CN113432522A - 一种本地型gnss位移监测移动站、基站、设备及监测方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种本地型GNSS位移监测移动站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块和卫星信号接收模块；一种本地型GNSS位移监测基站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分；一种本地型GNSS位移监测设备，包括上述移动站和上述基站；一种方法，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析基站和移动站之间的高度差和位移差；本公开所述的一种本地型GNSS位移监测移动站、基站、设备及监测方法通过GNSS增强型载波相位差分技术，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析两点之间的高差，南北方位上的位移等，采用多种通信方式融合，针对同区域内采用无线组网的方式进行数据传输，并解算位置信息。

Description

一种本地型GNSS位移监测移动站、基站、设备及监测方法

技术领域

本公开涉及地理监测领域，尤其涉及一种本地型GNSS位移监测移动站、基站、设备及监测方法。

背景技术

现阶段，需要对有大型变形体位移变化的地质、交通、水利(例如山体滑坡，桥梁等)进行变形位移监测，现有产品依靠北斗、格洛纳斯，伽利略等GNSS系统卫星信号进行相应的解析和解算，反映被测体的位移形变。但这一类设备较为大型化，由于该类设备对GNSS的信号要求极高，同时信号解析也相对复杂，因此设备也不方便安装，成本也特别昂贵。

发明内容

本公开的目的就在于为了解决上述问题而提供一种本地型GNSS位移监测移动站、基站、设备及监测方法。

本公开通过以下技术方案来实现上述目的：

一种本地型GNSS位移监测移动站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块和卫星信号接收模块，所述F9P模块的信号输入端与所述卫星型号接收模块的信号输出端电连接，所述F9P模块的信号输出端与所述MCU模块的信号输入端电连接，所述MCU模块的信号端与所述无线传输模块的信号端电连接。

具体地，所述无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，所述LORA模块的信号端、所述移动通信模块的信号端、所述蓝牙模块的信号端和所述WIFI模块的信号端均与所述MCU模块的信号端电连接；

所述卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，所述天线的信号输出端与所述LNA模块的信号输入端电连接，所述LNA的信号输出端与所述F9P模组的信号输入端电连接。

进一步，所述移动站还包括报警部分，所述报警部分与所述MCU模块的信号输出端电连接。

基于上述一种本地型GNSS位移监测移动站的位移监测方法，包括以下步骤：

A1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

A2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

A3、接收固定源输入的位置信息，并对比固定源的位置信息和移动站的位置信息，解析移动站相对于固定源的高差和位移信息。

一种本地型GNSS位移监测基站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分，所述F9P模块的信号输入端与所述卫星型号接收模块的信号输出端电连接，所述F9P模块的信号输出端与所述MCU模块的信号输入端电连接，所述MCU模块的信号端与所述无线传输模块的信号端电连接，所述报警部分与所述MCU模块的信号输出端电连接。

具体地，所述无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，所述LORA模块的信号端、所述移动通信模块的信号端、所述蓝牙模块的信号端和所述WIFI模块的信号端均与所述MCU模块的信号端电连接；

所述卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，所述天线的信号输出端与所述LNA模块的信号输入端电连接，所述LNA的信号输出端与所述F9P模组的信号输入端电连接。

基于上述一种本地型GNSS位移监测基站的位移监测方法，包括以下步骤：

B1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

B2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

B3、接收移动源输入的位置信息，并对比基站的位置信息和移动源的位置信息，解析移动源相对于外部输入源的高差和位移信息。

一种本地型GNSS位移监测设备，包括上述移动站和上述基站，所述基站设置在某一固定位置，同区域内的多个所述移动站和所述基站之间通过无线传输模块进行无线组网。

基于上述一种本地型GNSS位移监测设备的检测方法，包括以下步骤：

S1、通过LORA模块和/或移动通信模块实现同区域内多个移动站和基站无线组网；

S2、通过蓝牙模块和WIFI模块对移动站/基站进行本地配置设备或设备运行情况查看；

S3、移动站和基站均通过卫星信号接收模块接收GNSS信号，并过滤噪声，增强信噪比；

S4、通过LORA模块和/或移动通信模块传输移动站/基站接收的卫星信号；

S5、接入移动站或基站的F9P模组进行数据分析并解算位置信息，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析基站和移动站之间的高度差和位移差；

S6、位移量或高度差超限时，通过报警部分报警。

本公开的有益效果在于：

本公开所述的一种本地型GNSS位移监测移动站、基站、设备及监测方法通过GNSS增强型载波相位差分技术，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析两点之间的高差，南北方位上的位移等，采用多种通信方式融合，针对同区域内采用无线组网的方式进行数据传输，并解算位置信息，位移量超过时，可立即报警，形变反映速度更快捷，数据量更小。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是本公开所述的一种本地型GNSS位移监测移动站/基站的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一种实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开的保护范围。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合图1对本公开作进一步说明：

