据说物联网有四大技术基础，是哪四大？

物联网无线通信技术主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗广域网），即广域网通信技术。

LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT。

扩展资料：

物联网（ IoT ，Internet of things ）即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分，IT行业又叫：泛互联，意指物物相连，万物万联。由此，“物联网就是物物相连的互联网”。

这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。

因此，物联网的定义是通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

参考资料来源：百度百科-物联网

摘要：本文对工程测量学重新进行了定义，指出了该学科的地位和研究应用领域；阐述了工程测量学领域通用和专用仪器的发展；在理论方法发展方面，重点对平差理论、工程网优化设计、变形观测数据处理方法进行了归纳和总结。扼要地叙述了大型特种精密工程测量在国内外的发展情况。结合科研和开发实践，简介了地面控制与施工测量工程内外业数据处理一体化自动化系统——科傻系统。最后展望了21世纪工程测量学若干发展方向。
关键词：工程测量工业测量精密工程测量测量机器人工程网优化设计一、学科地位和研究应用领域
学科定义
工程测量学是研究地球空间中具体几何实体的测量描绘和抽象几何实体的测设实现的理论方法和技术的一门应用性学科。它主要以建筑工程、机器和设备为研究服务对象。
学科地位
测绘科学和技术是一门具有悠久历史和现代发展的一级学科。该学科无论怎样发展，服务领域无论怎样拓宽，与其他学科的交叉无论怎样增多或加强，学科无论出现怎样的综合和细分，学科名称无论怎样改变，学科的本质和特点都不会改变。总的来说，整个学科的二级学科仍应作如下划分：
——大地测量学；
——工程测量学；
——航空摄影测量与遥感学；
——地图制图学；
——不动产地籍与土地整理。
研究应用领域
目前国内把工程建设有关的工程测量按勘测设计、施工建设和运行治理三个阶段划分；也有按行业划分成：线路工程测量、水利工程测量、桥隧工程测量、建筑工程测量、矿山测量、海洋工程测量、军事工程测量、3维工业测量等，几乎每一行业和工程测量都有相应的著书或教材。
由Hennecke，Mueller，Werner3个德国人所编著的工程测量学，主要按下述内容进行划分和编写：①测量仪器和方法；②线路、铁路、公路建设测量；③高层建筑测量；④地下建筑测量；⑤安全监测；⑥机器和设备测量。
由于工程测量的研究应用领域非常广泛，发展变化也很快，因此写书十分困难。目前国内外没有一本全面涉及工程测量学理论、技术、方法和实际应用的现代专著或教材。
国际测量师联合会的第六委员会称作工程测量委员会，过去它下设4个工作组：测量方法和限差；土石方计算；变形测量；地下工程测量。此外还设了一个非凡组：变形分析与解释。现在，下设了6个工作组和2个专题组。6个工作组是：大型科学设备的高精度测量技术与方法；线路工程测量与优化；变形测量；工程测量信息系统；激光技术在工程测量中的应用；电子科技文献和网络。2个专题组是：工程和工业中的非凡测量仪器；工程测量标准。
德国、瑞士、奥地利3个德语语系国家自50年代发起组织每3～4年举行一次的“工程测量国际学术讨论会”。过去把工程测量划分为以下几个专题：测量仪器和数据获取；数据解释、处理和应用；高层建筑和设备安装测量；地下和深层建筑测量；环境和工程建筑物变形监测。
1992年第11届讨论会的专题是：测量理论与测量方案；测量技术和测量系统；信息系统和CAD；在建筑工程和工业中的应用。
1996年的第12届讨论会的专题是：测量和数据处理系统；监测和控制；在工业和建筑工程中的质量问题；数据模型和信息系统；交叉学科的大型工程项目。
从以上可见，工程测量学的研究领域既有相对的固定性，又是不断发展变化的。笔者认为，工程测量学主要包括以工程建筑为对象的工程测量和以设备与机器安装为对象的工业测量两大部分。在学科上可划分为普通工程测量和精密工程测量。工程测量学的主要任务是为各种工程建设提供测绘保障，满足工程所提出的要求。精密工程测量代表着工程测量学的发展方向，大型特种精密工程建设是促进工程测量学科发展的动力。二、工程测量仪器的发展工程测量仪器可分通用仪器和专用仪器。通用仪器中常规的光学经纬仪、光学水准仪和电磁波测距仪将逐渐被电子全测仪、电子水准仪所替代。电脑型全站仪配合丰富的软件，向全能型和智能化方向发展。带电动马达驱动和程序控制的全站仪结合激光、通讯及CCD技术，可实现测量的全自动化，被称作测量机器人。测量机器人可自动寻找并精确照准目标，在1s内完成一目标点的观测，像机器人一样对成百上千个目标作持续和重复观测，可广泛用于变形监测和施工测量。GPS接收机已逐渐成为一种通用的定位仪器在工程测量中得到广泛应用。将GPS接收机与电子全站仪或测量机器人连接在一起，称超全站仪或超测量机器人。它将GPS的实时动态定位技术与全站仪灵活的3维极坐标测量技术完美结合，可实现无控制网的各种工程测量。
专用仪器是工程测量学仪器发展最活跃的，主要应用在精密工程测量领域。其中，包括机械式、光电式及光机电结合式的仪器或测量系统。主要特点是：高精度、自动化、遥测和持续观测。
用于建立水平的或竖直的基准线或基准面，测量目标点相对于基准
线的偏距，称为基准线测量或准直测量。这方面的仪器有正、倒锤与垂线观测仪，金属丝引张线，各种激光准直仪、铅直仪、自准直仪，以及尼龙丝或金属丝准直测量系统等。
在距离测量方面，包括中长距离、短距离和微距离及其变化量的精密测量。以ME5000为代表的精密激光测距仪和TERRAMETERLDM2双频激光测距仪，中长距离测量精度可达亚毫米级；可喜的是，许多短距离、微距离测量都实现了测量数据采集的自动化，其中最典型的代表是铟瓦线尺测距仪DISTINVAR，应变仪DISTERMETERISETH，石英伸缩仪，各种光学应变计，位移与振动激光快速遥测仪等。采用多谱勒效应的双频激光干涉仪，能在数十米范围内达到001μm的计量精度，成为重要的长度检校和精密测量设备；采用CCD线列传感器测量微距离可达到百分之几微米的精度，它们使距离测量精度从毫米、微米级进入到纳米级世界。
