北斗杯学三等奖.docx

中学组三等奖优秀作品城市交通道路选择器 2依托动物实现卫星的地震与海啸等次生灾害预警 7基于北斗卫星导航系统的地理社交网络平台 11伪卫星技术在北斗卫星导航系统中的应用 15基于北斗卫星导航定位系统的应急救助系统在公共场所应用的综合分析 17北斗卫星导航系统在刑罚实施中的应用 23北斗导游小帮手 28迟到的礼物 33对着北斗许个愿 37盲 眼 40与死神赛跑 42末日E计划 44指引 47北斗导航模型导弹的设计与制作 50太阳能北斗导航电动清洁机 57多用途北斗导航太阳能车 61第二届“北斗杯”全国青少年科技创新大赛优秀作品（中学组） 科技小论文城市交通道路选择器作者：门昱含指导教师:赵国庆老师大连市第一中学 高二（6）班【摘要】 根据北斗导航系统的定位功能，为未来出行设计的道路选择系统将导航系统和测速器联系起来，以各地理区域为单位，可以测量出道路拥挤情况用户可以边驾车边调整自己的行驶路线，最大限度地保证了道路的畅通无阻，节省时间关键词】 导航系统，测速器，交通拥挤，卫星探测 1. 背景及意义目前，随着人口的增加，车流数量也急剧增加，交通拥堵现在已经成为极大的问题。

可以预计，在未来，随着私家车的出行，人们想在高峰期出行势必举步维艰随着中国北斗导航定位系统的出现，卫星定位已经不再是一个理想，那么在卫星定位的基础上，如果可以查看每条路上的车流数，就可以确定那条路是畅通无阻的，这样也可以大大缓解交通拥堵2. 原理：（1）利用的北斗导航原理首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统中心控制系统接收并解调用户发来的信号，然后根据用户的申请服务内容进行相应的数据处理 对定位申请，中心控制系统测出两个时间延迟：即从中心控制系统发出询问信号，经某一颗卫星转发到达用户，用户发出定位响应信号，经同一颗卫星转发回中心控制系统的延迟；和从中心控制发出询问信号，经上述同一卫星到达用户，用户发出响应信号，经另一颗卫星转发回中心控制系统的延迟由于中心控制系统和两颗卫星的位置均是已知的，因此由上面两个延迟量可以算出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。

另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户处于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户 短报文通信：一次可传送多达120个汉字的讯息 精密授时：精度达10纳秒 定位精度：水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)工作频率：2491.75MHz （2）城市交通道路选择器与北斗导航系统的联系简单的说，就是利用北斗导航系统的定位功能.城市交通道路选择器分成两个部分，一个在道路周边检测车流量（车流查看器），一个在用户端接收信号并按照车流量显示可行路段（道路选择器）车流查看器原理：车流查看器根据雷达探测原理可以检测出此时道路的车流量车辆检测雷达是调频连续波雷达该雷达发出的电磁波频率随线性调制信号电压的变化而变化将该雷达安装在马路边的竖起高杆上，俯向下往各车道发射微波，并接收各车道上车辆反射回来的微波由于存在多普勒频移，各车道上车辆和雷达之间的距离不同，反射回来的电磁波与当前雷达发射的电磁波频率之差也不同，雷达通过对中频信号进行频谱分析，并判断各车道对应频率分量的强弱即可知道各车道有没有车辆存在。

这样根据各数据就可以看出道路的饱和度，判断车流量因此车流查看器最重要的是储存数据，然后发出信号储存的数据可以保留一个信号灯的时间，并且按照这段时间间隔向当地中心系统发出信号这样便完成了检测每个路段的车流密度总体工作步骤：第一阶段：（首先由中心控制系统向卫星I和卫星II同时发送询问信号，经卫星转发器向服务区内的用户广播用户响应其中一颗卫星的询问信号，并同时向两颗卫星发送响应信号，经卫星转发回中心控制系统这一部分与北斗的初步导航是完全相同的根据到达卫星的时差可以计算此时用户的三维地理位置这是为用户定位的阶段 与此同时，用户把想要到达的目的地的地理位置，利用北斗导航的信号发送至目的地当地控制中心第二阶段：当用户发出的目的地定位信号到达当地控制中心时，当地控制中心已经储存了该地所有的路段的路况信息将这些信息以信号形式传入中心控制系统，同时结合上一阶段的定位信息将数据与各路段地图结合起来发回用户手中第三阶段：当用户接收到来自中心系统的信息后，使用道路选择器在车上的导航地图进行数据分析根据车流数据大小排列选择最优路段，并用一条显示线将所经路段连接起来，使其简单明了有时根据实际情况（路程远近等）用户可自行选择。

