构成实时测量序列,与导航计算机中的地磁基准图进行匹配,即通过一定的地磁匹配算法估算出载体的坐标位置,从而修正惯导误差,以达到精确导航的目的[5]。这些地磁场特征量的参考值可以是根据地磁场模型计算出的理论值,也可以是预先实测的地磁场数据,其原理如图1所示。
2地磁匹配导航半实物仿真总体方案
匹配导航的半实物仿真,就是在地磁匹配地磁导航仿真回路中构建地磁场模拟器,以模拟载体飞越区域上空的磁场环境,并将地磁匹配导航中的关键部件———磁场测量仪器引入仿真回路中,进而通过半实物仿真试验,开展诸如载体磁场测量仪器的选型与配置、载体干扰磁场分析与补偿、地磁匹配算法性能分析等相关内容的研究。
2.1地磁匹配导航半实物仿真的工作原理及结构组成
对图1所示的地磁匹配导航进行半实物仿真,重点需要对载体飞越匹配区上空时的地磁场变化的实时测量过程进行仿真。由于在实验室环境下无法实现载体的真实运动,而磁场测量仪器安装于载体上随载体一起运动,故在实验室内模拟磁传感器所经历的地磁场环境即可,这可以通过地磁场模拟器实现。地磁场模拟器主要是复现磁场测量仪器与地磁场的相对运动,即将磁场测量仪器在地磁场中的运动转换为地磁场相对于磁场测量仪器的运动。图2所示为中国科学计量研究院设计的三维地磁场模拟器,其由3组亥姆霍兹线圈组成,通过在3组线圈中通入电流来模拟地磁场的3个分量。将磁场测量仪器与载体模型固连以模拟实际的载体磁测环境,根据载体的飞行速度、飞行方向、初始位置等飞行参数以及磁传感器的采样频率,从存储在仿真计算机中的地磁场数据库,即基准图中确定航迹上需要被模拟的点的磁场值,然后根据地磁场模拟装置的输入电流与输出磁场的关系,计算出产生被模拟地磁场所需的电流大小,利用时序控制其产生相应的磁场,使置于地磁场模拟器内部的磁场测量仪器敏感到,最后将磁场测量仪器测得的“实时图”与地磁基准图通过仿真计算机内部的匹配算法模块进行匹配解算,输出定位结果。这就是地磁匹配导航半实物仿真的工作原理。由此可见,模拟载体飞行航迹上地磁场变化的过程实质就是模拟地磁匹配导航中实时图的获取过程。这样,由地磁场数据库、地磁场模拟器、磁场测量仪器、仿真计算机、地磁匹配解算模块和载体模型就构成了地磁匹配导航半实物仿真的主要内容。典型的地磁匹配导航半实物仿真结构组成如图3所示。
2.2地磁匹配导航半实物仿真中的模型需求
出于经济、安全及可能性方面的考虑,需要借助于不同的模型对半实物仿真对象进行区别仿真,系统仿真中所用的模型主要分为物理模型和数学模型两大类[4]。针对地磁匹配导航的半实物仿真主要是在实验室条件下对地磁匹配的过程进行模拟仿真,从地磁匹配导航半实物仿真的原理可知,需要建立地磁场数据库模型和地磁场环境模型。地磁场数据库模型是地磁匹配导航半实物仿真的基础,为地磁场模拟器提供数据驱动。地磁场数据库模型是空间位置与地磁场值的对应关系,可以采用预先计算并存储于实时仿真计算机中的数学模型加以实现。地磁场环境模型是提高地磁匹配导航半实物仿真逼真度的关键因素,为磁场测量仪器提供较为真实的地磁场背景。磁场测量仪器敏感地磁场环境模型产生的时序变化磁场,完成地磁场实时测量,为地磁匹配解算模块提供用于匹配解算的实时测量数据。地磁场环境模型可以采用电流与磁场的物理关系建立相应的物理模型加以实现[9],配合载体模型或载体上的设备模型,可以实现一种更为真实的载体磁测环境。
3地磁匹配导航半实物仿真关键技术分析
3.1地磁场数据库源数据获取技术