高程测量方面，最显著的发展应数液体静力水准测量系统。这种系统通过各种类型的传感器测量容器的液面高度，可同时获取数十乃至数百个监测点的高程，具有高精度、遥测、自动化、可移动和持续测量等特点。两容器间的距离可达数十公里，如用于跨河与跨海峡的水准测量；通过一种压力传感器，答应两容器之间的高差从过去的数厘米达到数米。
与高程测量有关的是倾斜测量，即确定被测对象在竖直平面内相对于水平或铅直基准线的挠度曲线。各种机械式测斜仪、电子测倾仪都向着数字显示、自动记录和灵活移动等方向发展，其精度达微米级。
具有多种功能的混合测量系统是工程测量专用仪器发展的显著特点，采用多传感器的高速铁路轨道测量系统，用测量机器人自动跟踪沿铁路轨道前进的测量车，测量车上装有棱镜、斜倾传感器、长度传感器和微机，可用于测量轨道的3维坐标、轨道的宽度和倾角。液体静力水准测量与金属丝准直集成的混合测量系统在数百米长的基准线上可精确测量测点的高程和偏距。
综上所述，工程测量专用仪器具有高精度、快速、遥测、无接触、可移动、连续、自动记录、微机控制等特点，可作精密定位和准直测量，可测量倾斜度、厚度、表面粗糙度和平直度，还可测振动频率以及物体的动态行为。 三、工程测量理论方法的发展测量平差理论
最小二乘法广泛应用于测量平差。最小二乘配置包括了平差、滤波和推估。附有限制条件的条件平差模型被称为概括平差模型，它是各种经典的和现代平差模型的统一模型。测量误差理论主要表现在对模型误差的研究上，主要包括：平差中函数模型误差、随机模型误差的鉴别或诊断；模型误差对参数估计的影响，对参数和残差统计性质的影响；病态方程与控制网及其观测方案设计的关系。由于变形监测网参考点稳定性检验的需要，导致了自由网平差和拟稳平差的出现和发展。观测值粗差的研究促进了控制网可靠性理论，以及变形监测网变形和观测值粗差的可区分性理论的研究和发展。针对观测值存在粗差的客观实际，出现了稳健估计；针对法方程系数阵存在病态的可能，发展了有偏估计。与最小二乘估计相区别，稳健估计和有偏估计称为非最小二乘估计。
巴尔达的数据探测法对观测值中只存在一个粗差时有效，稳健估计法具有反抗多个粗差影响的优点。建立改正数向量与观测值真误差向量之间的函数关系，可对多个粗差同时进行定位和定值，这种方法已在通用平差软件包中得到算法实现和应用。
方差和协方差分量估计实质上是精化平差的随机模型，过去一直仅停留在理论的研究上。实际中，要求对多种观测量进行综合处理，因此，方差分量估计已成为测量平差的必备内容了。目前，通用平差软件包中已增加了该功能，但还需要在测量规范中明确提出来。
需要指出的是：许多测量作业单位喜欢采用附合导线进行逐级加密，主要依据目前规范中有关一、二、三级导线和图根导线的规定。无疑附合导线具有许多优点，但由于多余观测少，发现和反抗粗差的能力较弱，不宜滥用。建立一个区域的控制，首级网点采用GPS测量，下面最好用一个等级的导线网作全面加密。从测量平差理论来看，全面布设的导线网具有更好的图形强度，精密较均匀，可靠性也较高。
工程控制网优化设计理论和方法
网的优化设计方法有解析法和模拟法两种。解析法是基于优化设计理论构造目标函数和约束条件，解求目标函数的极大值或极小值。一般将网的质量指标作为目标函数或约束条件。网的质量指标主要有精度、可靠性和建网费用，对于变形监测网还包括网的灵敏度或可区分性。对于网的平差模型而言，按固定参数和待定参数的不同，网的优化设计又分为零类、一类、二类和三类优化设计，涉及到网的基准设计，网形、观测值精度以及观测方案的设计。在工程测量中，施工控制网、安装控制网和变形监测网都需要作优化设计。由于采用GPS定位技术和电磁波测距，网的几何图形概念与传统的测角网有很大的区别。除非凡的精密控制网可考虑用专门编写的解析法优化设计程序作网的优化设计外，其他的网都可用模拟法进行设计。模拟法优化设计的软件功能和进行优化设计的步骤主要是：根据设计资料和地图资料在图上选点布网，获取网点近似坐标。模拟观测方案，根据仪器确定观测值精度，可进一步模拟观测值。计算网的各种质量指标如精度、可靠性、灵敏度。精度应包括点位精度、相邻点位精度、任意两点间的相对精度、最弱点和最弱边精度、边长和方位角精度。进一步可计算坐标未知数的协方差阵或部分点坐标的协方差阵，协方差阵的主成份计算，特征值计算，点位误差椭圆、置信椭圆的计算等。可靠性包括每个观测值的多余观测分量和某一观测值的粗差界限值对平差坐标的影响。灵敏度包括灵敏度椭圆、在给定变形向量下的灵敏度指标以及观测值的灵敏度影响系数。将计算出的各质量指标与设计要求的指标比较，使之既满足设计要求，又不致于有太大的富余。通过改变观测值的精度或改变观测方案或局部改变网形等方法重新作上述设计计算，直到获取一个较好的结果。
在实践中，总结出了下述优化设计策略：先固定观测值的精度，对选取的网点，观测所有可能的边和方向，计算网的质量的指标，若质量偏低，则必须提高观测值的精度。在某一组先验精度下，若网的质量指标偏高了，这时可按观测值的内部可靠性指标ri，删减观测值。ri太大，说明该观测值显得多余，应删去；若ri很小，则该观测值的精度不宜增加。这种根据ri大小来删除观测值的方法称为从“密”到“疏”，从“肥”到“瘦”的优化策略。
从模拟法优化设计的整个过程来看，它是一种试算法，需要有一个好的软件。该软件除具有通用平差软件的功能外，在成果输出的多样性、直观性，在可视化以及人机交互界面设计方面都有更高要求。同时也要求设计者具有坚实的专业知识和丰富的经验。
用模拟法可获得一个相对较优且切实可行的方案，可进一步用模拟观测值作网的平差计算，同时可模拟观测值粗差并计算对结果的影响。这种方法称为数学扭曲法或蒙特卡洛法。对于一个精度、可靠性以及灵敏度要求极高的监测网或精密控制网，作上述优化设计和精细计算是十分必要的。国内在这方面的应用
道较少。多是为了安全起见，有较大的质量富余，建网费用偏高。网优化设计费用很少，所带来的效益较大，凡是较重要的工程控制网，都应作优化设计。
变形观测数据处理
工程建筑物及与工程有关的变形的监测、分析及预是工程测量学的重要研究内容。其中的变形分析和预涉及到变形观测数据处理。但变形分析和预的范畴更广，属于多学科的交叉。
变形观测数据处理的几种典型方法

