CN109061692A - 传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置，将传感器接收单元附加于天线装置，传感器接收单元包括MCU、传感器模块、通信模块；只要天线装置发生任何与位置或方向有关的变化，都会发送反馈，增强了地基增强系统的稳定性及可靠性，使天线装置有了水平、指北检验、监控的途径和方法，能够更好地为地基增强系统提供稳定、精确的卫星信号。本发明实施例保证了系统初期天线安装建设的可操作性和准确性；提供了对天线日常状态的监控，保证了系统的稳定性和可靠性。与现有技术相比较，本发明可以采用多种传感器的采集方法，并对外部提供了实时监控的接口，使得用户可以更准确、全面地了解天线装置的工作状态。

Description

传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置

技术领域

本发明涉及测绘行业空间大地测量技术和地基增强系统基准站建设技术，尤其涉及传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置。

背景技术

地基增强系统中的基准站，主要由GNSS接收机及扼流圈天线组成；扼流圈天线负责接收捕获卫星信号，GNSS接收机负责对卫星信号进行变换、放大和处理，解译出卫星所发送的导航电文。扼流圈天线是整个地基增强系统的最前端，是整个系统的卫星信号的来源，其接收捕获卫星的好坏直接影响到整个系统的精度及可靠性。

实际应用中，扼流圈天线是固定不动的，固定在已校准水平、指北的基准站观测墩上。但扼流圈天线在安装过程中，只能通过机械手段及目测进行校准，此方法往往取决于安装人员的经验，缺乏定性的校准方法及工具。

另一方面，地基增强系统的基准站，一般建设在无人值守的野外，而负责接收卫星信号的扼流圈天线，更是一直外挂高处。随着时间的推移，外挂高处的扼流圈天线会有各种动物、人为、地质变动等因素影响，使其会有相对位移的情况出现，从而影响整个地基增强系统的精度及可靠性。

在现有技术中，扼流圈天线装置仅仅是一款只负责接收卫星信号的外置天线，系统无法对其进行监测功能，而天线装置的位置完好性和稳定性又很大程度影响到整个系统的精度和可靠性。再者，天线装置在实际安装调试、日常维护监控中，都缺乏定性的校验途径和工具。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置，旨在解决扼流圈天线安装中和安装后，难以校准以及实时监测的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种传感器接收单元，传感器接收单元附加于天线装置，传感器接收单元包括MCU、传感器模块、通信模块；其中，

MCU分别与传感器模块、通信模块连接；

通信模块还与外部设备连接；

传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括供电模块；

供电模块分别与MCU、传感器模块、通信模块连接；

供电模块为MCU、传感器模块、通信模块提供电源。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述传感器模块包括倾角传感器和/或电子罗盘；所述传感信息包括水平信息和/或方向信息。

在上述任意实施例的基础上，优选的，所述通信模块包括无线通信模块和/或有线通信模块。

在上述实施例的基础上，优选的，所述通信模块为无线通信模块；无线通信模块与外部手持设备连接；

无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配请求后，通过外部手持设备进行握手动作；在无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配完成的提示信息后，MCU将处理后的传感信息通过无线通信模块发送到外部设备。

或者，优选的，所述通信模块为有线通信模块；有线通信模块与GNSS接收机或地基增强系统连接；

MCU将处理后的传感信息通过有线通信模块发送到GNSS接收机或地基增强系统。

一种传感器接收单元的应用方法，包括：

采集步骤，传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

处理步骤，MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

在上述实施例的基础上，优选的，还包括：

第一控制步骤，MCU还通过通信模块接收第一控制指令，根据第一控制指令调节所输出的传感信息的数据类型和/或输出间隔。

在上述任意实施例的基础上，优选的，还包括：

第二控制步骤，MCU还通过通信模块接收第二控制指令，根据第二控制指令设置与传感信息相应的报警区间；当接收到的传感信息处于与之相应的报警区间时，通过通信模块向外部设备发送报警信息。