高精度、高分辨率的地磁场数据库源数据的获取是地磁场环境仿真技术的基础。地磁场矢量在地理坐标系下可以分解为7个特征量,分别为北向强度分量,东向强度分量,垂直强度分量,水平强度分量,总磁场强度,磁倾角和磁偏角,如图4所示,还有梯度、梯度张量等多个衍生特征量。由于各特征量自身随时间变化程度不同,以及其受地磁场测量仪器和测量环境的影响不同,并非所有的特征量都适用于地磁匹配导航。最优特征量的选取准则表明[10],总磁场强度F是最优匹配特征量,它在空间上变化剧烈,能够提供实现精确定位导航所需要的信息量,测量精度高,工程实现性好,利用三轴磁力仪可望获得载体干扰磁场的高精度补偿[11],因此在工程实际中,总磁场强度F数据库的获取尤为重要。地磁场数据库中的基础数据来源有两种:-一是利用地磁场模型解算预选区域的地磁场数据;二是对预选区域的地磁场进行实际测量。目前常用的地磁场模型有IGRF、WMM以及EMM等[8,12],通过对模型涵盖区域内的任意位置的地磁场进行解算,从而获得预选区域的地磁场数据,其精度和分辨率较低,而地磁匹配导航算法的精度、可靠性、抗干扰能力、对地磁场环境的适应能力等性能指标都需要开展大量的仿真试验进行分析和验证,因此需要在半实物仿真中尽可能多地模拟具有不同空间分布特征的地磁场环境,而利用模型获取大量的地磁场数据是最有可能、最为便捷的途径[13]。通过对载体经过的实际飞行区域进行地磁场的实际测量,利用所得到的高精度、大密度的离散测量点地磁场数据,采用克里格法、径向基函数法等插值方法进行插值[14],可以获得精度和分辨率更高的地磁场数据,从而通过具有更高可信度的半实物仿真试验确定实际飞行中该区域的匹配策略和航迹规划。
3.2干扰磁场补偿技术
地磁匹配导航能否实现高精度定位,其中一个重要方面取决于能否在载体磁场干扰下实现地磁场的实时精确测量。载体结构组成中的金属壳体、电子装置、电控设备、随动部件、发动机等,均在其周围空间产生极其复杂的干扰磁场,这些干扰磁场会叠加在地磁场信号上,严重影响地磁场的高精度测量。如何从磁测结果中将干扰磁场剥离出去,还原出真实的地磁场是地磁匹配导航半实物仿真研究中的一个关键问题。载体干扰磁场按其特性可以分为固定磁场、感应磁场、随机磁场等[11]。固定磁场由载体上本身的铁磁性物质的剩磁产生,其在短时间内不随时间的变化而变化;感应磁场由载体上的软磁性材料被地磁场磁化而产生,其大小与引起它的外加磁场成正比;随机磁场与载体上的内部的电流回路、电子设备等产生的漏磁和航行中载体切割磁力线而产生的涡流磁场相关,其大部分为高频磁场,可以通过滤波或对干扰源进行屏蔽等方法加以消除,且涡流磁场本身就比较小。故在考虑载体干扰磁场中主要需要分析固定磁场和感应磁场造成的干扰。针对载体干扰磁场补偿方法,一般有两种[11,15]:一是采用消磁线圈对载体进行消磁的方法;二是建立载体干扰磁场模型,利用模型来修正磁测数据中的干扰磁场成分。前一种方法称为“硬补偿”,采用的是物理消磁方法,缺点是消磁线圈是对干扰磁场的总体特征进行补偿,无法做到对磁测仪器位置点处的精确补偿,且消磁线圈不易在载体上安装。后一种方法称为“软补偿”,通过建立精确的载体干扰磁场补偿模型,可以计算载体上任一点处的干扰磁场,然后进行补偿计算,工程上容易实现。目前,建立补偿模型的方法主要有自差补偿法、椭圆拟合法、无迹Kalman滤波(UKF)法等[16-18]。自差补偿法计算简单,在航海航空领域得到广泛应用,但只是对航向角进行补偿,不能对地磁场的矢量信息进行补偿,且其补偿精度低,不能满足高精度的地磁匹配导航;椭圆拟合法利用测量值拟合出一个椭圆,根据椭圆的中心点、长轴和短轴这些参数与载体磁场系数之间的关系来获得载体磁场各参数,这种算法比较复杂,限制了其在实际中的应用;UKF虽然可以对载体干扰磁场进行实时补偿,但是如果初始参数选择不当,会造成滤波发散。可见,现阶段对载体干扰磁场的补偿模型方法还有待进一步研究。通过在半实物仿真系统中引入等比例缩小的载体模型,可以对干扰磁场补偿模型进行有效的验证和评估。