首先，激光测距的精度高。一般光学测距机的测距误差取决于 *** 作手的目视误差和观察条件。 *** 作手的目视误差与 *** 作手的经验、如观察条件与能见度、目标轮廓的清晰度等有关。而且误差还随被测距离的增大而增大，例如观察5公里的目标，误差往往能达30～50米，甚至更大。激光测距的精度与 *** 作者的经验和被测距离无关，误差取决于仪器的精度。军用测距仪早期产品的误差，10公里一般在10米以内，近期产品均在5米以内。用于科学实验的测距仪精度更高，我们曾提到过的月球测距，由于月球上安放有角反射器（合作目标），最好的记录是384401公里，误差仅10厘米！美国NASA局在太空登月计划中，用激光对卫星进行精密测轨，精度已达±4厘米。日本用于预防地震的长距离测距系统，全程84公里误差竟能小于1毫米！

其次，激光测距 *** 作简便，速度快。激光测距机只要瞄准了目标，按下按钮，几秒钟数据便可显示出来，而一般光学测距机测一个数据则需几分钟。

再次，激光测距机的体积小重量轻。已装备的激光测距机，重量一般为10公斤左右，最小只有036公斤，体积只有香烟盒那么大。激光由于频率高，所以可以不用巨大的天线就可以发射极窄的光束。如束散角为1/20毫弧度的红宝石激光，只需直径762厘米的光学天线；而对微波来说，要想得到同样的散角，其天线直径需305米以上，真是不比不知道，一比吓一跳！

此外，激光测距机的抗干扰能力比较强。如普通光学测距，对于背着阳光的暗处或在夜晚，特别是距离比较远的时候，几乎不可能工作。但激光由于其亮度高，方向性好，就可很好地解决这一问题。微波测距，因其波长比激光长千倍以上，波束宽，因而易受电磁干扰和地波干扰。而激光测距则由于其波长短、波束窄，所以抗干扰性能好、测得精、测得远。不啻一把性能优异的“光尺”。

激光测距传感器具有设备小、安装使用方便、测量精度高等优点，目前主要应用在军事q瞄设备的开发 ，以及消防、安监、建筑、电力、水利、通讯、环境、地质、航海、铁路、农业、林业、户外休闲等行业的测距工作。