一种附加传感器的天线装置，包括天线接收单元，以及上述任一项实施例中的传感器接收单元；所述传感器接收单元与天线接收单元连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明公开了传感器接收单元及其应用方法、附加传感器的天线装置，将传感器接收单元附加于天线装置，解决现有技术的缺点，使天线装置有了水平、指北检验、监控的途径和方法，能够更好地为地基增强系统提供稳定、精确的卫星信号。

在扼流圈天线实际安装应用中，可通过各个传感器的实时反馈信息，协助扼流圈天线的水平安装及天线指向校准，使得扼流圈天线安装校准拥有便捷途径和实际操作方法。本发明保证了系统初期扼流圈天线安装建设的可操作性和准确性。在实际应用中，本发明的初始安装完成后，可通过匹配好的手持设备，对天线装置进行水平、指北校验。工程人员不再需要通过传统的机械及目测手段进行水平、指北，只要通过手持设备的实时反馈信息，即可细调天线装置，让其满足施工要求，从而极大的减少了人为的误差，为项目实施提供了校验依据。

地基增强系统是一个连续运行参考站系统，系统中每个基准站站点都需24小时连续运行，建站实际位置偏僻，也一般无人值守，而站点外的天线装置易被外界影响，如没有一个有效的方法或途径去实时监控其位置状态，就无法确认系统的稳定性。本发明提供了对扼流圈天线日常状态的监控，保证了系统的稳定性和可靠性。

在基准站的日常维护中，用户通过附加传感器单元回传的实时水平、指北信息以及预设的报警提醒，可远程监控天线装置的日常情况；在基准站遇到精度偏差的问题情况下，可通过附加传感器单元的回传信息，查看天线装置的水平、指北状态，进而排除系统精度偏差的实际问题。

本发明的附加传感器单元，对外提供了实时监控的途径，使得系统有了对天线装置进行实时监控的渠道和接口，极大的提升了地基增强系统的稳定性。

本发明所带来的好处包括：

1，只要传感器模块中包括水平传感器和方向传感器，本发明就能够同时对天线装置进行其水平及指北状态的监控校准，有别于市面上单一的某状态的实施方案。天线装置同时具备水平及指北状态的监控，通过采集到的全面数据分析，判别天线是否产生了位移或转向，配合天线接收单元接收到的卫星信号，更好的判别基准站点坐标准确性，对整个地基增强系统的稳定性及可靠性提供了数据支持，以及判别手段。

2，本发明可提供用户对天线装置的实时监控功能。现有技术的方案中，缺少对天线装置的实时监控功能，系统无法实时获取天线装置的水平、指北信息。在基准站点出现精度偏差时，无法定性排查系统问题。本设计很好的解决此问题。

与现有技术相比较，本发明采用了多种传感器的采集方法，并对外部提供了实时监控的接口，使得用户可以更准确、全面的了解天线装置的工作状态。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1示出了本发明实施例提供的一种传感器接收单元的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种传感器接收单元的应用方法的流程示意图；

图3示出了本发明实施例提供的一种附加传感器的天线装置的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

具体实施例一

如图1所示，本发明实施例提供了一种传感器接收单元，传感器接收单元附加于天线装置，传感器接收单元包括MCU、传感器模块、通信模块；其中，

MCU分别与传感器模块、通信模块连接；

通信模块还与外部设备连接；

传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

本发明实施例对传感器接收单元附加于天线装置的方式不做限定，传感器接收单元可以设置于天线装置的内部、外部，或者部分设置于天线装置的内部、部分设置于天线装置的外部。

本发明实施例对传感器模块不做限定，优选的，所述传感器模块可以包括倾角传感器和/或电子罗盘；所述传感信息包括水平信息和/或方向信息。本发明实施例可以选用倾角传感器获取水平信息，选用电子罗盘用于获取方向信息。这样做的好处是，选用相应的传感器，使用户可以根据实际需求获取所需要的水平信息和/或方向信息。当传感器模块包括倾角传感器和电子罗盘时，传感信息包括水平信息和方向信息，此时本发明实施例能够同时对天线装置进行水平及指北状态的监控校准，而非市面上单一的某状态的实施方案。

