中学组一等奖作品
“听说我们国家的北斗卫星导航系统的定位精度已经逼近美国军用的GPS的精度了......”
大家议论开来，显得十分兴奋，比“超人机器人”研制成功时还要高兴...... 已至深夜，刘博士办公室的灯还亮着。电脑前，刘博士正在阅读有关北斗卫星的资料。屏幕闪烁的光亮映照在刘博士微笑着的脸上。
经过与北斗卫星导航系统研究中心三年的合作，“超人机器人”与北斗卫星导航系统已完美结合，“超人机器人”也已改名为“北斗超人”。“资源开发小组”和北斗卫星导航系统研究中心的人员都十分激动，大家都期待着“北斗超人”的第一次行动......
“刘博士，刘博士！”孟璎叫醒了沉思中的刘博士，刘博士的思绪由20年前回到了现在——2031年。
“明天，?北斗超人?就将第一次进入火山地区探矿了。”想到这里，刘博士心潮澎湃。
第二天一大早，刘博士及所有工作人员就来到了实验室的监控中心。监控器屏幕上“北斗超人”正悬挂在大型飞机下面，快速飞往台湾的一号火山地带。飞机到达了事先划定好的区域范围，便将“北斗超人”缓缓降落下来。接下来，就是让所有人紧张的时刻了。只见“北斗超人”缓缓启动，前进，按着设定的路线在划定的区域范围内开始了工作。实验室一片欢呼，大家互相拥抱，多年来的努力没有白费，今天，终于成功了。刘博士默默看着“北斗超人”的一举一动，他眼中噙满了泪水。
每十米，“北斗超人”就采集一次土壤，对其进行现场化验，同时将样本储存到置物箱中。在采集土壤的同时，“北斗超人”将小型感应器载入到土壤50米深的地方。小型感应器能够发出微弱的信号 （微弱信号很容易被干扰），地震波的影响能够改变这些小型机器发出的信号，北斗卫星根据感应到的小型感应器信号的改变程度，来预测地震的发生时间与强度。一旦预测到即将有灾难发生，北斗卫星就会同时发送信息给救援中心及“北斗超人”。救援中心会及时派出人员及飞机赶往火山地带，与“北斗超人”在指定地点接头，回基地。
所有成员无比欣慰，他们相信，国家矿产资源紧缺的问题不久就会得到解决，中国又将迎来一个辉煌的时代。
两天后，信息接收中心接收到“北斗超人”发来的信息。信息显示“北斗超人”在北纬23.7度、东经120.3度、海拔2003米处发现不明矿物结构，此矿物结构超出“北斗超人”的能力分析范围，所以“北斗超人”请求派遣专家到基地，进行进一步分析。于是，工作人员打电话通知矿产专家来基地，准备开始工作，进行分析。
一个星期的不间断工作后，机器人将划定区域范围内的土壤全部分析完毕，并请求总部派遣飞机将自己运基地。
专家小组将“北斗超人”带回的数据及样本进一步分析整理之后，得出了一号火山所拥有矿产的种类以及储存量的详细数据。
“资源开发小组”的专家们看到数据都十分震惊。一号火山附近蕴含着极其丰富的矿产资源，并且其中许多矿产正是我国目前所缺少的。这些矿产将为推动我国经济的发展贡献巨大力量。
开采小组的成员们正焦急的等待着灾害监测组的分析结果，随时准备出发前往一号火山。他们渴求看到那里丰富的矿产资源。
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实验室中，灾害监测小组的成员根据北斗卫星传来的信息，分析出最近几天此地带地壳稳定，不会发生大的地壳运动，开采小组可以出发。
开采小组片刻没有耽误，立即赶往一号火山进行矿产开采，并且严格控制了开采区域，避免引发地质灾。。
此期间，灾害监测小组一直持续密切关注着北斗卫星传回的数据，认真分析，以防灾难发生。一旦预测出近期内可能有灾害发生，灾害监测小组就会通过北斗及时发送信息给开采小组，令他们及时撤离火山地带。
一个月后,开采小组已经完成了开采任务的三分之一，开采出的矿产种类极其丰富，数量可观。
实验室中一片欢呼。
开采团队的队员个个精神振奋，他们准备向最后一个开采区域出发。 正当这时，灾害监测小组分析出三天后，一号火山附近地域可能会发生较大强度的地壳运动，一号火山将有可能出现小型喷发。
他们立即将分析结果交给刘博士。