　随着空间技术和航天工业的发展。空间距离测量已成为空间领域的重要研究内容。传统雷达测距在太空中极易受到高能粒子和电磁波的干扰，测量精度低，无法满足高精度测量的要求。宇宙空间空气稀薄、温度变化剧烈，无法进行超声波测距。因此。测量空间距离需要一种适合空间环境、抗干扰能力强和测量精度高的测距方法。

激光测距技术是一种自动非接触测量方法，对电磁干扰不敏感，抗干扰能力强，测量精度高。与一般光学测距技术相比，它具有 *** 作方便、系统简单及白天和夜晚都可以工作的优点。与雷达测距相比，激光测距具有良好的抗干扰性和很高的精度。

在重复测距的同时，以细激光束对空间扫描，同时获得目标的距离、角度和速度等信息，这就是激光雷达。激光雷达能实现很多传统雷达达不到的性能要求。激光的发散角小、能量集中。能够实现极高的探测灵敏度和分辨率；其极短的波长使得天线和系统尺寸可以很小，这些都是传统雷达所不可比拟的。与微波雷达相比，激光测距仪方向性好、体积小、重量轻。非常适用于搭载在航天器上进行空间目标距离测量。

激光测距技术综合了激光器技术、光子探测技术、信号处理技术等多项技术。测距精度高。测程大，可靠性高，能够满足空间目标高精度、大测程测距的要求。在空间测量领域获得了广泛应用。



一、激光测距技术的基本原理



激光测距技术按照测程可以分为绝对距离测量法和微位移测量法。按照测距方法细分。绝对距离测距法主要有脉冲式激光测距和相位式激光测距，微位移测量法主要有三角法激光测距和干涉法激光测距。

脉冲激光测距的原理是：由脉冲激光器发出一持续时间极短的脉冲激光(主波)，经过待测距离L后射到被测目标，有一部分能量会被反射回来，被反射回来的脉冲激光称为回波。回波返回测距仪。由光电探测器接收。根据主波信号和回波信号之间的间隔。即激光脉冲从激光器到被测目标之间的往返时间t，就可以算出待测目标的距离。

D=1/2ct

式中c为光速。脉冲法精度一般在米量级。

相位激光测距的原理是：对发射的激光进行光强调制，利用激光空间传播时调制信号的相位变化量。根据调制波的波长，计算出该相位延迟所代表的距离。即用相位延迟测量的间接方法代替直接测量激光往返所需的时间，实现距离的测量。这种方法精度可达到毫米级。

三角法激光测距是由激光器发出的光线，经过会聚透镜聚焦后入射到被测物体表面上，接收透镜接收来自入射光点处的散射光

，并将其成像在光电位置探测器敏感面上。当物体移动时，通过光点在成像面上的位移来计算出物体移动的相对距离。三角法激光测距的分辨率很高，可以达到微米数量级。

干涉法激光测距是通过移动被测目标并对相干光进行测量，经计数完成距离增量的测量，因此干涉法测量的灵敏度非常高，可以达到纳米级。

固体激光器和半导体激光器技术的发展以及高功率、高亮度、高效率半导体激光二极管的出现。使得激光测距装置具有结构紧凑、质量轻、寿命长、效率高等特点，非常适合空间环境的应用。从20世纪80年代后期开始。除了美国之外，欧洲和日本也开始研究开发空间用激光测距装置。激光测距装置在空间任务中的运用越来越广泛。



二、激光测距在空间技术中的应用简况



1　空间碎片探测

空间碎片俗称太空垃圾，是指宇宙空间中除正常工作的飞行器外的所有人造物体，大到废弃的卫星、运载火箭末级。小到固体火箭发动机燃烧后的三氧化二铝小颗粒或从航天器上剥落下来的漆片。

空间碎片的存在严重威胁着在轨运行航天器的安全。空间碎片的不断产生对有限的轨道资源也构成了严重威胁，尤其是当某一轨道高度的空间碎片密度达到一个临界密度时，碎片之间的链式碰撞过程将会造成轨道资源的永久破坏。



为了安全、持续地开发和利用空间资源，必须不断提高对空间碎片的跟踪监视技术，增强对空间碎片环境的分析预测能力，同时寻求控制空间碎片的有效措施。

空间碎片监测可以通过地基监测和天基监测两种方式。一般来说，大尺度空间碎片主要依靠地基手段：中小尺度空间碎片探测可以依靠天基手段。而基于激光测距技术的激光雷达探测系统在空间碎片探测方面具有独特的优点。它采用主动探测方式。不受光照条件限制。波束窄。探测距离远。空间分辨率高，测量精度高，并且可以同时进行测距和测速。

如毛伊岛光学站基于激光雷达的美国空军地基光电深空监视系统就采用了激光测距技术。该系统由光学分系统(AMOS)和跟踪识别分系统(MOTIF)组成。前者包括一台158m卡塞格林望远镜、一台激光发射器和一台AMOS获取设备，主要用于测量、跟踪、红外目标识别和补偿成像；后者由两台并联安装的122m卡塞格林望远镜组成，主要用于测量轨道高度在4800kin以下的卫星的反射特性、热辐射特性并对其成像。