本发明实施例将传感器接收单元附加于天线装置，只要天线装置发生任何与位置或方向有关的变化，都会向GNSS接收机或系统反馈，增强了地基增强系统的稳定性及可靠性，解决了现有技术的缺点，使天线装置有了水平、指北检验、监控的途径和方法，能够更好地为地基增强系统提供稳定、精确的卫星信号。本发明实施例保证了系统初期扼流圈天线安装建设的可操作性和准确性；提供了对扼流圈天线日常状态的监控，保证了系统的稳定性和可靠性。用户通过附加传感器单元回传的实时水平、指北信息，可远程监控天线装置的日常情况；在基准站遇到精度偏差的问题情况下，可通过附加传感器单元的回传信息，查看天线装置的水平、指北状态，进而排除系统精度偏差的实际问题。附加的传感器接收单元对外提供了实时监控的途径，使得系统有了对天线装置进行实时监控的渠道和接口，极大的提升了地基增强系统的稳定性。与现有技术相比较，本发明可以采用多种传感器的采集方法，并对外部提供了实时监控的接口，使得用户可以更准确、全面地了解天线装置的工作状态。

优选的，本发明实施例还可以包括供电模块；供电模块分别与MCU、传感器模块、通信模块连接；供电模块为MCU、传感器模块、通信模块提供电源。本发明实施例中，附加的传感器处理单元与天线装置的天线接收单元相互独立，附加传感器处理单元是否上电工作，不会直接影响到天线接收单元的正常工作；同理，天线接收单元是否上电工作，也不会直接影响到附加传感器处理单元的正常工作。这样的设计好处在于，在天线装置安装的初始阶段，只要给附加传感器处理单元上电，即可进行天线的水平及指北校准安装。天线装置完成安装后，用户可按实际需求，是否只需连接天线接收单元即可，对无实时监控天线装置的老系统设备，无须改变现有的走线及布线方式，极大提高本设计的通用性。

本发明实施例对通信模块的工作原理不做限定，优选的，所述通信模块包括无线通信模块和/或有线通信模块。

优选的，所述通信模块可以为无线通信模块；无线通信模块与外部手持设备连接；无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配请求后，通过外部手持设备进行握手动作；在无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配完成的提示信息后，MCU将处理后的传感信息通过无线通信模块发送到外部设备。现有技术方案中，并无无线通信功能，天线装置的调试及接收，往往必须通过有线通信方式，极大的影响初始安装调试天线装置的便捷性。这样做的好处是，引入无线通信方式，可通过天线装置内部的各个传感器采集精确的水平、指北信息，通过无线通信模块，实时发送到用户手持设备，解决现有安装天线过程单一、不可靠、操作手段繁琐的问题，方便初始安装天线装置的调试操作，工程人员只要通过手机、平板等通用手持设备，就能获得天线装置的水平、指北信息，减少了安装调试的操作时间，同时还可以提供天线装置的校准手段。

优选的，所述通信模块可以为有线通信模块；有线通信模块与GNSS接收机或地基增强系统连接；MCU将处理后的传感信息通过有线通信模块发送到GNSS接收机或地基增强系统。

本发明实施例中，MCU是整个附加传感器接收单元的核芯部分，通过各个通信协议，与各个传感器及通信模块实时交互，负责各个模块的驱动及数据整合；倾角传感器可以选用一个高精度数字测斜仪，用于向MCU提供设备准确的水平情况；电子罗盘可以选用一个高精度三轴磁阻传感器，用于向MCU提供设备准确的指北情况；无线通信模块是附加传感器单元与外部手持设备进行数据交互的通信模块；有线通信模块是附加传感器单元与系统实时监控的通信模块；供电模块是为附加传感器单元单独提供电力的供电模块。倾角传感器以及电子罗盘采集到天线装置实时的水平及方向信息并发送到MCU，MCU对采集到的信息进行数据分析、提取及封装后，再通过无线通信模块，向外部手持设备进行数据交互，或者通过有线通信模块，向GNSS接收机或系统进行数据交互，实现对天线装置的实时监控。MCU

