CN110017765A - 一种混合定位滑坡形变监测系统 - Google Patents

一种混合定位滑坡形变监测系统 Download PDF

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CN110017765A CN201910458030.XA CN201910458030A CN110017765A CN 110017765 A CN110017765 A CN 110017765A CN 201910458030 A CN201910458030 A CN 201910458030A CN 110017765 A CN110017765 A CN 110017765A
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Abstract

本发明公开了一种混合定位滑坡形变监测系统,包括I型接收机、II型接收机和解算服务器,所述I型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单位和供电系统构成,Ⅱ型接收机较Ⅰ型接收机减少了天通卫星通讯模块。本发明中,利用GNSS和IMU联合监测滑坡形变,首先通过解算GNSS数据得到一组形变监测结果,然后由IMU开始实时监测,得到下一组GNSS解算形变数据后,IMU再开始下一个周期的实时监测,如此循环从而实现对滑坡形变的的高精度实时监测;将天通卫星作为监测系统数据传输的备份网络,保障数据的稳定传输,可使用组合组网的方式,仅需部分接收机具备天通卫星通讯功能即可实现数据稳定传输,节省成本。

Description

一种混合定位滑坡形变监测系统
技术领域
本发明属于地质灾害监测技术领域,具体为一种混合定位滑坡形变监测系统。
背景技术
全球卫星导航系统,也称为全球导航卫星系统(GNSS),是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。现已广泛应用于测绘、导航、军事等诸多领域。相对定位方法是当前GNSS测量定位中精度最高的一种方法,在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。相对定位方法是将GNSS接收机分别安置在基线两端(绝对静止的定义为基准站,可能移动的定义为测量站),同步观测相同的卫星,确定基准站和测量站的相对位置变化。实际应用中,一般相邻不太远多台测量站可共用一台基准站,测量站和基准站将各自接收到的定位信息传送至解算服务器进行解算。
惯性测量单元(IMU),由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成,加速度计监测物体在载体坐标系的独立三轴的加速度信号,而陀螺仪监测物体在载体坐标系的角速度信号。确定初始位置后,通过加速度与时间积分计算位移,角速度与时间积分计算角度变化,可以得到实时所处所处位置。IMU的主要缺点是误差会随时间积累增长。
磁力计,也叫磁感器,利用地磁作为参考,通过传感器测量出与地磁线之间的夹角就可以得到方位角的数据,从而实现精确的方向控制。
ZigBee和LoRa都是较为成熟的低功耗局域网协议,相关的模块成本也较低,可以用于短距离的通讯。
天通一号卫星是我国自主研发的移动通信卫星,被誉为“中国版的海事卫星”,可为个人通信、海洋运输、远洋渔业、航空救援、旅游科考等各个领域提供全天候、全天时、稳定可靠的移动通信服务,支持语音、短消息和数据业务。
现有技术一的技术方案如下描述:
一种基于北斗通讯的GNSS接收机(授权公告号CN 207742346 U),提供一种基于北斗通讯的GNSS接收机,包括网络通信模块,可将GNSS模块接收到的观测数据通过有线或无线的方式发送到数据接收端;并且设计北斗通信模块,使GNSS接收机可以实现北斗通讯,在有线网络和无线网络失效的情况下依然可以将观测数据传送到接收端;用于存储观测数据的数据存储模块具备本地32G存储的功能,可以保证数据的完整性与安全性,即使网络通讯中断,数据也不会丢失;
现有技术一的缺点:用北斗作为有线和无线网络失效条件下的备份传输手段,北斗仅有短报文功能,传输能力十分有限,GNSS相对定位需要回传大量的数据,北斗无法满足。
现有技术二的技术方案如下描述:
一种实时视频与地理位置信息同时显示的系统及方法,(申请公布号CN 109257571A),公开了一种实时视频与地理位置信息同时显示的系统及方法,包括前方节点群和后方指挥中心节点,所述前方节点群包括若干用于采集现场音视频数据和地理位置信息的前方节点,前方节点和后方指挥中心节点通过无线链路进行双向通信,音视频通过3G或4G链路传输,其他数据通过天通卫星短信链路或者3G、4G链路传输;