3.3地磁场环境仿真技术
载体实际飞行过程中,其航迹上的地磁场是不断变化的,如何在室内条件下对载体航迹上变化的地磁场进行仿真,是地磁匹配导航半实物仿真研究的主要内容。地磁场是一个弱磁场,建筑物内含有的磁性物质会对周围空间的地磁场产生干扰,而且实验室内的各种电器设备自身的磁性物质以及加电工作时的激励电流都会产生干扰磁场,这些因素都会干扰磁场模拟装置产生的均匀磁场。因此,需要采用可行的方法将磁场模拟装置周围空间的磁场屏蔽掉,形成一个无磁的环境,建立零磁空间是一个较为可行的解决方案。零磁空间的建立有两种方法[19]:一是在磁场模拟装置外再建立一个更大的磁场产生装置,通过产生与周围磁场方向相反、大小相等的磁场来动态补偿环境磁场,如图5所示,的三维亥姆霍兹线圈用于动态补偿环境磁场;二是采用高磁导率材料建立一个磁屏蔽空间,利用高磁导率材料外壳减小外部低频磁场对内部空间的影响,如图6所示,由5层坡莫合金建立的磁屏蔽筒以屏蔽外界磁场的干扰。前一种方法需要两台磁场测量仪器,一台用于测量环境磁场的变化以得到磁场变化值,进而进行动态补偿,另外一台用于测量磁场模拟器产生的磁场,且必须保证两台磁测仪器所处的背景磁场相同,工程实现比较复杂。后一种方法通过硬件材料进行物理隔离,虽然无法做到绝对零磁空间,但可以把磁屏蔽空间中的剩磁作为磁场测量仪器的零漂予以考虑,工程实现较为容易。对地磁场环境进行仿真,主要是用物理模拟的方法产生满足要求的磁场。从电磁学理论中的毕奥-萨法尔定律可知,导线中的电流会在导线周围空间产生磁场,磁场方向与电流方向满足右手定则。由此,可以考虑采用通电线圈的方法产生磁场,磁场的方向和大小由线圈中电流的方向和大小决定。考虑到地磁场在较小范围内是一个均匀场,仿真中利用螺线管线圈或亥姆霍兹线圈可以产生均匀磁场的特点,通过设计线圈的半径来控制均匀磁场的范围。考虑到磁场仿真的精度,作为能量驱动的电流源,其调节控制精度至关重要,现阶段,电流源的调节精度能达到μA级,且稳定度高[20],通过使用高精度高稳定度的电流源来实现高精度的磁场仿真。地磁场具有空间各异性,地磁匹配的定位精度与所在区域的地磁场特性紧密相关,在某些区域并不适合进行地磁匹配导航,即地磁匹配只能在特定区域内进行。所以为了保证地磁匹配精度,可以把标准差、粗糙度、熵和相关距离等概念应用到数字地磁图,作为度量地磁图特征的参数,根据这些参数对预选区域进行评价,从而选出若干个一定大小、空间连续分布的匹配区,使得地磁场信息量在这些区域内相对显著,更易实现地磁匹配[21-22]。在预选区域内选取出一系列匹配区后,还需要在基准图和匹配区共同构成的搜索空间内,根据粒子群算法、量子遗传算法等智能优化算法寻找出一条或者若干条能够完成飞行任务、且满足威胁规避和飞行器机动性能约束等条件的最优航线,即航迹规划[23-24]。最后,根据生成磁场与线圈电流之间的数学关系,计算出航迹上的磁场值所对应的电流值,再将电流通入线圈产生对应的磁场,这样就可以模拟载体飞行航迹上的地磁场环境。
3.4地磁匹配算法