美国d道导d防御局在20世纪90年代初开始研制“快速光束 *** 纵系统”(ROBS)。它是一种基于激光雷达的天基探测系统。ROBS在结构上包括目标识别捕获分系

统、跟踪成像分系统和激光雷达分系统三部分，其中激光雷达分系统用来测量目标距空间站的距离和目标的多普勒频移，进而确定目标的运动速度和轨迹。另外，Visdyne公司和菲利浦斯实验室还联合提出了一种用于监测尺寸小于10cm的空间碎片的监测系统。该系统由成像分系统、信号处理分系统和激光雷达分系统三部分组成。



2　空间交会对接

航天器空间交会对接技术是发展空间技术的关键途径。它包括两部分相互衔接的空间 *** 作：空间交会和空间对接。所谓交会是指航天器之间在轨道上按预定要求相互接近的过程，即两个或两个以上航天器通过轨道参数的协调在同一时间到达同一空间位置的过程。而对接则是在交会的基础上，通过专门的对接装置将其在结构上连成一个整体。

由上表可以看出，基于激光测距技术的激光雷达在整个交会对接过程中起着很关键的作用，特别是在几十公里到几米这一范围内起着主要导航作用。这是由交会对接的实际要求和激光雷达的性能所决定的。因为在这个阶段，交会对接的精度要求很高，很短的距离对于微波雷达来说是测量盲区，而且其精度也远远不能满足要求。激光雷达由于自身的优点，如动态范围很宽、精度，极高等，最适合于交会对接。

由于在太空中不存在大气的影响。加上激光雷达自身的巨大优势，使得激光雷达在空间交会对接中获得了广泛的应用。表2为在各国空间交会对接中激光雷达的使用情况。



目前美、俄所实现的空间交会对接都需要宇航员手动介入，而在未来的许多太空任务如卫星服务计划、空间站自动补给、深空探索、无人飞船等，则需要无人自主交会对接。因此，美、俄、日及欧洲空间局等都在发展自主自动交会对接测量系统，特别是复合式激光雷达测量系统。



3　对地观测及深空探测

利用卫星或航天飞机等航天器搭载激光测距装置在空间轨道上对地球或其他星球表面进行观测，这种激光测距装置通常称激光高度计。它测量航天器到表面的距离，再根据航天器的位置和飞行姿态。计算出表面点的坐标。与地面及机载激光测距设备相比。星载激光器具有不少优势：首先。可在卫星上采集和处理数据。具有观察整个天体的能力，有助于制作天体的综合地形图。所以月球和火星等探测计划都包含了激光高度计；其次，在北极等不能用飞机执行观测任务的地方，可用星载激光高度计观察北极地区冰层和海洋冰川的变化。因此。星载激光高度计在天体特征研究、陆地表面冰川海平面高度变化和植被分布状况研究、云层和气溶

胶的垂直分布和光学密度研究以及特殊气候现象监测等方面可发挥重要作用。

早在20世纪70年代，激光测距装置就在阿波罗登月工程中得到应用。1971-1972年间发射的阿波罗15、16和17号飞船上，均搭载了闪光灯泵浦的红宝石激光高度计。不过，闪光灯泵浦器件的寿命和效率问题极大地限制了它在空间环境中的应用。据报道，阿波罗上的激光高度计寿命仅为10个脉冲。

20世纪90年代美国航空航天局(NASA)先后发射了装有火星轨道器激光高度计(MOLA和MOLA-2)的探测器对火星进行探测：于1996和1997年分别发射了返回式激光测高卫星SLA-01和SLA-02，用于观测地表植被和其它自然特性。后来，载有“地学激光测高系统”(GLAS)的“冰卫星” (ICESat)于2003年1月13日发射升空。其使命是监测冰川，观测云层中悬浮微粒的垂直分布密度和光学密度，并测量植被分布和地面地形。

1996年美国的“近地小行星交会探测器”(NEAR)发射升空，于2000年成功进入爱神小行星的运行轨道，进行为期1年的近距离小行星观测计划。激光测距仪作为其装载的5套精密观测系统之一。用以观测计算爱神星的体积大小和了解其密度。

NEAR系统中的激光测距仪主要由5个部分组成：带光纤延迟的激光发射和激光电源部分、光学接收部分、带探测器件的模拟电路及处理器、数字处理电路和低电压供电电源。这是世界上第一个进入小行星轨道的激光测距仪，在绕小行星轨道工作的1年时间中一直持续工作。

我国最近发射的嫦娥一号探月卫星的重要有效载荷——月球轨道激光高度计是我国第一套进入太空的激光应用系统。通过激光高度计与CCD立体相机相结合，可以获取月球表面的三维影像和地形高度数据。

嫦娥一号上的激光高度计开机两个多月来，至今已随星围绕月球转了720圈以上，差不多把月球覆盖了两遍(包括南北极)。它几乎每隔一秒就向月面发射一束激光并接收反射光，使得月球上间隔十几公里就可以“有”一个点，而且分辨率精确到5米。目前“激光足印”的密度已达每平方公里087个点，收发之间的成功采集率达99％左右。



