Gps跨斷層測量儀的製作方法

2023-05-09 06:07:21 1

專利名稱：Gps跨斷層測量儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及地震監測、地質災害監測、工程建築變形監測以及工程測量、地球 物理資源勘探等領域的一種測量儀器，是一種監測天然塊體和工程構築物形變並且輸出為 三分量位移數位訊號的裝置。
背景技術：
多年來，地震、滑坡、泥石流等自然災害給我們的生活、生產造成了巨大的損失，每 年國家都要撥付巨款進行抗災；同時，隨著大型工程如高樓大廈、大壩、橋梁等的建設完成 並投入使用，其一旦損壞也會給人們帶來不可估量的損失。如何實時、高精度的監測，及時 了解這些災害的形成、發展和發生，一直是人們追求的目標，高精度、實時了解天然塊體和 工程結構體變形對防災減災、科學研究、工程安全等具有十分重要的意義。GPS技術對監測形變具有很好的效果。差分GPS技術的出現，使得GPS定位精度大 大提高，推動了 GPS應用的巨大發展。同時，高性能GPS模塊的開發，網絡技術、通訊技術的 發展，使得GPS得到了廣泛應用，為開發實時、高精度的形變監測設備提供了可能。
發明內容本實用新型利用差分GPS技術的特點，旨在提供一種能夠實時監測兩個測點間三 維相對坐標及位移變化，依靠單頻觀測值實時解算三維基線向量，最終確定測點間的位移 變化情況，達到實時監測的目的。本實用新型是通過以下技術方案來實現的GPS跨斷層測量儀，包括主控站、從控站和終端，主控站和從控站間保持無線數據 傳輸，終端連接在主控站上；從控站用於接收所在測點的GPS觀測數據，並將數據傳送到主 控站；主控站用於接收所在測點的GPS觀測數據和從控站上測點的GPS觀測數據，並將主控 站數據和從控站數據解算後，計算得出主控站測點和從控制測點間三維相對坐標及位移變 化；終端為一臺計算機，計算機用於顯示計算結果和對主控站及從控站進行遠程監控。所述主控站包括順序信號連接的主控GPS接收天線、主控站主機、主控無線數傳 電臺和接收天線，主控站主機包括主控GPS接收模塊、主控存儲模塊、主控CPU、解算模塊和 主控接口模塊，主控GPS接收天線連接在主控GPS接收模塊上，主控無線數傳電臺連接在主 控接口模塊上，主控存儲模塊、解算模塊和主控接口模塊分別連接在主控CPU上，解算模塊 和終端分別與主控接口模塊單獨連接。所述主控站上還設有主控獨立電源。所述從控站包括順序信號連接的從控GPS接收天線、從控站主機、從控無線數傳 電臺和發射天線，從控站主機包括從控GPS接收模塊、從控存儲模塊、從控CPU和從控接口 模塊，從控GPS接收天線連接在從控GPS接收模塊上，從控無線數傳電臺連接在從控接口模 塊上，從控存儲模塊和從控接口模塊分別連接在從控CPU上。所述從控站上還設有從控獨立電源。[0011]所述計算機通過有線或無線方式與主控站連接。本實用新型所述的GPS跨斷層測量儀，通過將從控站和主控站任意分布在天然塊 體或工程構築物可能形變的不同測點上，利用從控站和主控站分別集成的高性能GPS接收 模塊、GPS天線、無線數傳電臺、存儲模塊、CPU等設備，完成對不同測點的實時GPS觀測數據 接收，並通過解算模塊對測點數據進行解算，得出測點的三維相對坐標及不同測點間的位 移變化情況，為最終確定天然塊體或工程構築物可能發生的形變提供數據依據，有效避免 災害發生。其中，解算模塊採用相位模糊度解和周跳剔除技術，實現了用單頻觀測值實時解 算三維基線向量，解算精度達到了亞毫米水平。整個GPS跨斷層測量儀具有遠程監控、遠程 傳輸功能，速度快、存儲容量大、架設方便，既滿足了實時、高精度的監測要求，也滿足了野 外觀測的需要，可廣泛適用於地震、地質災害和工程建築變形監測的研究中。