实施例一

一种本地型GNSS位移监测移动站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分，F9P模块的信号输入端与卫星型号接收模块的信号输出端电连接，F9P模块的信号输出端与MCU模块的信号输入端电连接，MCU模块的信号端与无线传输模块的信号端电连接，报警部分与MCU模块的信号输出端电连接。

本发明采用F9P模组作为核心模组，在此基础上设计外围电路增强信号接收灵敏度，降低了对GNSS信号的要求，同时集成了无线传输模块，使得设备可进行本地解算和配置,也可远端查看数据和配置，增强了设备可用性。

同时，为了保证供电的稳定性，移动站的电池采用内置的方式，相比于以往采用电池外置或者大体积的太阳能板和立柱，造成的安装困难，电池内置可以有效的减小体积，同时增加了便携性。

并且因为移动站的电池采用的内置模式，为了增加其续航性能，将移动站内的电路设置成为低功耗，电路待机中可以在保证设备正常运行的情况下关断所有外部电路，包括蓝牙WIFI供电端、SD存储供电端、LORA供电端、GNSS部分供电端等。

无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，LORA模块的信号端、移动通信模块的信号端、蓝牙模块的信号端和WIFI模块的信号端均与MCU模块的信号端电连接；

卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，天线的信号输出端与LNA模块的信号输入端电连接，LNA的信号输出端与F9P模组的信号输入端电连接。

移动通信模块为2/3/4/5G通信模块，其可以用于入网，将本地监测数据传输到远端，也可在远端进行相应的设备配置。

蓝牙模块和WIFI模块采用ESP32,用于本地配置设备以及查看设备基本运行情况等。

LORA模块或移动通信模块用于基站和移动站之间的数据传输，将基站数据发送给移动站并解算。

LNA模块和天线接收卫星GNSS信号并过滤噪声，增强信噪比，再接入F9P模组进行数据分析并解算。

MCU模块采用STM32F091控制各部分的协调工作，并保证整机的低功耗性能以及GNSS解算。

报警部分，负责在设备预警时，本地化报警，以声光报警等方式预警。

基于上述一种本地型GNSS位移监测移动站的位移监测方法，包括以下步骤：

A1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

A2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

A3、接收固定源输入的位置信息，并对比固定源的位置信息和移动站的位置信息，解析移动站相对于固定源的高差和位移信息。

将移动站安装在需要监测的位置，并通过天线实时接收GNSS信号，通过F9P模组对移动站接收的信号进行解析，从而得出移动站的位置信息，然后将移动站的位置信息与固定源的位置信息进行对比分析，解析移动站相对于固定源的高度差和位移差。

本实施例中不需要确定固定源的具体结构以及工作方法，只需固定源能够向移动站传输位置信息即可。

实施例二

一种本地型GNSS位移监测基站，包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分，F9P模块的信号输入端与卫星型号接收模块的信号输出端电连接，F9P模块的信号输出端与MCU模块的信号输入端电连接，MCU模块的信号端与无线传输模块的信号端电连接，报警部分与MCU模块的信号输出端电连接。

无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，LORA模块的信号端、移动通信模块的信号端、蓝牙模块的信号端和WIFI模块的信号端均与MCU模块的信号端电连接；

卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，天线的信号输出端与LNA模块的信号输入端电连接，LNA的信号输出端与F9P模组的信号输入端电连接。

本实施例中的基站相对于实施例一中的移动站，MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分的结构和功能均相同，将基站和移动站的结构统一，增强的设备的可用性和适用性。

但是，因为基站一般固定在某一个参考点，即不需要进行移动，因此可以将电源设置成为外置电源，实现持续供电。

基于上述一种本地型GNSS位移监测基站的位移监测方法，包括以下步骤：

B1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

B2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

B3、接收移动源输入的位置信息，并对比基站的位置信息和移动源的位置信息，解析移动源相对于外部输入源的高差和位移信息。

将基站固定安装在参考点，并通过天线实时接收GNSS信号，通过F9P模组对基站接收的信号进行解析，从而得出基站的位置信息，然后将基站的位置信息与移动源的位置信息进行对比分析，解析移动源相对于固定源的高度差和位移差。

本实施例中不需要确定移动源的具体结构以及工作方法，只需移动源能够与基站相互传输位置信息即可。

实施例三

一种本地型GNSS位移监测设备，包括上述移动站和上述基站，基站设置在某一固定位置，同区域内的多个移动站和基站之间通过无线传输模块进行无线组网。

基站和移动站之间用LORA模块或移动通信模块传输数据，或将基站接收的卫星信息传输给移动站，或将移动站接收的卫星信号传输给基站，移动站/基站接收数据本地解算后推送该解算信息，。