4　卫星星座与编队飞行

卫星编队飞行是近年来国内外航天技术研究的重点问题之一。其目的是采用多颗小卫星编队飞行组成星座来实现传统单颗大卫星所不具备的强大功能。随着微型航天器技术的不断发展，由几颗甚至十几颗低成本微型航天器构成的编队星座受到广泛重视。它能在同一时刻对同一目标实现立体探测，并能提供大孔径和长测量基线，在通信、遥感、导航、电子侦察、立体成像、精确定位以及大气、天文和

地球物理观测等领域都有着非常重要的意义。星间实时、高精度的距离自主测量是编队飞行卫星进行队形保持、协同控制的重要保障。利用激光相干性好和方向性强的特点，可以通过激光相位实现高精度的星间测量，并通过激光的干涉来实现距离相对固定的两星间距离变化测量。美国和日本都在这方面进行了很多研究和实验。

(1)“激光干涉仪空间天线”(LISA)计划

由欧空局和NASA共同实施、预计在201 1年左右发射的LISA计划用于探测空间由双星系统产生的重力波，对拥有强大能量的黑洞进行研究以验证爱因斯坦的广义相对论，以及对早期宇宙进行探测等。LISA任务由3个航天器组成。它们运行在以太阳为中心的轨道上，每个航天器之间的相对距离为500万公里。LISA相当于一个天基迈克尔逊干涉仪，通过激光干涉技术来测量相对距离的变化。

(2)“微扫描激光测距仪”(MS-LRF)

MS-LRF是日本宇宙科学研究本部(ISAS)计划用于微卫星编队中星间状态测量的激光测量系统。由于激光波束窄，采用传统的激光雷达无法同时观测多颗卫星，因此对于编队卫星而言。需要采用扫描型的激光探测设备，通过扫描装置的旋转实现多个目标的搜索与测量。

MS-LRF是基于微机械技术的双轴扫描测量系统(如图4所示)。该系统主要由光学扫描装置、微透镜、分光镜、激光二极管、雪崩式光电二极管、用于驱动扫描器的压电传动装置、驱动电路和信号处理环路组成。MS-LRF的测量原理为：激光二极管产生的激光分别经分光镜和微扫描平面镜的反射后射向目标。被目标接收到的激光一部分通过角反射器发射。沿原路径返回。并最终被敏感雪崩式光电二极管探测到。应用于编队卫星的MS—LRF要求有非常高的测量精度和帧频，所以采用的是连续波激光相位式测距。对于01～10km的星间距离，半导体激光器分别采用5kHz和1MHz两种频率进行调制。测量精度为1m。



三、结束语



综上所述，激光测距技术在空间的应用日益广泛。由于其全天候、高精度、抗干扰、小型化等得天独厚的优势，激光测距越来越受到关注，已成为空间探测领域—个重要技术手段，在军事和工业方面有着极高的应用价值。

由于工程应用特别是航天应用的需要，激光测距技术也在不断发展进步。激光测距装置目前正向着小(体积小、质量小、功耗低)、精(精度高)、远(测程远)、快(测量时间短、重复频率高)等方向发展。激光测距技术极易和其他探测技术相融合，从而得到功能更强大的复合式探测系统。

近年来，我国对激光测距技术的研究非常重视，国内许多大学

和研究所都在进行这方面的研究及工程应用工作。但空间激光测距是一项很复杂的技术，仍有许多关键技术需要解决，因此针对空间探测领域的应用研究并不多，在航天领域的真正实际应用则更少。嫦娥一号探月卫星所使用的激光高度计是我国第一套也是目前唯一一套进入太空的激光测距设备。作为空间探测领域的一项重要技术，加快开展激光测距技术在空间领域的应用研究工作是非常必要和急需的。

此外，由于雪崩式光电二极管、激光高频电流调制技术等激光测距关键器件和技术与国际先进水平还有差距，国产激光测距设备在测距精度、可靠性等方面与国际先进水平还存在一定的差距。因此。在对激光测距方法进行研究与应用的同时，还要在某些关键器件、关键技术方面开展重点攻关，这对于推动国内激光测距技术的进步及在空间领域的可靠应用是十分必要的。可以肯定地说。在不久的将来，激光测距技术会在军事和国民经济中发挥越来越重要的作用

◆激光测距仪的测量原理及方法
测距原理基本可以归结为测量光往返目标所需要时间，然后通过光速c =299792458m/s和大气折射系数n计算出距离D。由于直接测量时间比较困难，通常是测定连续波的相位，称为测相式测距仪。
需要注意，测相并不是测量激光的相位，而是测量调制在激光上面的信号相位。建筑行业有一种手持式的激光测距仪，用于房屋测量，就是这种工作原理。
通常精密测距需要全反射棱镜配合，而房屋量测用的测距仪，直接以光滑的墙面反射测量，主要是因为距离比较近，光反射回来的信号强度够大。测量时被测面与激光射线一定要垂直，否则返回信号过于微弱将无法得到精确距离。
如果被测物体平面为漫反射，测量时应采用薄塑料板作为反射面以解决漫反射严重的问题。
激光测距仪精度可达到1毫米误差，适合各种高精度测量用途。