地磁匹配最终的目的是要实现导航定位,因此地磁匹配算法是地磁匹配导航的核心技术,算法的优劣对导航定位的精度、可靠性具有举足轻重的作用。现阶段对匹配算法的研究较多,基本上是地形匹配导航技术的移植,采用的算法主要有ICP(ICCP)和MAGCOM两种[5]。前一种方法基于几何学原理,对最近点进行迭代运算,用最小方差估计的方法,通过计算测量点与真实位置点之间的刚性变换(包括旋转和平移),经过多次迭代,使得两弧之间的量测距离不断减小,从而得到最优估计航迹,但是该算法实现的是均方误差指标局部最小,若初始偏差太大,最近点的计算很容易落入目标函数的极小值点,导致匹配结果不理想,且算法的抗干扰能力差,这成为限制该算法在地磁匹配工程中应用的瓶颈[25-26]。后一种方法基于相关分析原理,利用航迹曲线与数字地磁图进行配准,由于算法采用全局搜索,因而理论上可以得到全局最优解;但是如果搜索区域太大会影响算法的实时性,且由于该算法限制航迹形状与INS指示航迹平行[27],这就要求惯导的航向测量误差要尽量小,这对长时间飞行的载体的惯导系统提出了更高的要求。由于地磁场具有多个匹配特征量的特点,选用多个地磁场特征量,以多目标最优问题求解地磁场的匹配定位,可以有效地减少全局匹配定位误差,提高算法的抗干扰能力[28];对于单一匹配算法的缺陷,还可以采取组合匹配算法实现算法之间的互补,如MAGCOM和ICCP组合匹配、ICP和Kalman滤波相结合的方法等[29-30]。
4结束语
关键词：体声波滤波器；氮化铝材料；梅森模型；北斗导航系统
中图分类号：TU85 文献标识码：A
随着无线通信技术的发展，通信设备对频带的需求日益激增，宽频带通信已经逐渐被碎片化的窄带通信所代替，较小的带宽对滤波器的漂移和滚降提出了更高的要求。同时，随着通信电子类产品微型化、集成化的发展趋势，传统滤波器滤的应用已受到体积的制约。作为曾经大规模应用的声表面波滤波器，其制作工艺和材料决定了它功率低且无法与半导体衬底集成，制约了通讯产品的微型化进程。薄膜体声波谐振器（FBAR）自1965年研制成功以来，它的高频率、高功率容量、低功耗与微型化的体积逐渐受到人们的关注。2000年，安捷伦公司研制成功基于AlN的FBAR双工器，一举占领美国双工器市场，FBAR成为滤波器行业性的热点。
本文采用AlN薄膜为主要材料。通过ADS仿真软件对电极层、压电层、衬底层进行建模和联合仿真。成功设计出适用于北斗二代卫星导航系统B1频点的前端滤波器。通过对衬底厚度和串并联单元数进行优化，最终得到的仿真结果为频带范围1550MHz～1570MHz，带外抑制60dB，插损4.3dB，满足的既定的设计要求。
1 FBAR谐振器结构与工作原理
FBAR谐振器整体结构一般有膜安装方式（MMR）、固态安装方式（SMR）与空气隙安装方式（AGR）。膜安装方式谐振器通过腐蚀底层衬底层形成，材料利用率低，同时压电材料与衬底接触面积小，因此容易脱落。固态安装方式谐振器采用布拉格反射层形成，其接触面积在三者之中最大，但制作周期同样较大，不利于大规模生产。空气隙安装方式的性能与成本介于两者之间。综合考虑，本文采用空气隙型滤波器作为仿真对象。
图1是空气隙型滤波器结构图，它由上下电极层、压电层、支撑层、Si衬底层组成，在支撑层与Si衬底层之间通过刻蚀技术形成空气隙。
对于压电材料，我们可以通过一维梅森公式建立其等效模型。对于压电层的阻抗，如公式（1）～（4）所示：
（1）
（2）
（3）
（4）
其中为电场的角频率；为压电层的介质电容；为压电材料的机电耦合系数，其数值的大小决定了滤波器的带宽，、和分别代表压电材料的压电系数、弹性强度和介电常数。为压电薄膜的波矢量，代表压电层密度。为从压电层上表面向上看时的归一化声学阻抗；为从压电层下表面向下看时的归一化声学阻抗，表示压电层的厚度。