基于上述一种本地型GNSS位移监测设备的检测方法：

通过LORA模块和/或移动通信模块实现同区域内多个移动站和基站无线组网；

通过蓝牙模块和WIFI模块对移动站/基站进行本地配置设备或设备运行情况查看；

移动站和基站均通过卫星信号接收模块接收GNSS信号，并过滤噪声，增强信噪比；

通过LORA模块和/或移动通信模块传输移动站/基站接收的卫星信号，此处包括了两种不同的处理方法，如下：

(1)将基站接收的卫星信息传输给移动站，将基站的卫星信号和移动站的卫星型号均接入移动站的F9P模组进行数据分析并解算位置信息，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析基站和移动站之间的高度差和位移差，位移量或高度差超限时，通过报警部分报警。

并且，可以通过LORA模块和/或移动通信模块将信息回传至基站。

(2)将移动站接收的卫星信号传输给基站，将基站的卫星信号和移动站的卫星型号均接入基站的F9P模组进行数据分析并解算位置信息，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析基站和移动站之间的高度差和位移差，位移量或高度差超限时，通过报警部分报警。

并且，可以通过LORA模块和/或移动通信模块将信息回传至基站。

在以上描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

对所公开的实施例的上述说明，是本领域专业技术人员能够实现或使用本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本公开将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种本地型GNSS位移监测移动站，其特征在于：包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块和卫星信号接收模块，所述F9P模块的信号输入端与所述卫星型号接收模块的信号输出端电连接，所述F9P模块的信号输出端与所述MCU模块的信号输入端电连接，所述MCU模块的信号端与所述无线传输模块的信号端电连接。

2.根据权利要求1所述的一种本地型GNSS位移监测移动站，其特征在于：所述无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，所述LORA模块的信号端、所述移动通信模块的信号端、所述蓝牙模块的信号端和所述WIFI模块的信号端均与所述MCU模块的信号端电连接；

所述卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，所述天线的信号输出端与所述LNA模块的信号输入端电连接，所述LNA的信号输出端与所述F9P模组的信号输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种本地型GNSS位移监测移动站，其特征在于：所述移动站还包括报警部分，所述报警部分与所述MCU模块的信号输出端电连接。

4.基于权利要求2-3中任一项所述的一种本地型GNSS位移监测移动站的位移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

A2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

A3、接收固定源输入的位置信息，并对比固定源的位置信息和移动站的位置信息，解析移动站相对于固定源的高差和位移信息。

5.一种本地型GNSS位移监测基站，其特征在于：包括MCU模块、F9P模组、无线传输模块、卫星信号接收模块和报警部分，所述F9P模块的信号输入端与所述卫星型号接收模块的信号输出端电连接，所述F9P模块的信号输出端与所述MCU模块的信号输入端电连接，所述MCU模块的信号端与所述无线传输模块的信号端电连接，所述报警部分与所述MCU模块的信号输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的一种本地型GNSS位移监测基站，其特征在于：所述无线传输模块包括LORA模块、移动通信模块、蓝牙模块和WIFI模块，所述LORA模块的信号端、所述移动通信模块的信号端、所述蓝牙模块的信号端和所述WIFI模块的信号端均与所述MCU模块的信号端电连接；

所述卫星信号接收模块包括LNA模块和天线，所述天线的信号输出端与所述LNA模块的信号输入端电连接，所述LNA的信号输出端与所述F9P模组的信号输入端电连接。

7.基于权利要求6中所述的一种本地型GNSS位移监测基站的位移监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

B1、天线接收GNSS信号，并通过LNA模块过滤噪声，增强信噪比；

B2、F9P模组接收LNA模块传输的数据，并进行数据分析和解算位置信息；

B3、接收移动源输入的位置信息，并对比基站的位置信息和移动源的位置信息，解析移动源相对于外部输入源的高差和位移信息。

8.一种本地型GNSS位移监测设备，其特征在于：包括如权利要求2或3所述的移动站和如权利要求6所述的基站，所述基站设置在某一固定位置，同区域内的多个所述移动站和所述基站之间通过无线传输模块进行无线组网。

9.基于权利要求8所述的一种本地型GNSS位移监测设备的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过LORA模块和/或移动通信模块实现同区域内多个移动站和基站无线组网；

S2、通过蓝牙模块和WIFI模块对移动站/基站进行本地配置设备或设备运行情况查看；

S3、移动站和基站均通过卫星信号接收模块接收GNSS信号，并过滤噪声，增强信噪比；

S4、通过LORA模块和/或移动通信模块传输移动站/基站接收的卫星信号；

S5、接入移动站或基站的F9P模组进行数据分析并解算位置信息，利用基站和移动站之间接收的信号不同，来解析基站和移动站之间的高度差和位移差；

S6、位移量或高度差超限时，通过报警部分报警。

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