CN109299760B - 一种记忆标石及其现场搜索方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及监测标石领域，具体地指一种记忆标石及其现场搜索方法。包括埋设在土体内的标石主体；所述的标石主体的四周填充有回填材料，标石主体的上端埋设有标识；所述的回填材料的上端与标石主体上端持平，回填材料的上端设置有覆盖在标石主体上用于保护标石的罩体；所述的罩体上设置有可发送射频信号的射频标签以及记录该标石主体信息的二维码标签。本发明的标石结构简单，能够方便快捷地便于找寻，适合复杂恶劣环境情况下大范围内的寻找，且标石布置方法简单，穿透性通信效果好，解决了复杂自然环境下控制点百米范围附近GNSS信号或基站信号噪声大导致搜索失效的问题，同时可大大节约外业寻找时间，尤其适用于植被茂盛的南方地区。

Description

一种记忆标石及其现场搜索方法
技术领域
本发明涉及监测标石领域，具体地指一种记忆标石及其现场搜索方法。
背景技术
为满足铁路、公路、水电、通信等工程勘察设计的要求，常常在线路两侧间隔一定距离埋设标石，作为后续工作的测量控制点。传统的做法是按照相关规范法规的工艺要求制作和埋置标石，在其周围涂画标记，并形成点之记纸质文件。控制点后续使用时，通过点之记的纸质信息结合涂画的标记或电子地图地理服务应用进行控制点的寻找。
由于风吹雨淋、人为破坏等原因，涂画标记常不易保存；其次，由于控制点附近自然环境受气候、人为因素常发生改变。通常会导致标石找寻困难，尤其在多雨的南方地区。
针对以上问题，为了便于快速找寻标石，现有技术通常采用两种方式寻找。第一种：通过标石附近的GNSS信号找寻标石，如专利号为“CN203071938U”的名为“3G光缆智能监测标石”的中国实用新型专利公开了一种集成了3G模块、电源、报警装置、微型摄像机等设备的标石，该标石通过微型摄像机获取标石附近的图像信息，通过3G模块进行无线传送，达到无人值守监控的目的，快速定位需维修地段。但是该标石结构复杂、成本高昂，需要定期更换锂电池，对无线传送信号要求高，并不适用于长大干线且通信基站稀少的区域。而且标石附近的无线电信号随环境改变(比如树丛对GNSS信号的遮挡、工频电对GNSS信号干扰等)而引入环境噪声，导致通过GNSS信号或者基站信号结合标记位置的搜索方法失效。
另一种是通过在标石上埋设信号源便于后去寻找，如专利号为“CN204405071U”的名为“大地控制测量用易寻找三角点标石系统”的中国实用新型专利，该专利介绍了一种埋设有高强度磁铁的标石，使用时通过高斯仪测量检测标石附近的磁场强度，即可找到标石，但是这种找寻方法只能在小范围内查找，大范围内则完全不可能，应用范围极为有限。
由此可见，现有标石结构导致标石存在找寻存在受环境影响大、只能小范围内查找的问题。
发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术提到的标石存在找寻存在受环境影响大、只能小范围内查找的问题，提供一种记忆标石及其现场搜索方法。
本发明的技术方案为：一种记忆标石，其特征在于：包括埋设在土体内的标石主体；所述的标石主体的四周填充有回填材料，标石主体的上端埋设有标识标签；所述的回填材料的上端与标石主体上端持平，回填材料的上端设置有覆盖在标石主体上用于保护标石标签的罩体；所述的罩体上设置有可发送射频信号的射频标签以及记录该标石主体信息的二维码标签。
进一步的所述的罩体为中空的其下端开口、上端封闭的透明护罩结构，罩体下端与回填材料密封连接。
进一步的所述的射频标签为通过螺钉固定在罩体上端面的有源半主动型、其频段为902～928MHz的信号标签。
进一步的所述的二维码标签为粘贴固定在罩体上端面记录标石主体的点名、等级、标石类型、经纬度、交通路线和点位详细说明信息的塑封标签。
一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、手持式数据采集终端记录待找寻标石的位置信息和标签信息；
2)、基于GNSS信号或基站信号通过手持式数据采集终端内的电子地图导航至标石附近100m范围内；
3)、若标石附近GNSS信号良好，基于GNSS信号直接导航至标石位置；若标石附近GNSS信号不好，唤醒的射频标签持续发射信号，通过两台手持式数据采集终端保持间隔距离采集射频信号，然后基于射频信号定位导航算法导航至标石位置；