对于北斗卫星导航系统，其B1频点为1561.098Mhz，而与之临近的GPS的L1频段为1575.42MHz，频点相距仅14.4MHz，这就要求前端滤波器具有窄频带和快速滚降的特点，通过调整FBAR谐振器的压电层、电极层与支撑层厚度总能使串联谐振器的串联谐振频率落在L1频段；同时为了保证阻抗最小值在北斗B1频点附近，需要在允许的范围内减薄压电层的厚度。
2体声波滤波器建模
对FBAR滤波器的建模可以基于声学层和电学层。分别称为FBAR滤波器的Mason模型和MBVD模型。为了较为方便的对各层参数进行调整，本文对各层建立了Mason模型，采用一维声学压电方程对各层进行描述。
声波由材料至空气面能够发生全反射，因此对各层按上电极、压电层、下电极和支撑层的顺序进行串联，如图2所示。其中压电层3、4端口为电学接口，可以采用散射参数对系统进行测量。
采用双端口网络仿真时，系统的S参数与阻抗特性参照公式5。
（5）
其中为谐振器的S参数。为电学层的特性阻抗，一般取50欧姆，可得阻抗特性如图3所示。
考虑到设计对快速滚降的需求，本文采用梯形滤波器进行多级仿真。同时对于这种连接方式，并通过增加串并联单元数量提高滤波器性能。根据滤波器中心频率，可以计算出串、并联谐振器的初始频率，从而获得谐振器的初始结构参数，如表1所示。
图4为三级滤波器串联获得的S参数仿真曲线，可以看到，初始通带范围为1.55GHz～1.57GHz，通带插损3.1dB，带外抑制达到48.8dB。窄通带范围能够很好的抑制GPS信号的干扰。
结语
本文以性能优异的AlN材料为基础，通过ADS仿真设计出了符合北斗B1频段的滤波器。其快速滚降和带外抑制能力能够很好的滤除带外干扰。同时在制备的过程中应注意提高工艺，减少寄生频率，使生产成品能够达到预期效果。
参考文献
[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
关键词：老年用户 需求 导航仪设计
中图分类号：J042
文献标识码：A
文章编号：1003-0069（2015）09-0020-02
随着老龄化社会结构的发展，老年用户的消费潜力不断增强。他们曾参与过人类历史上重大的第三次科技革命，亲身体会过生活与科技的紧密联系，而在这个信息时代里，随着电脑出现、网络普及、数码产品广泛运用，老年人的衣、食、住、行都在不断与数字打交道，现代化产品设计中缺乏的人性关怀使他们与社会之间出现了数字代沟。
1新型社会条件下老年人的生活形态
相比于以人为中心的设计以活动为中心的设计是更好的一种方法。活动都是和人相关的，所以那些支持活动的系统必然也能很好地支持从事这些活动的人。因此，了解新型社会条件下老年人的生活形态有助于明确设计的取向和定位。
社会对老年人的关注度不断提高，大部分老年人对现有生活很满足。在这个数字年代，他们用自己的生活方式与外界环境保持接触，大部分老人都很健康，能独立生活，他们对生活辅助用品的需求很突出。尽管闲暇时间很多，过多的空闲时间却常常使他们产生抑郁或焦躁的情绪，他们更迫切地需要更多丰富的活动来填充自己的精神生活，时刻调整状态以适应环境的变化，保持身心健康。
随着生活水平的提高，老年人的出行活动在增加，消费潜力在不断增强，大部分老年人每年都要外出旅游。在科技高速发展的今天，城市交通复杂化日益加剧，交通系统越来越依靠数字定位，即使在福利健全的社会，人们的出行安全仍面临着严峻的考验。目前，国内老年产业并不发达，老年人有很强的消费需求，但市场却无法满足，他们需要适合他们的产品作为辅助来独立进行出行活动。
2导航仪设计与老年人需求的关联性
社会城市圈生活节奏日益加快，老年人的活动圈已不仅仅在家，为维持正常的社交活动，出行问题随之而来。目前大部分老年产品设计重点放在保健和医疗设施方面，市场已远远不能满足老年人的需求。