毕业设计(论文)是学生毕业前最后一个重要学习环节，是学习深化与升华的重要过程。它既是学生学习、研究与实践成果的全面总结，又是对学生素质与能力的一次全面检验，而且还是对学生的毕业资格及学位资格认证的重要依据。
一、毕业设计（论文）资料的组成A．毕业设计(论文)任务书；B．毕业设计(论文)成绩评定书；C．毕业论文或毕业设计说明书（包括：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录）；D．译文及原文复印件；E．图纸、软盘等。
二、毕业设计(论文)资料的填写及有关资料的装订毕业设计(论文)统一使用学校印制的毕业设计(论文)资料袋、毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、毕业设计(论文)封面、稿纸（在教务处网上下载用，学校统一纸面格式，使用A4打印纸）。
毕业设计(论文)资料按要求认真填写，字体要工整，卷面要整洁，手写一律用黑或蓝黑墨水；任务书由指导教师填写并签字，经院长（系主任）签字后发出。毕业论文或设计说明书要按顺序装订：封面、中外文摘要或设计总说明（包括关键词）、目录、正文、谢辞、参考文献、附录装订在一起，然后与毕业设计(论文)任务书、毕业设计(论文)成绩评定书、译文及原文复印件（订在一起）、工程图纸(按国家标准折叠装订)、软盘等一起放入填写好的资料袋内交指导教师查收，经审阅评定后归档。
三、毕业设计说明书(论文)撰写的内容与要求一份完整的毕业设计(论文)应包括以下几个方面：
1．标题
标题应该简短、明确、有概括性。标题字数要适当，不宜超过20个字，如果有些细节必须放进标题，可以分成主标题和副标题。
2．论文摘要或设计总说明论文摘要以浓缩的形式概括研究课题的内容，中文摘要在300字左右，外文摘要以250个左右实词为宜，关键词一般以3～5个为妥。
设计总说明主要介绍设计任务来源、设计标准、设计原则及主要技术资料，中文字数要在1500～2000字以内，外文字数以1000个左右实词为宜，关键词一般以5个左右为妥。
3．目录
目录按三级标题编写（即：1……、11……、111……），要求标题层次清晰。目录中的标题应与正文中的标题一致，附录也应依次列入目录。
4．正文
毕业设计说明书(论文)正文包括绪论、正文主体与结论，其内容分别如下：绪论应说明本课题的意义、目的、研究范围及要达到的技术要求；简述本课题在国内外的发展概况及存在的问题；说明本课题的指导思想；阐述本课题应解决的主要问题，在文字量上要比摘要多。
正文主体是对研究工作的详细表述，其内容包括：问题的提出，研究工作的基本前提、假设和条件；模型的建立，实验方案的拟定；基本概念和理论基础；设计计算的主要方法和内容；实验方法、内容及其分析；理论论证，理论在课题中的应用，课题得出的结果，以及对结果的讨论等。学生根据毕业设计(论文)课题的性质，一般仅涉及上述一部分内容。
结论是对整个研究工作进行归纳和综合而得出的总结，对所得结果与已有结果的比较和课题尚存在的问题，以及进一步开展研究的见解与建议。结论要写得概括、简短。
5．谢辞
谢辞应以简短的文字对在课题研究和设计说明书（论文）撰写过程中曾直接给予帮助的人员（例如指导教师、答疑教师及其他人员）表示自己的谢意，这不仅是一种礼貌，也是对他人劳动的尊重，是治学者应有的思想作风。
6．参考文献与附录
参考文献是毕业设计(论文)不可缺少的组成部分，它反映毕业设计(论文)的取材来源、材料的广博程度和材料的可靠程度，也是作者对他人知识成果的承认和尊重。一份完整的参考文献可向读者提供一份有价值的信息资料。一般做毕业设计(论文)的参考文献不宜过多，但应列入主要的文献可10篇以上，其中外文文献在2篇以上。
附录是对于一些不宜放在正文中，但有参考价值的内容，可编入毕业设计（论文）的附录中，例如公式的推演、编写的程序等；如果文章中引用的符号较多时，便于读者查阅，可以编写一个符号说明，注明符号代表的意义。一般附录的篇幅不宜过大，若附录篇幅超过正文，会让人产生头轻脚重的感觉。
四、毕业设计(论文)要求
我校毕业设计(论文)大致有设计类、理论研究类（理科）、实验研究类、计算机软件设计类、经济、管理及文科类、综合类等，具体要求如下：
1．设计类（包括机械、建筑、土建工程等）：学生必须独立绘制完成一定数量的图纸，工程图除了用计算机绘图外必须要有1～2张（2号以上含2号图）是手工绘图；一份15000字以上的设计说明书（包括计算书、调研报告）；参考文献不低于10篇，其中外文文献要在2篇以上。
2．理论研究类（理科）：对该类课题工科学生一般不提倡，各院系要慎重选题，除非题目确实有实际意义。该毕业设计报告或论文字数要在20000字以上；根据课题提出问题、分析问题，提出方案、并进行建模、仿真和设计计算等；参考文献不低于15篇，其中外文文献要在4篇以上。
3．实验研究类：学生要独立完成一个完整的实验，取得足够的实验数据，实验要有探索性，而不是简单重复已有的工作；要完成15000字以上的论文，其包括文献综述，实验部分的讨论与结论等内容；参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。
