CN114845238B - 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置 - Google Patents

一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114845238B
CN114845238B CN202210418207.5A CN202210418207A CN114845238B CN 114845238 B CN114845238 B CN 114845238B CN 202210418207 A CN202210418207 A CN 202210418207A CN 114845238 B CN114845238 B CN 114845238B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
carrier signal
converter
controlling
positioning device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210418207.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114845238A (zh
Inventor
贺前
范荣全
杨磊
王霆
吕俊杰
敬海兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Sichuan Economic Research Institute
Dazhou Power Supply Co Of State Grid Sichuan Electric Power Co
Original Assignee
State Grid Sichuan Economic Research Institute
Dazhou Power Supply Co Of State Grid Sichuan Electric Power Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Sichuan Economic Research Institute, Dazhou Power Supply Co Of State Grid Sichuan Electric Power Co filed Critical State Grid Sichuan Economic Research Institute
Priority to CN202210418207.5A priority Critical patent/CN114845238B/zh
Publication of CN114845238A publication Critical patent/CN114845238A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114845238B publication Critical patent/CN114845238B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/02—Services making use of location information
    • H04W4/025—Services making use of location information using location based information parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

本发明提供一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，包括：下变频器、第一天线、第二天线、上变频器、第三天线；下变频器和第一天线安装于北斗定位芯片的旁侧；下变频器分别与北斗定位芯片、第一天线电连接，下变频器用于接收北斗定位芯片的卫星定位坐标信息原始载波信号，将原始载波信号下变频为第一载波信号再传输给第一天线，第一载波信号为短波信号；第二天线、上变频器、第三天线设于地表；上变频器分别与第二天线、第三天线电连接，第二天线用于接收第一载波信号并传输给上变频器，上变频器用于将第一载波信号上变频为第二载波信号再传输给第三天线，第三天线用于与北斗增强系统通信。