2.1生理需求
该年龄阶段的人群，生理特征发生极大的变化，生理机能开始下降，各个系统逐渐退化，行为特征明显，他们对生活的需求也不断变化。老年人的生活环境和特征变化决定了他们活动的障碍，方向感退化是导致他们识路难的关键原因。面对纵横交错的道路，很多老年人对方向失去判断力，针对老年用户的导航仪设计则是对老年人思维能力的再延伸，弥补他们自身的缺陷，延缓各个系统及器官的衰老。随着老年人出行机会的增多，导航仪的开发与设计呈现出很好的市场前景和必要性。
2.2心理需求
无论是生活背景的差别、际遇或是个性的迥异，同一年龄阶段的老人都会有相同的心理特征。容貌异样和身体萎缩使他们表现出亚健康的心理状态，性格也出现较大转变。随着身体机能老化，老年人较容易情绪化，适应周围变化的能力降低。充分考虑老年用户需求的导航仪能够有效解决老年人社交活动中的识路难问题，通过附加功能的方式提升老年用户的生活品质，使他们在满足基本识路需求的基础上实现自我价值，减少内心的空虚感和孤寂感，满足感知、情绪与精神等更高层次的需求。
3老年用户导航仪设计的基本原则
产品设计与生活有着潜在的联系，而老年人习惯于被动接受生活里由于产品设计而造成的问题。作为设计人员，真正从老年用户需求的角度做导航仪的设计需要熟练把握和运用基本设计原则。
3.1功能实用且性价比高
老年人有自己独特的消费模式，他们的消费行为比较理性，与其他年龄阶层的消费者相比，他们更倾向于实用性，且价格常决定他们是否消费。对于老年用户导航仪的设计，应重视产品的实用价值。根据导航仪使用范围不同，从老年人识路需求出发，有针对性地作出相应调整，简化导航设备，扩展实用功能同时功能需简单明确，减少不必要的附加功能和点缀，提高导航仪的性价比，在性能与价格间寻求最佳平衡点。
3.2操作简捷
由于体能下降，老年人肌力会减退，对外界刺激的反应时间也会延长，他们习惯性较强，对结构复杂、性能难辨的新产品不易接受。设计师需秉承“易学易用”的基本原则，避免晦涩难懂的操作方式和重复动作，根据老年人的生活习惯和行为特征来选择导航仪的使用方式。功能与形态相互融合，确保导航仪各功能划分明确，减少按键数目，加大文字、数字符号的尺度，尽量减少装饰性的形态，使导航仪外观简洁完整，操作简便快捷。
3.3尺度人机且界面易识别
对于感知系统不敏感，动作协调性差的老年用户，要实现产品的使用价值，人机界面的设计是不可忽视的内容。设计者需以老年用户的生理和心理特征为依据，探究老年人_导航仪一活动环境三者的最佳状态。界面设计需达到交互过程的可用性目标，即经验与信息的提示、信息量与可操作性之间的平衡以及操作过程中的信息反馈。根据不同的使用方式，确定老人与导航仪的配合尺度，兼顾老年用户的辨识能力和认知能力，对产品功能、色彩、界面、文字符号等进行细致设计，提高文字图像、声音、颜色的分辨度，满足轻松识别、舒适享受、准确使用产品的要求。
3.4使用安全可靠
生理机能的衰退逐渐使老年人将焦点聚集到自身健康中，他们在选购产品时特别关注使用的安全可靠性。针对老年用户使用的导航仪要避免安全隐患，造型上不应有尖锐角或突出物，选用健康环保的材料、稳定合理的结构，减少同种功能重复操作的步骤，提高导航仪安全性和使用寿命。
3.5关注老年人的情感需求