4)、手持式数据采集终端扫描二维码标签获得标石信息。
进一步的所述的步骤3中基于射频信号定位导航算法导航至标石位置的方法包括以下步骤：1)、对两台手持式数据采集终端时刻t采集的信号u1(t)和u2(t)进行傅里叶变换，得到傅里叶谱u1(f)和u2(f)；
2)、按照互功率谱运算公式：
Figure BDA0001808100350000031
其中：S12(f)——互功率谱函数；
u1(f)——第一台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
u2(f)——第二台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
i——虚数单位；
dφ——相位差；
求解互功率谱函数S12(f)；
3)、对应射频标签的优势频带确定信号u1(t)和u2(t)的相位差dφ；
4)、当相位差dφ为正时，前部手持式数据采集终端沿顺时针旋转90度方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
当相位差dφ为负时，前部手持式数据采集终端沿当前方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
直至导航到控制点处。
进一步的所述的两台手持式数据采集终端相互间隔3～8m。
进一步的所述的两台手持式数据采集终端采集信号u1(t)和u2(t)参与计算的时间长度为0.5～2s。
本发明的标石结构简单，能够方便快捷地便于找寻，适合复杂恶劣环境情况下大范围内的寻找，且标石布置方法简单，穿透性通信效果好，解决了复杂自然环境下控制点百米范围附近GNSS信号或基站信号噪声大导致搜索失效的问题，同时可大大节约外业寻找时间，尤其适用于植被茂盛的南方地区。
附图说明
图1：本发明的标石结构示意图；
其中：1—标石主体；2—回填材料；3—标识标签；4—罩体；5—二维码标签；6—射频标签。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
本实施例介绍了一种针对于南方某地铁路沿线附近的标石，如图1所示，该标石本体1埋设在土体内，标石本体1为柱状结构，标识本体1上端埋设有标石标签3，标石标签3为设置好的位置标签。标石本体1的四周填充有回填材料2，回填材料2的上端面填筑到与标石本体1的上端面持平，起到保护标石本体1柱体的作用。
为了保护标石本体1上端面的标石标签3，避免被破坏，本实施例在回填材料2上设置有罩体4，罩体4为下端开口、上端封闭的中空透明护罩结构，罩体4下端与回填材料2上端面密封连接，罩合在标石本体1的上端面，起到保护标石标签3的作用。
罩体4的上端面设置有射频标签6和二维码标签5。其中，射频标签6为有源半主动型，其频段为902～928MHz，通过4个螺丝固定于罩体4上端面。二维码标签为塑封QR Code图案，记载标石信息，包括点名、等级、标石类型、经纬度、交通路线、点位详细说明等，通过强力胶黏贴于罩体4上端面。
实际找寻时，包括以下步骤：1)、手持式数据采集终端记录待找寻标石的位置信息和标签信息；
2)、基于GNSS信号或基站信号通过手持式数据采集终端内的电子地图导航至标石附近100m范围内；
3)、若标石附近GNSS信号良好，基于GNSS信号直接导航至标石位置；若标石附近GNSS信号不好，唤醒的射频标签6持续发射信号，通过两台手持式数据采集终端保持间隔3～8m的距离采集射频信号，然后基于射频信号定位导航算法导航至标石位置；
4)、手持式数据采集终端扫描二维码标签5获得标石信息。
其中，射频信号定位导航算法可根据下列方法进行计算，1)、对两台手持式数据采集终端时刻t采集的信号u1(t)和u2(t)进行傅里叶变换，得到傅里叶谱u1(f)和u2(f)；
2)、按照互功率谱运算公式：
Figure BDA0001808100350000051
其中：S12(f)——互功率谱函数；
u1(f)——第一台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
u2(f)——第二台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
i——虚数单位；