“立刻用北斗卫星发送信息给开采小组组长，告诉他，停止开采，马上撤回基地。”刘博士没有丝毫慌张。
开采小组队长收到信息后，回复说“收到信息，我们将马上撤离，接头地点定在北纬23.3度、东经120.1度、海拔1998米处。”
即刻，开采小组收拾好工具，向接头地点出发。同时飞机也一齐出动，向接头地点赶去。一天后，他们顺利接头。
“我们已安全接头，预计一天后回到基地。”总部收到开采小组通过北斗卫星发回的信息。整个基地没有丝毫不慌乱，是因为所有人知道，只要有北斗在，一切问题都能迎韧而解。
“北斗超人”火山探矿，是人类的又一大举措，世界为之震惊。
刘博士及基地的所有人并没有休息，他们在密切关注着北斗卫星传回的监测数据，蓄势待发的等待着下一次活动——去一号火山将未开采的矿产采出，并且筹划着去二号火山的计划。
但是，这一切只是开始。
刘博士知道，“北斗超人”第一次执行任务，许多问题还没有充分暴露，所有人都会时刻准备着解决可能出现的新的科技难题......
参考文献
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[2] 边少锋，李文魁．《卫星导航系统概论[M]》．北京：电子工业出版社，2005：169—1 75．
[3] 周 露，刘宝忠．《北斗卫星定位系统的技术特征分析与应用[J]．全球定位系统》，2004，29(4)：
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[6] 边少锋，李文魁编著．《卫星导航系统概论》，电子工业出版社． [7] 曾庆华，刘建业等著．《我国卫星导航系统相关技术发展分析》，《航天控制》第24卷，第4期，2006
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[8] 王晓明，殷耀国，杨自明著．《全球导航卫星系统的现代化进展》，《全球定位系统》2006年第4期． [9] 周露，刘宝忠著．《北斗卫星定位系统的技术特征分析与应用》，《全球定位系统》2004年第4期．
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科技小制作
基于GPS的智能导航救援系统
作者：吴家祥 荆日星 孙新苗 潘佳奇 指导教师：张婷 吴琼 郭玉洁
（北京理工大学 自动化学院，北京 海淀100081）
【摘要】本救援系统以Freescale MC9S12XS128单片机作为控制核心，采用GPS定位、GSM通讯、无线通讯等相关技术，可准确的得到被困人员位置坐标，自行到达求救者所在方位，并实时与上位机进行无线通讯，传回自身位置、现场图像等有效信息，配合开展救援行动。
通过后期加入北斗导航系统，实现北斗与GPS的组合导航功能，必将大大提高系统的可靠性与实用性，真正发挥出本救援系统在实际救援工作中的巨大作用。
【关键词】 MC9S12XS128单片机、GPS技术、无线通讯
1引言
本方案旨在研制开发一套多任务调度智能导航救援车组，该系统基于GPS定位、GSM通讯、无线通讯等相关技术，实现救援车在上位机的调度之下，自动行进到达求救者所在位置，并实时与上位机进行无线通讯，传回自身位置、救援现场图像的信息。本文从以下几个方面介绍了该系统。
首先介绍了多任务调度智能导航救援车的研究背景。近年来全球自然灾害频发，威胁着人们的安全。紧急情况发生时，救援人员应快速赶到现场开展救援活动，但常常由于恶劣的客观条件限制，得救援行动实际效果并不理想。当灾害发生时，如何尽快与被困人员取得联系，在保证救援人员自身安全的情况下获得更多现场信息是该系统要解决的问题。