本能的、行为的和反思的在任何设计中都是相互交织的，而这三个维度如何与认知和情感交织更为重要。在生活中，产品设计缺乏对老年人的人性关怀。当他们不会使用产品又不愿意求助时，自尊心受到伤害，为老年人而设计，从情感体验方面给予他们独立生活的自信感是社会的责任。导航仪作为老年人识路行为的载体，应注重情感交流，避免机械式的冷漠感，体贴老年人的情感诉求。如老年人血压计设计，它通过心形界面造型与淡雅色彩的搭配，改变了传统血压计的单一化形式。简洁直观的界面设计，消除了使用者对使用过程的恐惧。
4基于老年用户需求下的导航仪设计定位
为老年人而设计的导航仪，需要从他们的能力因素、生活习性、生活方式以及特有的消费模式出发，强化产品的舒适性、便利性和安全性，设计定位从以下四个方面展开。
4.1功能与实现方式
丰富的生活阅历使老年人形成了自己固有的生活方式，设计者在遵循无障碍设计原则的前提下，应该多关注导航仪的功能设计。
4.1.1导航仪基本功能需求
GPS导航系统、远程监护和紧急呼救功能对老年人的出行活动很重要，设计中可以先进的技术为核心配以移动终端，在实现快速导航服务的同时能够应对突发事件。老年人在感知上不如年轻人敏感，功能上可采用视听触觉等多维度交互设计，如通过界面分块、语音交流或不同的操作方式匹配相应功能，使老人容易接受并享受功能性优势；此外，老年人特殊的生理特征要求导航仪需具备较强的容错能力，减小误操作的影响。
4.1.2导航仪的功能开拓与实现方式
导航仪对出行中的老人必须是方便携带的，根据老年人的习惯采用不同的使用方式，如脚踏式、手持式、穿戴式等。在满足导航功能的基础上，老年用户对情感也有强烈的诉求，他们对贴心的附加功能持积极态度，这为导航仪的功能扩展提供了思路和契机。
对个人使用的导航仪而言，可通过娱乐的、人性化的功能实现人与产品的交流。例如，从视力角度出发，导航仪附加手电能为夜晚出行的老年人提供照明，与导航仪一体的放大镜需要使用时即可取下看报纸杂志等；再者，通过音乐播放功能提高安全保障，按照预定路线行走时音色正常，方向错误时变音提示，避免在活动中不断看屏幕造成危险。
对多人使用的导航仪而言，应重视人与人的联系。家庭和睦是老年人幸福生活的重要因素，与家人互动的产品更能获得老年人的青睐。比如设计一种双层滑盖式结构，外层是多功能普通遥控器，内层是只有几个主要功能按键的简化界面，也可以通过某种方式达到导航仪的共用性，与家人一同出行时，老年人同样可以为家人引路；此外，基于健康需求，导航仪可通过自行设定或记录累计路程，以简单的方式分析运动强度、运动量等为老年用户的健身计划提供帮助，增强老人的自尊与自信，使他们在产品与行为中获得自我实现。
4.2形态与色彩
产品的视觉体验是人最直接的情感因素，设计中应对形态和色彩合理搭配，以清新明快的色调和简洁大方的外形为主，对比不应过于强烈，辅以少量细节点缀，增强导航仪的时代感和个性化，为老年人创造良好的视觉体验。
不同的人生活环境、文化素养不同，但多年的经验和阅历使之形成了思维定势，在形态与色彩分析与定位上，应通过实际调研，得出大多数老人能够接受的形态特征，以激发他们的共鸣。像很多老年人对国粹喜爱有加，在设计中可以融入京剧、书画等元素，如脸谱、水墨画的形态和色彩，使导航仪具备一定的文化内涵。另外，在形态色彩设计中应尊重老年人的心理需求，整体感应避免机械性冰冷，保证基本结构功能下突出导航仪稳定、亲和、健康的特点。
4.3界面设计
大多数老人思想保守，倾向于沉稳安静，对新事物的接受能力慢，因此设计师不能盲目追求新的形式而忽略人机界面的重要性。基于老年人的特殊需求，界面应符合他们的接受能力，避免过多刺激，如导航仪外观色彩的鲜艳和对比程度、屏幕的分辨度与亮度的调节、声音的大小强弱与表现方式等。老年人获取和接收信息的状态不佳，导航仪设计的各个环节都需以老年用户的特点为核心，尽量使用一键操作的形式，运用合理的语义提示，人性化操作界面设计，比如文字的大小位置、数字符号的表达、功能键的造型与使用状态、显示屏的分辨度与清晰度等，使老年用户能够简单地驾驭各项功能。如手机界面设计，宽大的操作键、清晰的色彩指示符合老年人的生理需求，为功能区分而做的细节设计如数字键凹下、推合的电源开关形式等贴合了老年用户的使用需求与审美需求，强化了老年人的感知与思维系统。