现有技术二的缺点:仅利用了天通卫星的短信功能传输简单信息,而没有使用其数据传输功能用于传输音、视频等更大量的数据。
现有技术三的技术方案如下描述:
一种用于天通一号移动通信卫星的数据采集系统(授权公告CN 207354272 U),涉及一种基于天通一号移动通信卫星的数据采集系统,其特征在于,所述数据采集系统集成有天通一号通信卫星、远程监控中心、卫星互联网网关、地面卫星站、卫星通信关口站和数据采集终端。该发明通过卫星采集终端实对远端监控点的数据采集、处理,再经过天通卫星的传输至地面监控中心,最后实现监测站点的监控、分析和控制;在地面网络信号覆盖盲区,快速有效的借助天通一号移动通信卫星对关键数据进行采集、处理和传输。
现有技术三的缺点:(1)传输内容不包括卫星定位数据,(2)系统仅有天通卫星一种通讯方式,使用成本高昂,不适宜地质灾害长期监测。
现有技术四的技术方案如下描述:
基于惯性辅助定位接收机的实时形变监测预警系统及方法(授权公告CN102608625B),其特征在于,包括一个GNSS接收机、一个加速度计、一个包含有数据接口和时间同步模块的形变监测装置、以及一个分别与GNSS接收机以及形变监测装置连接的GNSS更正信息获取装置,所述数据接口和时间同步模块依次相连,所述GNSS接收机和加速度计同时与数据接口连接。GNSS接收机实时输出精密定位结果;同时采用加速度计辅助捕捉高动态形变信号,并及时合理地调整数据存储的采样率,节省存储空间;设置数据缓冲区以便完整地保存剧烈形变先兆期的高采样率数据。
现有技术四的缺点:(1)所使用GNSS精密定位使用RTK或PPP技术,定位精度低,无法满足高精度滑坡形变测量需求,(2)惯性辅助定位仅使用加速度计,不使用陀螺仪,无法全面反应被监测物体的角度变化。
发明内容
本发明的目的在于:为了解决上述提出的问题,提供一种混合定位滑坡形变监测系统。
本发明采用的技术方案如下:
一种混合定位滑坡形变监测系统,包括I型接收机、II型接收机和解算服务器,所述I型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统构成;
所述GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统都与微控制单位相连接。
所述II型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单位和供电系统构成;
所述GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统都与微控制单位相连接。
所述I型接收机和所述II型接收机可由GNSS和IMU联合测量,也可GNSS单独工作;
所述IMU模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪;
所述三轴加速度计用于监测物体在载体坐标系的独立三轴的加速度信号;
所述三轴陀螺仪用于监测物体在载体坐标系统的角速度信号;
所述接收机安置在基线两端,同步观测相同的卫星,将一段时间获取的GNSS数据传输至解算服务器,可解算测量站与基准站的相对位置变化;
所述IMU模块用于计算位置变化量和角度变化量,其中位置变化量和角度变化量将通过滤波去除误差后传输至解算服务器;
所述监测系统分为a类监测系统和b类监测系统。
将GNSS和IMU进行联合测量时,工作步骤如下:
S1:在滑坡体上布设一台或多台接收机作为测量站,在滑坡体外稳定位置布设一台接收机作为基准站;
S2:接收机使用GNSS相对定位法确定被监测对象形变情况,即测量站和基准站同步接收一定时间段的GNSS定位数据(一般≥0.5小时),并通过4G通讯模块或天通卫星通讯模块送至解算服务器,经过解算得到基准站和测量站之间基线的向量变化,进而得到t1时刻得到测量站相对基准站的位移值(ΔXt1,ΔYt1,ΔZt1);
S3:解算结果对应时间t1返回测量站,微控制单元提取三轴磁力计测量的t1时刻接收机姿态;
S4:根据接收机姿态,IMU模块将t1时刻起的加速度数值投影到东、北、天三方向,扣除当地重力值影响后得到东、北、天三方向运动加速度,进行时间积分得到三方向速度,再次积分得到三方向位置变化量;将t1时刻起的角速度数值投影到东、北、天三方向,进行时间积分得到角度变化;
S5:位置变化量和角度变化量在通过滤波去除误差后传输至解算服务器,作为t1→t2时间段内实时形变监测数据,当超出设定阈值时发出警报;
同S5描述得到S6:在t2时刻,通过GNSS相对定位法得到测量站相对基准站新的位移值(ΔXt2,ΔYt2,ΔZt2)。重复S3、S4、S5得到t2→t3时间段内实时形变监测数据;
