GPS系统在核仪器中的嵌入设计

　　近年来,核仪器广泛应用于环境地球核辐射探测领域,然而,目前的仪器在众多的核辐射测量中难以实现将所得成千上万测点数据与对应地理位置信息自动绑定的功能。采用人工定位方法不仅存在操作人员工作量大,而且还存在漏点、误点、与数据匹配出错等问题。因此,核仪器中如果采用GPS自动定位的嵌入设计,将有效地解决上述问题。在现场应用中,核仪器对环境的探测,确定环境中放射性是否有异常,再结合GPS技术自动确定测量地点,经过计算机分析平台,完成对异常点(区)的地理位置分布情况分析。通过GPS系统与核仪器的嵌入,在放射性地质找矿领域可分析有利成矿地区,供地质找矿验证;在环境核辐射监测领域,达到核事故环境污染分布监测目的,以便及时有效地进行地理位置定位,从而进行应急处理。

　　1　核仪器中GPS应用设计

　　1·1　GPS简介

　　GPS(Global Position System)是美国的一种卫星定位系统(全球大部分国家和地区使用的卫星定位系统,如我国正在研制的“北斗导航定位系统”)。卫星定位系统已越来越多地进入人们的生产和生活,如测绘、野外数据采集、车辆导航、旅游等方面。通过GPS可以获得任意接收点的空间位置坐标数据,还可用于测时、测速。

　　GPS系统向全球用户提供免费服务,完整的GPS系统分为天上和地下两个部分:在天上有24颗卫星在不停地转动,使得在地球任何一个角落,都至少可以看到3颗以上的卫星;在地下就是手持或者车载式GPS接收机(如核仪器所嵌的GPS),当GPS接收机接收到三颗或三颗以上的卫星信号后,就可以计算出接收机所在的大地坐标,如果接收到四颗卫星,还可以计算出海拔高程,同时,卫星系统的时间信号也传送到了GPS上,从而实现了对位置的时间和空间的确定。

　　1·2　LEA-4H(GPS模块)

　　随着全球定位系统技术发展,终端机也随之而变得更智能、更精确、更方便。在众多的应用产品中,本文选择了瑞士u-blox公司的GPS模块LEA-4H,它具有高灵敏度、低功耗及小体积等特点,可选有源天线及无源天线设计,集成在17mm×22.4mm的封装中。自带USB和串口两种通信方式,能够灵活地与外界进行数据交换。其跟踪敏感性定位范围扩展到GPS星位信号难以覆盖的地方,在弱信号下均能拥有出色的导航精度,使用较小天线就能实现高灵敏度定位。它采用16信道接收机类型,L1频段C/A码;最大更新速率可达4Hz;GPS定位精度水平误差<3米,启动时间快。如图1,LEA-4H高性能与灵活性的结合,满足了要求成本效益的快速便捷插入式系统集成的需要,可直接使用于目前核仪器的嵌入。

　　1·3　GPS在核仪器中的应用