dφ——相位差；
求解互功率谱函数S12(f)；
3)、对应射频标签(6)的优势频带确定信号u1(t)和u2(t)的相位差dφ；
4)、当相位差dφ为正时，前部手持式数据采集终端沿顺时针旋转90度方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
当相位差dφ为负时，前部手持式数据采集终端沿当前方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
直至导航到控制点处。
两台手持式数据采集终端采集信号u1(t)和u2(t)参与计算的时间长度为0.5～2s。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述记忆标石包括埋设在土体内的标石主体(1)；所述的标石主体(1)的四周填充有回填材料(2)，标石主体(1)的上端埋设有标识标签(3)；所述的回填材料(2)的上端与标石主体(1)上端持平，回填材料(2)的上端设置有覆盖在标石主体(1)上用于保护标石标签(3)的罩体(4)；所述的罩体(4)上设置有可发送射频信号的射频标签(6)以及记录该标石主体(1)信息的二维码标签(5)；
所述记忆标石的找寻方法包括以下步骤：1)、手持式数据采集终端记录待找寻标石的位置信息和标签信息；
2)、基于GNSS信号或基站信号通过手持式数据采集终端内的电子地图导航至标石附近100m范围内；
3)、若标石附近GNSS信号良好，基于GNSS信号直接导航至标石位置；若标石附近GNSS信号不好，唤醒的射频标签(6)持续发射信号，通过两台手持式数据采集终端保持间隔距离采集射频信号，然后基于射频信号定位导航算法导航至标石位置；
4)、手持式数据采集终端扫描二维码标签(5)获得标石信息；
所述的步骤3)中基于射频信号定位导航算法导航至标石位置的方法包括以下步骤：1)、对两台手持式数据采集终端时刻t采集的信号u1(t)和u2(t)进行傅里叶变换，得到傅里叶谱u1(f)和u2(f)；
2)、按照互功率谱运算公式：
Figure FDA0003104984080000011
其中：S12(f)——互功率谱函数；
u1(f)——第一台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
u2(f)——第二台手持式数据采集终端时刻t采集的信号傅里叶谱；
i——虚数单位；
dφ——相位差；
求解互功率谱函数S12(f)；
3)、对应射频标签(6)的优势频带确定信号u1(t)和u2(t)的相位差dφ；
4)、当相位差dφ为正时，前部手持式数据采集终端沿顺时针旋转90度方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
当相位差dφ为负时，前部手持式数据采集终端沿当前方向前进，后部手持式数据采集终端前进至前部手持式数据采集终端位置；
直至导航到控制点处。
2.如权利要求1所述的一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述的两台手持式数据采集终端相互间隔3～8m。
3.如权利要求1所述的一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述的两台手持式数据采集终端采集信号u1(t)和u2(t)参与计算的时间长度为0.5～2s。
4.如权利要求1所述的一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述的罩体(4)为中空的其下端开口、上端封闭的透明护罩结构，罩体(4)下端与回填材料(2)密封连接。
5.如权利要求1所述的一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述的射频标签(6)为通过螺钉固定在罩体(4)上端面的有源半主动型、其频段为902～928MHz的信号标签。
6.如权利要求1所述的一种记忆标石的找寻方法，其特征在于：所述的二维码标签(5)为粘贴固定在罩体(4)上端面记录标石主体(1)的点名、等级、标石类型、经纬度、交通路线和点位详细说明信息的塑封标签。
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