S7:如此往复,实现对测量站相对基准站位移值的实时监测。
其中,所述I型接收机可作为基准站安装在灾害体范围外,也可作为测量站安装在灾害体范围内,所述II型接收机作为测量站安装在灾害体范围内;且每处地质灾害监测可全部使用I型接收机或使用至少一台I型接收机和若干II型接收机;所述GNSS及IMU监测数据可通过天通卫星与移动通信网络传输到解算服务器。
所述I型接收机及Ⅱ型接收机之间可使用ZigBee通讯模块或LoRa通讯模块混合组网。
其中,所述测量站和所述基准站通过同步接收≥0.5小时的GNSS定位数据,并通过通讯模组传送至解算服务器,显示基准站和测量站之间基线的向量变化与位移值。
其中,所述a类监测系统包括解算服务器和I型接收机;
所述接收机一般按照a路径,使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令;
所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块可用于接收机之间的信息传输;所述I型接收机可换为通过天通卫星通讯模块按照b路径将数据传递至解算服务器和接收指令;
所述接收机可按照c路径至b路径,先通过所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块将监测数据送至另外的接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器。
其中,所述b类监测系统包括解算服务器、I型接收机和II型接收机,当所述监测系统中的所述基准站和所述监测站分为1台以上带有天通卫星通信模块的所述I型接收机和几台所述II型接收机时;
所述接收机一般按照a路径,使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令;
所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块可用于接收机之间的信息传输;
所述I型接收机可换为通过天通卫星通讯模块按照b路径将数据传递至解算服务器和接收指令;
所述接收机可按照c路径至b路径,先通过所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块将监测数据送至另外的接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器。
所述II型接收机可按照c路径至b路径,先通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至I型接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器。
其中,所述解算服务器向I型和Ⅱ型接收机发送指令的路径与接收机上传信息的路径相反,并均可通过由解算服务器向接收机发送传输路径选择或顺序设定指令进行更改。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明中,GNSS相对定位可以得到mm级的定位精度,但由于需要接受一段时间数据才能解算出一个结果,无法实现对形变的高精度实施监测。IMU可以实现短时间内的高精度测量,但随着时间变长,误差会增大。本发明将两者相结合,先通过解算GNSS数据得到一组形变监测结果,然后由IMU开始实时监测,得到下一组GNSS解算形变数据后,IMU再开始下一个周期的实时监测,如此循环从而实现实时高精度的形变测量。
2、本发明中,使用GNSS相对定位进行形变监测时,接收机一般使用移动通信网络(2G、3G、4G)向解算服务器传输自身接收到的定位信息,当移动通讯网络覆盖差或突然中断,会对GNSS系统的运行造成严重影响。天通卫星是我国自主研制建设的卫星移动通信系统,除语音、短信外,还具有数据传输功能。将天通卫星与移动通信网络结合用于监测系统的数据传输,将能极大的提高系统运行的稳定性。
3、本发明中,天通卫星通讯模块及通讯费用较高,每处地质灾害监测一般会使用超过3台接收机(1台作为基准值,2台以上测站),如果全部配置天通卫星通讯模块成本较高,可以将包含天通卫星通讯模块的Ⅰ型接收机与不含天通卫星通讯模块的Ⅱ型接收机混合组网,之间使用ZigBee或LoRa模块通讯,同样达到向解算服务器传递自身定位信息和接收从解算服务器上发出的指令的目的,又可较大的降低成本。
附图说明
图1为本发明中I型接收机的结构图;
图2为本发明中II型接收机的结构图;
图3为本发明中a类监测系统信号走向图;
图4为本发明中b类监测系统信号走向图。
图中标记:1、解算服务器;2、电信网络;3、天通卫星通讯模块;4、I型接收机;5、II型接收机。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