附加传感器单元通过外部供电后，其供电模块向各个模块上电工作，MCU先对各个模块进行初始化操作，得到回应后，再通过SPI、I2C等通信协议对倾角传感器、电子罗盘进行预设指令控制。倾角传感器、电子罗盘按预设进行实时采集水平、指北信息，并一一回传到MCU。MCU接收到各个传感器的信息后，对信息进行刷选、处理、封装，再通过初始化好的有线通信模块，与GNSS接收机或系统进行数据播发。或者，当无线通信模块接收到外部手持设备的匹配请求后，进行握手动作，信息及握手匹配完成后，再把各个传感器的采集信息，向手持设备进行数据传输。

在上述的具体实施例一中，提供了传感器接收单元，与之相对应的，本申请还提供传感器接收单元的应用方法。由于方法实施例基本相似于系统实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。

具体实施例二

如图2所示，本发明实施例提供了一种传感器接收单元的应用方法，包括：

采集步骤S101，传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

处理步骤S102，MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

本发明实施例将传感器接收单元附加于天线装置，只要天线装置发生任何与位置或方向有关的变化，都会向GNSS接收机或系统反馈，增强了地基增强系统的稳定性及可靠性，解决了现有技术的缺点，使天线装置有了水平、指北检验、监控的途径和方法，能够更好地为地基增强系统提供稳定、精确的卫星信号。本发明实施例保证了系统初期扼流圈天线安装建设的可操作性和准确性；提供了对扼流圈天线日常状态的监控，保证了系统的稳定性和可靠性。用户通过附加传感器单元回传的实时水平、指北信息，可远程监控天线装置的日常情况；在基准站遇到精度偏差的问题情况下，可通过附加传感器单元的回传信息，查看天线装置的水平、指北状态，进而排除系统精度偏差的实际问题。附加的传感器接收单元对外提供了实时监控的途径，使得系统有了对天线装置进行实时监控的渠道和接口，极大的提升了地基增强系统的稳定性。与现有技术相比较，本发明可以采用多种传感器的采集方法，并对外部提供了实时监控的接口，使得用户可以更准确、全面地了解天线装置的工作状态。

优选的，本发明实施例还可以包括：第一控制步骤S103，MCU还通过通信模块接收第一控制指令，根据第一控制指令调节所输出的传感信息的数据类型和/或输出间隔。这样做的好处是，附加传感器单元除了可向外部设备提供天线装置的水平、指北情况外，还可以接收用户对附加传感器单元的控制操作，可调节实时输出的数据类型、输出间隔等基本信息。

优选的，本发明实施例还可以包括：第二控制步骤S104，MCU还通过通信模块接收第二控制指令，根据第二控制指令设置与传感信息相应的报警区间；当接收到的传感信息处于与之相应的报警区间时，通过通信模块向外部设备发送报警信息。这样做的好处是，可以设置天线装置预设位置的报警值，当天线装置的水平或指北情况大于预设值后，能够通过无线/有线通信模块，向手持设备、GNSS接收机或系统输出报警信息，达到实时监控的报警提醒功能。

具体实施例三

如图3所示，本发明实施例提供了一种附加传感器的天线装置，包括天线接收单元，以及具体实施例一中的传感器接收单元；所述传感器接收单元与天线接收单元连接。

天线装置主要包括两部分，天线接收单元以及附加传感器接收单元。由于天线接收单元以及附加传感器接收单元单独分开、互不影响，对外通信接口也分开独立、互不干扰，因此大大提高了天线装置的通用性能。

