卫星导航论文关于北斗卫星导航系统在建筑工程行业的应用构想论文范文参考资料

卫星导航论文关于北斗卫星导航系统在建筑工程行业的应用构想论文范文参考资料 摘要：文章根据北斗卫星导航系统的功能，提出建立地球卡门线内“北斗三维空间坐标系统”，形成地心至卡门线空间坐标网；使用“北斗CAD”设计系统进行3D工程图设计，工程图传输至3D打印工程机器人，3D打印工程机器人通过“北斗卫星导航系统”定位功能与工程图坐标匹配，实现3D打印工程机器人对大型、复杂建筑工程的打印施工。 关键词：北斗卫星导航系统；三维坐标；北斗CAD；3D打印；建筑工程 ：2096-4137（xx）01-042-02DOI：10.13535/j.ki.10-1507/n.xx.01.08 “北斗卫星导航系统”将会在未来建筑工程行业得到广泛应用，基于其“定位功能”，建立地球卡门线内“北斗三维空间坐标系统”，形成地心至卡门线空间坐标网，使北斗卫星能够对这一空间内每个“点”进行精确定位。将“北斗CAD”工程设计图与3D打印工程机器人有机组合进“北斗三维空间坐标系统”，实现大型、复杂建筑工程设施的3D打印。这一构想将大量劳动力从建筑工程行业中解放出来，建筑产品实现工厂化、模块化生产，建筑行业由劳动密集型转变为集约型，生产力将实现“革命”性飞跃。 1北斗三维空间坐标系统 1.1基本概念 一是地球卡门线内空间。指地球核心原点至地球表面平均半径6371km，地球表面至太空分界线（卡门线）100km，直径共计（6371100）212942（km）空间（见图1）。 二是三维空间坐标。在三维立体空间中，根据三个相交且相互垂直的异面决定一个“点”的概念，规定三个相交且相互垂直的异面，在地球卡门线空间内构成的坐标（见图2）。 1.2地球卡门线内“北斗三维空间坐标系统” “北斗三维空间坐标系统”是由无数个相交且相互垂直的异面组成（见图3、图4），每一个坐标由三个异面组成，即XX面、YY面、ZZ面。 “北斗三维空间坐标系统”规定地球某一侧卡门线为起始0面，其正面相对卡门线为终止360面。因此，三组异面分别由XX0XX360面；YY0YY360面；ZZ0ZZ360面组成（见图4）。 “北斗三维空间坐标系统”的坐标格式为0.0000XX，0.0000YY，0.0000ZZ，例如地球核心原点的坐标为180.0000XX，180.0000YY，180.0000ZZ。 2“北斗CAD”设计系统 “北斗CAD”是基于“北斗三维空间坐标系统”开发的北斗计算机辅助设计系统。建筑师通过计算机设计出建筑工程的整体或局部三维图，构成建筑工程三维图的每个“点”与北斗三维空间坐标相对应。 “北斗CAD”与AutoCAD工作原理和使用方法基本相同，区别在于AutoCAD中的世界坐标系（绝对坐标）被“北斗三维空间坐标系统”取代；“北斗CAD”与AutoCAD中的用户坐标系（相对坐标）原理相同。在“北斗CAD”系统中，用户可以任意定义用户坐标系的坐标原点，也可以使用户坐标系与“北斗三维空间坐标系统”相重合，用于确定设计成果在现实空间的位置。 3“北斗3D打印”系统 3.1构成 “北斗3D打印”系统主要由北斗导航卫星、北斗地面临时基站、3D打印工程机器人组成。 一是北斗导航卫星：在太空中负责发射导航定位信号（见图5）；二是北斗地面临时基站：由北斗卫星公司提供的专用设备。该设备安装在工程施工现场，用于放大处理北斗卫星信号，提高定位精度，避免卫星信号间断和干扰（见图6）；三是3D打印工程机器人：由计算机控制系统、自行式工程机器人和3D打印机三部分组合而成（见图7）。 3.2原理 3D打印工程机器人同时接收“北斗导航卫星”的定位信号和“北斗地面临时基站”发出的校正信号，将这两个定位信号与3D打印工程机器人计算机控制系统中的“3D工程图”坐标匹配。3D打印工程机器人在北斗导航卫星的指引下，按照3D工程图自主打印施工（见图8）。 4工作流程 建筑师构建工程概念图使用北斗CAD制作三维图导入3D打印工程机器人建立北斗地面临时基站3D打印工程机器人匹配定位信号和北斗三维坐标3D打印工程机器人自主工作（施工）（见图9）。 5结语 一是建立“北斗三维空间坐标系统”，使卡门线内空间任何位置都能得到确定。为地球内部和大气层空间的边界规划、商业确权和空间租售等开发利用提供了标准和科学依据。 二是北斗“3D打印工程机器人”是大型工程机械与智能机器人结合的产物，也符合智能机器向大型化和微型化两极发展的趋势，有利于产业升级。 三是“北斗卫星导航系统”与“3D打印”技术结合并应用于建筑工程领域，是建筑工程行业的“革命”，不但改变传统施工工艺，而且催生新型建筑材料。未来建筑工程行业将更加突出