計測機器とは、度量衡 (長さ・体積・重さ) をはじめとして、時間的・力学的・熱的・電磁気的・光学的な諸物理量およびその変化を測定する機器です。測定対象が多様である上、測定法にも比較法と独立法、直接法と間接法などの多くの方式があり、さらにそれらが組み合わされるので、機器の種類はおびただしい数になります。
今回は、GPS測位技術に基づく土地面積測定器の設計を紹介します。
伝統的な土地面積の測定方法は主に人工測量法と慣例の計器測定法です。しかし、伝統的な土地測定方法は効率が低く、人工環節が多く、コストが高いなどの問題があるので、大規模な土地測定には適していません。一方、GPS測位システムは衛星を利用して、世界範囲で目標点を精確に測位することができます。したがって、GPSに基づく土地面積測定器は、操作が簡単で、持ち運びが便利で、精度が高いという利点があります。
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測定器の設計は主に三つのモジュールの設計からなっています。それぞれはGPS北斗モジュール、データ処理モジュール、人機インタラクティブモジュールです。GPS北斗モジュールはGPSモジュールを設計して、NMEA−0183プロトコルにより各種衛星データを取得します。データ処理モジュールの設計によって、32ビットのCortex-M 4マイクロコントローラとそのサブシステムから構成されています。人機インタラクティブモジュールはGPSの土地面積測定装置を設計して、10.92 cmのTFLCDとボタンを用いて人機のインタラクションを実現します。
このシステムでは、まずGPSにより衛星から送信されたデータを受信して、シリアルポートを介してデータ処理モジュールに送信します。データ処理モジュールは、複数の位置決め座標を利用して、予め設定されたアルゴリズムに基づいて、測定土地の面積を計算して、結果をヒューマンインタラクティブモジュールに送信して表示します。最終的には、測定後のデータから、測定器の誤差は3%以下で、基準に適合しており、土地面積測定に広く応用することができます。
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筆者：钟珮瑜
2019年10月20日