圖1為本實用新型的結構框圖；圖2為本實用新型中主控站的結構框圖；圖3為本實用新型中從控站的結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖1、圖2、圖3對本實用新型做進一步的描述本實用新型所述的GPS跨斷層測量儀，包括一個主控站2、一個從控站1和一個終 端11。其中，從控站1包括順序信號連接的從控GPS接收天線9、從控站主機3、從控無線 數傳電臺5和發射天線7，從控站主機3包括從控GPS接收模塊33、從控存儲模塊34、從控 CPU31、從控接口模塊32和為它們提供電能的從控獨立電源36。從控獨立電源36為一個 可充電蓄電池，從控GPS接收天線9連接在從控GPS接收模塊33上，發射天線7連接在從 控無線數傳電臺5上，從控無線數傳電臺5連接在從控接口模塊32上，從控GPS接收模塊 33、從控存儲模塊34和從控接口模塊32分別連接在從控CPU31上，從控CPU31協調並控制 各個模塊工作。主控站2包括順序信號連接的主控GPS接收天線10、主控站主機4、主控無線數傳 電臺6和接收天線8。主控站主機4包括主控GPS接收模塊23、主控存儲模塊24、主控CPU 21、解算模塊25、主控接口模塊22和主控獨立電源26，主控獨立電源26為一個蓄電池，用 以保證主控站2在野外的正常、獨立使用。主控GPS接收天線10連接在主控GPS接收模塊 23上，接收天線8連接在主控無線數傳電臺6上，主控無線數傳電臺6連接在主控接口模 塊22上，主控GPS接收模塊23、主控存儲模塊24、解算模塊25和主控接口模塊22分別連 接在主控CPU 21上。解算模塊25除接受主控CPU 21的管理外，還與主控接口模塊22連 接，以便將解算後數據傳輸到終端11。終端11為一臺計算機，計算機通過有線的方式連接 在主控接口模塊22上，用於顯示解算結果，觀察不同時段測點間的位置變化情況，同時對 主控站及從控站進行遠程監控。當然，計算機也可通過無線方式與主控站連接。以觀測地震災害為例，使用中，首先將從控站1和主控站2放置在自然環境中不同 的兩個同能發生斷裂的觀測點上，從控站1通過從控GPS接收天線9和從控GPS接收模塊 33接收其所處測點的GPS觀測數據，主控站2相應通過主控GPS接收天線10和主控GPS接收模塊23接收其所在測點的GPS觀測數據。由於主控站2和從控站1間保持著無線數 據傳輸，在設定好的時間段內，從控站1利用從控CPU31控制從控GPS接收模塊33和從控 存儲模塊34，通過從控接口模塊32和從控無線數傳電臺5及發射天線7進行數據發射，主 控站2則通過主控無線數傳電臺6和接收天線8進行發射數據的接收，同時，結合主控GPS 接收模塊23接收到的自身所在測點的GPS觀測數據，並在主控CPU 21及主控存儲模塊24 的統一調控下，在解算模塊25中對兩套數據進行相應的解算，解算模塊25採用了獨特的相 位模糊度解和周跳剔除技術，實現了用單頻觀測值實時解算三維基線向量，從而確定出兩 個觀測點間隨著時間推移的三維相對坐標及其位移變化，並通過主控接口模塊22在終端 計算機中顯示出來，既利於觀測，又方便實時對比觀測結果，為天然塊體的變形研究提供數 據依據，其解算精度可以達到亞毫米水平，對防災減災起到了良好的警示作用。這種監測過 程，同樣也可以針對工程構築物，以及時發現構築物的異常形變。
權利要求1.GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，包括主控站、從控站和終端，主控站和從控站間保持 無線數據傳輸，終端連接在主控站上；所述從控站用於接收所在測點的GPS觀測數據，並將數據傳送到主控站所述主控站用於接收所在測點的GPS觀測數據和從控站上測點的GPS觀測數據，並將 主控站數據和從控站數據解算後，計算得出主控站測點和從控制測點間三維相對坐標及位 移變化；所述終端為一臺計算機，計算機用於顯示計算結果和對主控站及從控站進行遠程監控。
2.根據權利要求1所述的GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，所述主控站包括順序信號連 接的主控GPS接收天線、主控站主機、主控無線數傳電臺和接收天線，所述主控站主機包括 主控GPS接收模塊、主控存儲模塊、主控CPU、解算模塊和主控接口模塊，所述主控GPS接收 天線連接在主控GPS接收模塊上；所述主控無線數傳電臺連接在主控接口模塊上；所述主 控存儲模塊、解算模塊和主控接口模塊分別連接在主控CPU上；所述解算模塊和終端分別 與主控接口模塊單獨連接。
3.根據權利要求2所述的GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，所述主控站上還設有主控獨 立電源。
4.根據權利要求1所述的GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，所述從控站包括順序信號連 接的從控GPS接收天線、從控站主機、從控無線數傳電臺和發射天線，所述從控站主機包括 從控GPS接收模塊、從控存儲模塊、從控CPU和從控核口模塊，所述從控GPS接收天線連接 在從控GPS接收模塊上；所述從控無線數傳電臺連接在從控接口模塊上；所述從控存儲模 塊和從控接口模塊分別連接在從控CPU上。
5.根據權利要求4所述的GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，所述從控站上還設有從控獨 立電源。
6.根據權利要求1所述的GPS跨斷層測量儀，其特徵在於，所述計算機通過有線或無線 方式與主控站連接。
專利摘要本實用新型公開了一種GPS跨斷層測量儀，包括主控站、從控站和終端，主控站和從控站間保持無線數據傳輸，終端連接在主控站上。通過將從控站和主控站任意分布在天然塊體或工程構築物可能形變的不同測點上，完成對不同測點的實時GPS觀測數據接收，經解算後得出不同測點間的實時三維相對坐標及二者間的位移變化情況，最終確定天然塊體或工程構築物可能發生的形變，起到防災減災的作用。整個結構實現了遠程監控、遠程傳輸等功能，解算速度快、架設方便，既滿足了實時、高精度的監測要求，也滿足了野外觀測的需要，可廣泛適用於地震、地質災害和工程建築變形監測的研究中。
文檔編號G08C17/02GK201867184SQ20102057395
公開日2011年6月15日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者崔篤信, 張暘, 張煉, 滕雲田, 王喜珍, 胡新康 申請人:中國地震局地球物理研究所, 中國地震局第一監測中心, 中國地震局第二監測中心