其次介绍了硬件设计方案，系统由控制核心模块，电源稳压模块，GPS模块，GSM模块，无线通信模块，无线摄像头模块，电机调速模块等模块。系统以Freescale 16位单片机MC9S12XS128为主控制核心，实现求救者发布求救信息以及救援车的智能控制。被困者通过手持式的GPS &GSM求救终端，可以实时以短信形式向救援方发送自身位置信息。救援车在行进过程中，通过GPS装置实时更新自身位置，并实时用无线摄像头记录救援现场图像信息，并上传至上位机，救援人员据此可以了解救援现场内部状况，并在特殊情况下，切入救援车的手动控制模式，直接在无线摄像头的辅助下，操纵救援车的运动。
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然后介绍了软件设计方案，该系统在CodeWarrior、Visual studio 等软件基础平台上完成的，采用c语言编写上位机软件，救援人员通过上位机软件，及时对接收到的求救短信内容进行分析，获取被困者的位置。上位机对路径进行规划，将路径简化为若干个关键点，指挥救援车按照关键点行进，直至到达被困者位置。
最后介绍了系统的测试及主要参数，对系统未来的改进方向与发展前景进行了展望与总结。 2 研究背景
近年来全球自然灾害频发，例如2011年3月24日缅甸发生7.2级地震、2011年3月11 日本本州东海岸附近海域遭遇9.0级地震，并引发海啸，2010年2月27日智利8.8级地震，2010年1月12日海地地震造成11.3万人死亡，2008年6月美国密西西比沿岸发生洪灾，2010年7月下旬巴基斯坦洪灾等。与此同时，我国也是一个高风险的国家，容易遭受各种自然灾害，严重威胁着人们的生命安全。以2010年为例，4月份玉树地震造成2968人死亡，夏天洪水造成1691人死亡，甘肃省舟曲县特大泥石流灾害，造成至少1501人遇难，264人失踪，26470人受灾。2008年的汶川8级地震，已确认69227人遇难，374643人受伤，失踪17923人。世界银行2011年3月21日在京召开发布会称，估计到本世纪末，我国有可能成为受气候变化引起的热带飓风影响最严重的三个国家之一。
此类紧急情况发生时，救援人员应快速赶到现场开展救援活动，但常常由于恶劣的客观条件，如大雾、大雨等天气限制，核泄漏事件中核辐射造成的安全限制，道路阻断等路况限制，导致营救人员无法与被困者取得联系，或者不能深入现场进行侦察、施救，导致延误救援时机，使得救援行动实际效果并不理想。
当灾害发生时，如何尽快与被困人员取得联系，如何在保证救援人员自身安全的情况下获得更多现场信息、开展救援行动，都是亟待解决的问题。本项目组认为，将GPS导航技术、无线通讯技术等多学科知识有机融合，研制开发用于导航和搜寻的救援车，救援车导航的功能可以有效地提高救援效率和减少施救人员的伤亡，它们不但能够帮助工作人员第一时间准确地到达受害者的位置，甚至能够代替工作人员执行搜救任务，在灾难救援中将会起着极其重要的作用。 3 硬件设计方案 3.1．系统方案图
3.2. 主控芯片Freescale MC9S12XS128
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MC9S12XS128单片机特性 1）、16位的MCU 2）、增强型锁相环PLL 3）、总线频率16MHZ，可以超频到80MHZ 4）、8路PWM ，RTI 定时中断4路TIMER 5）、BDM调制工具（支持对整页的访问） 6）、16路8位、10位，12位AD 7）、串行口有2个SCI，2个SPI，2个CAN总线模块 8）、片内可编程上拉电阻
最小系统示意图：
3.3. 电源稳压模块
LM2940/LM2940C 低压差三端稳压器
LM2940CT-5.0特性 1）、输出电压 5V
2）、最小输入输出电压差小于 0.8V 3）、输出电流 1A 4）、最大输入电压26V
5）、工作温度 ?40~?125?C 6）、内含静态电流降低电路 7）、过流、过热保护
8）、电池反接、反插入保护
9）、贮藏温度范围?65?C?TJ??150?C 25
VIN INPUT C1 0.47μF VOUT LM294OUTPUI+ T COUT 22μF