另外道路选择器最大优点是可以把动态的车流情况如实反映出来，使用户可以及时地调整路线流程图：用户车上实际道路选择情况示意图：(3)车流查看器分布：可以依附于电子眼周围，不必重新建设专门的场所来安置而并不是所有的信号灯都适合安装，如果一条直道上有10-12个信号灯，那么每一个都装就是有些浪费资源应该结合当地实际情况来设计，达到既不浪费又充分体现路况的效果4)城市交通道路选择器的实施：以前人们获取路况信息的方式只有通过交通台广播而广播的内容往往是定位不清晰，只有某某路拥堵严重，而那些潜在的拥堵路段却不能被反映出来有时用户驾车出行因为不知道前方准确的路况信息，而导致判断出行路线失误造成这种现象的根本原因是以前的导航定位系统不完善，即使有专门的测量车流的仪器，也不能准确地将车流信息发回到用户手中而现在根据北斗导航的双向定位原理，可以使用户及时收到数据，方便判断路况这为车流查看器的出现提供了极好的基础2. 城市交通道路选择器前景：交通拥堵的现状与危害随着世界经济的不断发展和汽车的迅速普及,当前交通拥堵已成为一个普遍存在的国际性难题.据统计,美国城市内以及州际间的高速公路有50%以上遭受严重阻塞;在日本东京高速公路拥堵严重时竟长达17小时,拥堵路面达10公里长;我国北京、上海等城市道路拥堵时车速仅10公里/小时,有时甚至还不如自行车快.交通拥堵给个人和社会带来一些不利的影响和危害,它不仅影响个人的出行情绪,造成经济损失,而且还可能危及人身安全,危害居民的身心健康.另外,它还对社会造成整体时间损失、空气污染,引发交通事故和使燃料费用等增加,美国每年因交通堵塞造成损失估计达630亿美元,并且会影响汽车、旅游等相关产业的发展,制约国民经济的发展。

基于交通堵塞带来的危害，道路选择器不仅可以使市民出行得到畅通，而且大大缓解了警力，出行难不再是一个幻想参考文献[1]百度百科 2009-1 西北工业大学出版社[3]激光多普勒测速技术及应用 清华大学出版社[4] 车流量检测技术综述 科技小论文依托动物实现卫星的地震与海啸等次生灾害预警作者：苑永岩指导教师：彭其斌 李忠文 盛连蔚（山东省济南第一中学 山东济南 ） 【摘要】 地震海啸是我们所面对的最重大的自然灾害，每一次都会造成巨大的伤亡和损失但我们目前的地震海啸预警机制还处于初步发展阶段，无法完全提前和准确预报但动物却是大自然最好的侦测兵，他们可以感受到人类无法感受的超声波，次声波以及大地的震动和天气变化等将卫星监控传输与动物行为定位监测结合起来，可以做好地震海啸等次生灾害的预警工作 【关键词】 卫星 地震 预报 救援一、研究背景及意义斯里兰卡东南部有一个面积超过1000平方公里的大型野生动物园，当一次海啸发生时，海水已经没过了离海岸3公里远的土地，造成200多人死亡而生活在这里的200来头大象、豹子、水牛、野猪、鹿、猴子等却无一丧生，惊魂未定的该国自然保护机构代表确认了这一事实。

令人惊奇的是，大灾之后这里没有发现任何动物的尸体，无论是大象，还是小野兔斯里兰卡还有一个小岛，那里是蝙蝠的天堂，这种小东西一般白天都处于睡眠状态，可是在海啸发生之前，它们竟奇迹般地纷纷飞出洞穴，躲过了这一劫其他地方的各种现象也证实了动物对海啸的预见性：火烈鸟离开它们赖以繁殖的栖息地，搬到了地势较高的地方；家犬拒绝出门；动物园里的动物们都不肯离开自己的窝棚在泰国受灾最重的旅游度假热点拷叻，大象还救了几个日本游客和驯象人的命驯象的小伙子通丹对法新社记者描述了那天的情景：“海啸发生那天很早的时候，这群象就开始不停地叫唤，而且不听指挥，总是朝大海的方向张望，后来它们挣脱了绳索，开始向高处跑去这群大象跑到半山腰的时候，我回头看了一眼，正看到第一个大浪席卷海滩，把那些毫无防备的人都卷进了大海，我当时被惊呆了由此可以看出，动物的不同于往常的古怪行为确实与次生灾害的即将到来有关我么能不能利用卫星时时定位观测大规模动物的集体活动，特别是当他们产生异于平常的古怪行为时，经过分析判断和实地调差来提前做好防灾救灾的准备呢？这样提前感知并预报地震海啸等，有助于人群的及时疏散撤离，保护人们的生命财产安全二、设计实验方案与实验过程锁定动物行踪↓北斗卫星，遥感定位观察↓卫星报送↓地面站接收↓综合信息库↓信息提示↓信息分析整理↓信息处置↓信息反馈↓各级主管部门↓地方后勤↓报警并出动相关人员1，动物选择不同地域可以根据当地实际情况进行不同动物的定位监测。

如海洋预警海啸和地震，可以在一定区域内监测观察海豚，鱼群的游动变化除去每年的交配期和溯游产卵等不同于以往的行为外，鱼群的生活规律，生活的地点区域一般都很集中和固定如果鱼群发生大的变化，或产生异于平常的游动行进路线和古怪行为时，卫星监测就要更加注意他们的行为变化，时时与地面联系如果是陆地预警，可以对大象、豹子、水牛、野猪、鹿、猴子等动物进行定位监测2，动物行为观测通过北斗卫星定位已锁定的动物位置，定点他们的移动轨迹，与平常运动路径对比看是否有异常利用卫星遥感影像观察相应地区变化，同时密切注意动物的古怪行为和他们前往何处，确定安全领域和范围3，卫星报送，地面站接收对卫星矢量地图进行压缩，提高卫星图片的传输效率，卫星每隔几秒就会将动物的运动轨迹图片传回到地面站，地面站接受图片后进行动态分析4，信息提示分析整理，信息处置反馈将动物的行为与平常相比，研究动物行为的异常，确定动物的逃跑方向，GIS系统综合分析后得出结论，迅速传达到各级主管部门5，地方接收到信息后发出警报，并迅速出动相关人员勘察相应地区，疏导群众，合理安排生产作业6，确定次生灾害后，迅速上报国家信息网络，发布新闻等通告三、理论设计1，遥感工作。