对于导航界面的说明，应采用简单生动的图形配之浅显易懂的文字，减少复杂繁冗的信息，加大实用信息的强度，便于老年人辨识和理解，迎合他们的喜好与能力。无论环境如何、是否有生理缺陷，老年人不需要对导航仪有很高的认知能力就可以由生活经验类比，获取必要的信息，就像人们一看到剪刀就知道如何去使用，省去了语言符号的说明。又如上海地铁示意图，从数字地图界面上改变，将传统地图抽象化，省去了真实地图中的诸多细节，只对必要地点进行标注，非常简单直观。
4.4材料的选择
随着年龄增长，老年人已经形成了稳定的生活方式，对材料的选择会根据生活经验各有偏向。触觉是老年人与导航仪交流的重要途径之一，不同的材料给人的情感倾向也不相同。坚硬的外壳使人冰冷，而柔和的表面则亲切舒适，在材料的定位上应更贴近老年用户心理。在满足基本功能结构的前提下，采用防滑耐用、健康环保、安全稳定的材料；高科技新型材料性能卓越，应在老年人的承受范围内使用。设计者应从老年用户的根本利益和需求角度出发，增大导航仪材料与结构强度，以简单的结构实现易用性的功能操作。
关键词：TreeView控件；XML；宿舍管理
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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应用中，对于导航文字非常多，并且对导航内容可以进行分类的网站来说，可以将页面中的导航文字以树形目录的形式来显示，这样不仅可以有效地节约页面，而且大大方便了用户的遍历访问站点中的不同页面。
在Visual Studio 2010中，TreeView控件的基本功能是将有序的层次化结构数据显示为树形结构，该控件可以轻松快捷设计树形结构导航系统。在Web应用开发中，该控件的层次数据可以设计时添加，也可以通过编程操作TreeNode对象动态地添加和修改，还可以使用数据源控件进行绑定，如利用XMLDataSource从XML文件中或缺填充数据，使用SiteMapDataSource控件将网站地图数据填充到TreeView控件中[1]。下面以学生宿舍管理系统中分成楼房管理、宿舍管理、住宿管理和分类统计四个模块的导航为例，介绍TreeView控件的设置与应用的方法。
1 TreeView控件设计时添加数据
创建Web窗体后，可通过拖放的方式将TreeView控件添加到Web页的适当位置，在Web页上就会显示如图1所示的TreeView 控件和“TreeView任务”快捷菜单。快捷菜单可以设置TreeView控件常用的任务，其中自动套用格式是用于设置控件外观，选择数据源是
用于连接一个现有数据源或创建一个数据源[2]。
图1 TreeView控件
选择“编辑节点”命令，会弹出如图2所示的对话框，可以定义TreeView控件的节点和相关属性，通过添加节点和子节点方式设置每个节点TreeNode的Text，value和NavigateURL属性值，如图2所示，即可完成宿舍管理系统的导航，产生相应TreeView控件部分源代码如下。
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