形变监测是滑坡等地质灾害监测中最为重要的监测内容,目前的GNSS监测具有精度高、数据直观的特点,因此在地质灾害监测中使用的越来越多。
简要描述一下传统的地质灾害GNSS监测:
传统的地质灾害GNSS监测一般使用相对定位法,即一台GNSS接收机作为基准站安装于与灾害体以外,一台或多台GNSS接收机作为测量站安装在灾害体上,基准站和测量站将接受到的自身的定位信息通过有线或移动通讯网络传送至解算服务器,解算服务器负责解算测量站相对于基准站的位置变化,进而反映灾害体的变形情况,解算服务器还可以通过移动通讯网络向GNSS接收机下发指令;
其缺点在于GNSS相对定位技术需通过接收一段时间数据才可解算出一组监测数据,导致实时性较差,所监测的结构出现剧烈形变或破坏时(实际应用中往往是最关键的时候)往往无法第一时间得到形变信息;
简要描述一下传统的IMU:
传统的IMU由三轴加速度计和三轴陀螺仪组成,加速度计监测物体在载体坐标系的独立三轴的加速度信号,而陀螺仪监测物体在载体坐标系的角速度信号。确定初始位置后,通过加速度与时间积分计算位移,角速度与时间积分计算角度变化,可以得到实时所处所处位置。IMU具有动态特性好、采样率高、自主测量、稳定可靠等优点,在军工、航天等领域获得了广泛应用;
其缺点是在解算过程中由于积分环节的作用,其定位精度随时间而快速发散,因此无法长时间独立工作。
基于上述描述后,进行如下创新与改进;
对比GNSS和IMU的特性可知,两者具有天然的互补性,因此两者的组合成为一种完美的解决方案;
使用GNSS相对定位进行形变监测时,接收机需要持续采集和向解算服务器传输信息,由于一般基准站和测量站较分散,定位信息本身数据量又较大,所以一般通过2G、3G、4G移动通信网络传输。滑坡等地质灾害一般位于偏远山区,移动通讯网络会有无覆盖或覆盖差的情况,而且当重大灾害发生时,极有可能对移动基站造成影响,这些情况都会影响GNSS接收器向解算服务器传输定位信息,进而影响对地质灾害的监测。天通卫星是我国自主研制建设的卫星移动通信系统,除语音、短信外,还具有数据传输功能。将天通卫星与移动通信网络结合用于接收机数据的传输,将能极大的提高监测系统运行的稳定性。
每处地质灾害监测一般会使用超过3台接收机(1台作为基准值,2台以上测站),天通卫星通讯模块及通讯费用较高,如果全部配置天通卫星通讯模块成本较高,可以将包含天通卫星通讯模块的Ⅰ型接收机与不含天通卫星通讯模块的Ⅱ型接收机混合组网,之间使用ZigBee或LoRa模块通讯,同样达到向解算服务器传递自身定位信息和接收从解算服务器上发出的指令的目的,又可较大的降低成本;
参考图1和图2,一种混合定位滑坡形变监测系统,包括I型接收机和II型接收机,I型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单位和供电系统构成,其中II型接收机与I型接收机相比,减少了天通卫星通讯模块,降低了成本;
其中I型接收机和II型接收机可由GNSS和IMU联合测量(前者侧重静态形变,后者侧重动态形变),也可GNSS单独工作。通过GNSS和IMU联合监测,实现对滑坡形变的高精度实时监测;
下列列举说明,实际操作中GNSS测量使用静态相对定位方法;
GNSS测量使用静态相对定位方法,该方法是当前GNSS测量定位中精度最高的一种方法,在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。静态相对定位方法是将GNSS接收机分别安置在基线两端(绝对静止的定义为基准站,可能移动的定义为测量站),同步观测相同的卫星,将一段时间获取的GNSS数据传输至解算服务器,解算得到测量站与基准站的相对位置变化。实际应用中,一般相邻不太远多台测量站共用一台基准站,测量站和基准站将各自接收到的定位信息传送至解算服务器进行解算;
文献中将GNSS和IMU进行联合测量时,工作步骤如下:
(1)在滑坡体上布设一台或多台接收机作为测量站,在滑坡体外稳定位置布设一台接收机作为基准站,(2)接收机使用GNSS相对定位法确定被监测对象形变情况,即测量站和基准站同步接收一定时间段的GNSS定位数据(一般≥0.5小时),并通过通讯模组传送至解算服务器,经过解算得到基准站和测量站之间基线的向量变化,进而得到t1时刻得到测量站相对基准站的位移值(ΔXt1,ΔYt1,ΔZt1),(3)解算结果对应时间t1返回测量站,微控制单元提取三轴磁力计测量的t1时刻接收机姿态,(4)根据接收机姿态,IMU模块将t1时刻起的加速度数值投影到东、北、天三方向,扣除当地重力值影响后得到东、北、天三方向运动加速度,进行时间积分得到三方向速度,再次积分得到三方向位置变化量;将t1时刻起的角速度数值投影到东、北、天三方向,进行时间积分得到角度变化。位置变化量和角度变化量在通过滤波去除误差后传输至解算服务器,作为t1→t2时间段内实时形变监测数据,当超出设定阈值时发出警报,(5)在t2时刻,通过GNSS相对定位法得到测量站相对基准站新的位移值(ΔXt2,ΔYt2,ΔZt2)。重复(3)(4)得到t2→t3时间段内实时形变监测数据,(6)如此往复,实现对测量站相对基准站位移值的实时监测;