4．计算机软件类：学生要独立完成一个软件或较大软件中的一个模块，要有足够的工作量；要写出10000字以上的软件说明书和论文；毕业设计(论文)中如涉及到有关电路方面的内容时，必须完成调试工作，要有完整的测试结果和给出各种参数指标；当涉及到有关计算机软件方面的内容时，要进行计算机演示程序运行和给出运行结果。
5．经济、管理及文科类：学生在教师的指导下完成开题报告；撰写一篇20000字以上的有一定水平的专题论文（外国语专业论文篇幅为5000个词以上。）；参考文献不少于10篇，包括1-2篇外文文献。
6．综合类：综合类毕业设计(论文)要求至少包括以上三类内容，如有工程设计内容时，在图纸工作量上可酌情减少，完成10000字以上的论文，参考文献不少于10篇，包括2篇以上外文文献。
每位学生在完成毕业设计(论文)的同时要求:(1)翻译2万外文印刷字符或译出5000汉字以上的有关技术资料或专业文献（外语专业学生翻译6000～8000字符的专业外文文献或写出10000字符的外文文献的中文读书报告），内容要尽量结合课题（译文连同原文单独装订成册）。(2)使用计算机进行绘图，或进行数据采集、数据处理、数据分析，或进行文献检索、论文编辑等。绘图是工程设计的基本训练，毕业设计中学生应用计算机绘图，但作为绘图基本训练可要求一定量的墨线和铅笔线图。毕业设计图纸应符合制图标准，学生应参照教务处2004年3月印制的《毕业设计制图规范》进行绘图。
五、毕业设计(论文)的写作细则
1．书写
毕业设计(论文)要用学校规定的文稿纸书写或打印（手写时必须用黑或蓝墨水），文稿纸背面不得书写正文和图表，正文中的任何部分不得写到文稿纸边框以外，文稿纸不得随意接长或截短。汉字必须使用国家公布的规范字。
2．标点符号毕业设计(论文)中的标点符号应按新闻出版署公布的"标点符号用法"使用。3．名词、名称科学技术名词术语尽量采用全国自然科学名词审定委员会公布的规范词或国家标准、部标准中规定的名称，尚未统一规定或叫法有争议的名称术语，可采用惯用的名称。使用外文缩写代替某一名词术语时，首次出现时应在括号内注明其含义。外国人名一般采用英文原名，按名前姓后的原则书写。一般很熟知的外国人名（如牛顿、达尔文、马克思等）可按通常标准译法写译名。
4．量和单位
量和单位必须采用中华人民共和国的国家标准GB3100～GB3102-93，它是以国际单位制（SI）为基础的。非物理量的单位，如件、台、人、元等，可用汉字与符号构成组合形式的单位，例如件/台、元/km。
5．数字
毕业设计(论文)中的测量统计数据一律用阿拉伯数字，但在叙述不很大的数目时，一般不用阿拉伯数字，如"他发现两颗小行星"、"三力作用于一点"，不宜写成"他发现2颗小行星"、"3力作用于1点"。大约的数字可以用中文数字，也可以用阿拉伯数字，如"约一百五十人"，也可写成"约150人"。
6．标题层次
毕业设计(论文)的全部标题层次应有条不紊，整齐清晰。相同的层次应采用统一的表示体例，正文中各级标题下的内容应同各自的标题对应，不应有与标题无关的内容。章节编号方法应采用分级阿拉伯数字编号方法，第一级为"1"、"2"、"3"等，第二级为"21"、"22"、"23"等,第三级为"221"、"222"、"223"等，但分级阿拉伯数字的编号一般不超过四级，两级之间用下角圆点隔开，每一级的末尾不加标点。
各层标题均单独占行书写。第一级标题居中书写；第二级标题序数顶格书写，后空一格接写标题，末尾不加标点；第三级和第四级标题均空两格书写序数，后空一格书写标题。第四级以下单独占行的标题顺序采用ABC…和abc两层，标题均空两格书写序数，后空一格写标题。正文中对总项包括的分项采用⑴、⑵、⑶…单独序号，对分项中的小项采用①、②、③…的序号或数字加半括号，括号后不再加其他标点。
7．注释
毕业设计(论文)中有个别名词或情况需要解释时，可加注说明，注释可用页末注（将注文放在加注页的下端）或篇末注（将全部注文集中在文章末尾），而不可行中注（夹在正文中的注）。注释只限于写在注释符号出现的同页，不得隔页。
8．公式
公式应居中书写，公式的编号用圆括号括起放在公式右边行末，公式和编号之间不加虚线。9．表格
每个表格应有表序和表题，表序和表题应写在表格上放正中，表序后空一格书写表题。表格允许下页接写，表题可省略，表头应重复写，并在右上方写"续表××"。
10．插图
毕业设计的插图必须精心制作，线条粗细要合适，图面要整洁美观。每幅插图应有图序和图题，图序和图题应放在图位下方居中处。图应在描图纸或在白纸上用墨线绘成，也可以用计算机绘图。
11．参考文献
参考文献一律放在文后，参考文献的书写格式要按国家标准GB7714－87规定。参考文献按文中出现的先后统一用阿拉伯数字进行自然编号，一般序码宜用方括号括起，不用园括号括起。

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