本发明实施例对天线接收单元不做限定，天线接收单元可以包括天线信号接收部分电路以及对应数据通信接口，通信接口可以采用通用性强的BNC/TNC插座。

本发明实施例将传感器接收单元附加于天线装置，只要天线装置发生任何与位置或方向有关的变化，都会向GNSS接收机或系统反馈，增强了地基增强系统的稳定性及可靠性，解决了现有技术的缺点，使天线装置有了水平、指北检验、监控的途径和方法，能够更好地为地基增强系统提供稳定、精确的卫星信号。本发明实施例保证了系统初期扼流圈天线安装建设的可操作性和准确性；提供了对扼流圈天线日常状态的监控，保证了系统的稳定性和可靠性。用户通过附加传感器单元回传的实时水平、指北信息，可远程监控天线装置的日常情况；在基准站遇到精度偏差的问题情况下，可通过附加传感器单元的回传信息，查看天线装置的水平、指北状态，进而排除系统精度偏差的实际问题。附加的传感器接收单元对外提供了实时监控的途径，使得系统有了对天线装置进行实时监控的渠道和接口，极大的提升了地基增强系统的稳定性。与现有技术相比较，本发明可以采用多种传感器的采集方法，并对外部提供了实时监控的接口，使得用户可以更准确、全面地了解天线装置的工作状态。

本发明从使用目的上，效能上，进步及新颖性等观点进行阐述，其具有的实用进步性，己符合专利法所强调的功能增进及使用要件，本发明以上的说明及附图，仅为本发明的较佳实施例而己，并非以此局限本发明，因此，凡一切与本发明构造，装置，待征等近似、雷同的，即凡依本发明专利申请范围所作的等同替换或修饰等，皆应属本发明的专利申请保护的范围之内。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。尽管本发明已进行了一定程度的描述，明显地，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可进行各个条件的适当变化。可以理解，本发明不限于所述实施方案，而归于权利要求的范围，其包括所述每个因素的等同替换。对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传感器接收单元，其特征在于，传感器接收单元附加于天线装置，传感器接收单元包括MCU、传感器模块、通信模块；其中，

MCU分别与传感器模块、通信模块连接；

通信模块还与外部设备连接；

传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

2.根据权利要求1所述的传感器接收单元，其特征在于，还包括供电模块；

供电模块分别与MCU、传感器模块、通信模块连接；

供电模块为MCU、传感器模块、通信模块提供电源。

3.根据权利要求1或2所述的传感器接收单元，其特征在于，所述传感器模块包括倾角传感器和/或电子罗盘；所述传感信息包括水平信息和/或方向信息。

4.根据权利要求1或2所述的传感器接收单元，其特征在于，所述通信模块包括无线通信模块和/或有线通信模块。

5.根据权利要求4所述的传感器接收单元，其特征在于，所述通信模块为无线通信模块；无线通信模块与外部手持设备连接；

无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配请求后，通过外部手持设备进行握手动作；在无线通信模块接收到外部手持设备发送的匹配完成的提示信息后，MCU将处理后的传感信息通过无线通信模块发送到外部设备。

6.根据权利要求4所述的传感器接收单元，其特征在于，所述通信模块为有线通信模块；有线通信模块与GNSS接收机或地基增强系统连接；

MCU将处理后的传感信息通过有线通信模块发送到GNSS接收机或地基增强系统。

7.一种传感器接收单元的应用方法，其特征在于，包括：

采集步骤，传感器模块采集天线装置的传感信息并发送到MCU；

处理步骤，MCU对传感信息进行处理，并将处理后的传感信息通过通信模块发送到外部设备，用以实现对天线装置的实时监控。

8.根据权利要求7所述的传感器接收单元的应用方法，其特征在于，还包括：

第一控制步骤，MCU还通过通信模块接收第一控制指令，根据第一控制指令调节所输出的传感信息的数据类型和/或输出间隔。

9.根据权利要求7或8所述的附加传感器的天线装置的应用方法，其特征在于，还包括：

第二控制步骤，MCU还通过通信模块接收第二控制指令，根据第二控制指令设置与传感信息相应的报警区间；当接收到的传感信息处于与之相应的报警区间时，通过通信模块向外部设备发送报警信息。

10.一种附加传感器的天线装置，其特征在于，包括天线接收单元，以及权利要求1-6任一项所述的传感器接收单元；所述传感器接收单元与天线接收单元连接。