参考图3和图4,并且比对权要4、5和6进行如下描述:
在数据传输方面,当a类监测系统的基准站和监测站全部为I型接收机时,正常情况下基准站和监测站均使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令(a路径)。当部分接收机无法使用电信网络传输信息时,可通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至其他接收机,再通过电信网络传送至解算服务器(c路径→a路径);也可先通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至接收机,再通过天通卫星传输至解算服务器(c路径→b路径);也可所有接收机切换为通过天通卫星通讯模块传递监测数据和接收指令(b路径)。当所有接收机无法使用电信网络传输信息时,可自动切换为使用天通卫星通讯模块传递监测数据和接收指令(b路径),也可部分接收机先通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据送至另外的接收机,再通过天通卫星传输至解算服务器(c路径→b路径)。解算服务器向接收机发送指令的路径与接收机上传信息的路径相反。上述传输路径选择或顺序设定均可通过解算服务性向接收机发送指令的形式更改;
b类监测系统可由1台及以上I型接收机和几台II型接收机组成,优先在基准站上使用带有天通卫星通信模块的I型接收机。一般情况下基准站和监测站均使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令(a路径)。当I型接收机无法使用电信网络传输信息和接受指令时,信息传输路径参考上述全部由I型接收机组成的监测系统。当II型接收机无法使用电信网络传输信息时,可通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至I型接收机,再通过电信网络传或天通卫星网络将监测数据传送至解算服务器(c路径→a路径或c路径→b路径)。当所有接收机无法使用电信网络传输信息时,II型接收机先通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至I型接收机,再通过天通卫星传输至解算服务器(c路径→b路径)。解算服务器向接收机发送指令的路径与接收机上传信息的路径相反。上述传输路径选择或顺序设定均可通过解算服务性向接收机发送指令的形式更改,将天通卫星作为监测系统数据传输的备份网络,保障数据的稳定传输。
文献最终达到的效果,用于保障地质灾害监测系统能使实时监测和数据稳定传输。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种混合定位滑坡形变监测系统,包括I型接收机、II型接收机和解算服务器,其特征在于:所述I型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统构成;
所述GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、天通卫星通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统都与微控制单位相连接;
所述II型接收机由GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单位和供电系统构成;
所述GNSS板卡及天线、IMU模块、三轴磁力计、微控制单元、4G通讯模块、LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块、存储单元和供电系统都与微控制单位相连接;
所述I型接收机和所述II型接收机可由GNSS和IMU联合测量,也可GNSS单独工作;
所述IMU模块包括三轴加速度计和三轴陀螺仪;
所述三轴加速度计用于监测物体在载体坐标系的独立三轴的加速度信号;
所述三轴陀螺仪用于监测物体在载体坐标系统的角速度信号;
所述接收机安置在基线两端,同步观测相同的卫星,将一段时间获取的GNSS数据传输至解算服务器,可解算测量站与基准站的相对位置变化;
所述IMU模块用于计算位置变化量和角度变化量,其中位置变化量和角度变化量将通过滤波去除误差后传输至解算服务器;
所述监测系统分为a类监测系统和b类监测系统;
对GNSS和IMU进行联合测量时,工作步骤如下:
S1:在滑坡体上布设一台或多台接收机作为测量站,在滑坡体外稳定位置布设一台接收机作为基准站;
S2:接收机使用GNSS相对定位法确定被监测对象形变情况,即测量站和基准站同步接收一定时间段的GNSS定位数据(一般≥0.5小时),并通过通讯模组传送至解算服务器,经过解算得到基准站和测量站之间基线的向量变化,进而得到t1时刻得到测量站相对基准站的位移值(ΔXt1,ΔYt1,ΔZt1);
S3:解算结果对应时间t1返回测量站,微控制单元提取三轴磁力计测量的t1时刻接收机姿态;
S4:根据接收机姿态,IMU模块将t1时刻起的加速度数值投影到东、北、天三方向,扣除当地重力值影响后得到东、北、天三方向运动加速度,进行时间积分得到三方向速度,再次积分得到三方向位置变化量;将t1时刻起的角速度数值投影到东、北、天三方向,进行时间积分得到角度变化;
S5:位置变化量和角度变化量在通过滤波去除误差后传输至解算服务器,作为t1→t2时间段内实时形变监测数据,当超出设定阈值时发出警报;
S6:在t2时刻,通过GNSS相对定位法得到测量站相对基准站新的位移值(ΔXt2,ΔYt2,ΔZt2);
重复S3、S4、S5得到t2→t3时间段内实时形变监测数据;
S7:如此往复,实现对测量站相对基准站位移值的实时监测。
2.如权利要求1所述的一种混合定位滑坡形变监测系统,其特征在于:所述I型接收机可作为基准站安装在灾害体范围外,也可作为测量站安装在灾害体范围内,所述II型接收机作为测量站安装在灾害体范围内;且每处地质灾害监测可全部使用I型接收机或使用至少一台I型接收机和若干II型接收机;所述GNSS及IMU监测数据可通过天通卫星与移动通信网络传输到解算服务器;
所述I型接收机及Ⅱ型接收机之间可使用ZigBee通讯模块或LoRa通讯模块混合组网。
3.如权利要求2所述的一种混合定位滑坡形变监测系统,其特征在于:所述测量站和所述基准站通过同步接收≥0.5小时的GNSS定位数据,并通过4G通讯模块或天通卫星通讯模块传送至解算服务器,解算获得基准站和测量站之间基线的向量变化与位移值。
4.如权利要求1所述的一种混合定位滑坡形变监测系统,其特征在于:所述a类监测系统包括解算服务器和I型接收机;
所述接收机一般按照a路径,使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令;
所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块可用于接收机之间的信息传输;所述I型接收机可换为通过天通卫星通讯模块按照b路径将数据传递至解算服务器和接收指令;
所述接收机可按照c路径至b路径,先通过所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块将监测数据送至另外的接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器。
5.如权利要求1所述的一种混合定位滑坡形变监测系统,其特征在于:所述b类监测系统包括解算服务器、I型接收机和II型接收机,当所述监测系统中的所述基准站和所述监测站分为1台以上带有天通卫星通信模块的所述I型接收机和几台所述II型接收机时;
所述接收机一般按照a路径,使用4G通讯模块通过电信网络向解算服务器传递监测数据和接收从解算服务器上发出的指令;
所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块可用于接收机之间的信息传输;
所述I型接收机可换为通过天通卫星通讯模块按照b路径将数据传递至解算服务器和接收指令;
所述接收机可按照c路径至b路径,先通过所述LoRa通讯模块或所述ZigBee通讯模块将监测数据送至另外的接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器;
所述II型接收机可按照c路径至b路径,先通过LoRa通讯模块或ZigBee通讯模块将监测数据传送至I型接收机,再通过天通卫星将数据传输至解算服务器。
6.如权利要求4、5所述的一种混合定位滑坡形变监测系统,其特征在于:所述解算服务器向I型和Ⅱ型接收机发送指令的路径与接收机上传信息的路径相反,并均可通过由解算服务器向接收机发送传输路径选择或顺序设定指令进行更改。
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