Description

一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置
技术领域
本发明涉及旋挖钻机技术领域，具体涉及一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置。
背景技术
旋挖钻机是一种综合性的钻机，它可以用多种底层，具有成孔速度快，污染少，机动性强等特点。旋挖钻机采用多层伸缩式钻杆，钻进辅助时间少，劳动强度低，不需要泥浆循环排渣，节约成本，因此近年来被广泛使用于各种建设的基础施工场景。
在旋挖钻机钻孔的过程中，需要对旋挖钻机进行定位，避免钻孔偏离预设位置。在现有技术中，一般可在旋挖钻机钻头处设置北斗定位芯片，通过北斗系统实时获取旋挖钻机钻头的高精度三维位置坐标信息，并将该坐标信息通过5G无线通讯接口传送至远端服务器，在设备终端进行计算以获取准确的钻孔时实时位置信息，在钻孔过程中，远端服务器通过5G无线通讯接口监控设备，通过显示终端对预设的钻孔位置进行实时监控，从而完成钻孔作业。
但是，随着旋挖钻机的向地底钻孔，钻头的深度会越来越深，深度可达到十几米到几十米。当钻头达到地底一定深度位置后，在狭窄的孔道内，因受到地底复杂地质环境的影响，北斗定位芯片与北斗增强系统的通信连接会变差，导致坐标信息传输给5G网络的实时性会受到影响，进而可能会影响钻孔位置精度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提出一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，以解决现有技术中存在的北斗定位芯片在地底与北斗增强系统的通信连接会变差，导致坐标信息传输给5G网络的实时性会受到影响，进而可能会影响钻孔位置精度的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，包括：下变频器、第一天线、第二天线、上变频器、第三天线；
下变频器和第一天线安装于北斗定位芯片的旁侧；下变频器分别与北斗定位芯片、第一天线电连接，下变频器用于接收北斗定位芯片的卫星定位坐标信息原始载波信号，将原始载波信号下变频为第一载波信号再传输给第一天线，第一载波信号为短波信号；
第二天线、上变频器、第三天线设于地表；上变频器分别与第二天线、第三天线电连接，第二天线用于接收第一载波信号并传输给上变频器，上变频器用于将第一载波信号上变频为第二载波信号再传输给第三天线，第三天线用于与北斗增强系统通信。
进一步的，下变频器包括依顺次电连接的第一混频器、第一本地振荡器。
进一步的，下变频器还包括功率放大器，功率放大器的输入端与第一混频器的输出端电连接。
进一步的，下变频器的第一混频器和功率放大器之间设有第一滤波器。
进一步的，第一滤波器为数字滤波器。
进一步的，第一载波信号频率为10-30MHz。
进一步的，第一天线为定向天线，第二天线、第三天线为全向天线。
进一步的，上变频器包括依顺次电连接的第二混频器和第二本地振荡器。
进一步的，上变频器还包括第二滤波器，第二滤波器的输入端与第二混频器的输出端电连接。
进一步的，第二滤波器为高Q值LC滤波器。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
1.可以将位于地底深处北斗定位芯片的卫星定位坐标信息传输到地表，接入北斗增强系统，可以保证实时将钻头定位的坐标信息通过5G无线通讯接口传送至远端服务器，对旋挖钻机的钻孔位置进行辅助定位，确保钻孔位置精度。
2.采用的上变频器、下变频器，电路结构形式简单，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明实施例1的辅助装置系统电原理框图；
图2为本发明实施例1的下变频器电原理框图；
图3为本发明实施例1的上变频器电原理框图；
图4为本发明实施例2的下变频器电原理框图；
图5为本发明实施例3的上变频器电原理框图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
旋挖钻机进行实际钻孔时，考虑到对钻孔位置的定位精度要求，在本实施例中，优选的，北斗定位芯片接入北斗增强系统，实现厘米级的精度定位。
对北斗定位芯片外接一辅助装置，如图1所示，辅助装置包括下变频器、第一天线、第二天线、上变频器、第三天线。
在具体的实施方式中，下变频器和第一天线集成在同一块电路板上，该电路板安装于北斗定位芯片的旁侧。下变频器与北斗定位芯片电连接，用于接收北斗定位芯片的卫星定位坐标信息的原始载波信号，还用于将原始载波信号下变频为第一载波信号再传输给第一天线。优选的，如图2所示，下变频器包括依顺次电连接的第一混频器、第一本地振荡器和功率放大器。原始载波信号输入到下变频器后，和第一本地振荡器产生的第一本振信号通过第一混频器进行混频后，生成第一载波信号。优选的，第一载波信号为短波信号，频率为10-30MHz，电磁波的速度为3×108米，则第一载波信号的波长为30-100米；利用电磁波的衍射原理，第一载波信号在传输过程中可以绕过尺寸小于其波长的各种障碍物，钻头形成的狭窄孔道内，第一载波信号的有效传输距离可达到30-100米，能顺利将北斗定位芯片的卫星定位坐标信息传输到地表。功率放大器可进一步增强第一载波信号，便于地表接收。
第一天线与下变频器电连接，用于将第一载波信号向地表发射。优选的，第一天线为定向天线，可以实现将第一载波信号向地表定向发射。定向天线的实现方式不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施。
在具体的实施方式中，上变频器和第二天线、第三天线集成在同一块电路板上，该电路板设于地表，安装的方式不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施。上变频器分别与第二天线、第三天线电连接，第二天线用于接收第一载波信号并传输给上变频器，上变频器用于将第一载波信号上变频为第二载波信号再传输给第三天线，第三天线用于与北斗增强系统通信。优选的，如图3所示，上变频器包括依顺次电连接的第二混频器和第二本地振荡器。第一载波信号输入到上变频器后，和第二本地振荡器产生的第二本振信号通过第二混频器进行混频后，生成第二载波信号。优选的，第二载波信号为分米波信号，频率为1200-1600MHz；第二载波信号通过第三天线可接入北斗增强系统。第二天线、第三天线为全向天线，可以更好的接收到第一载波信号，以及接入北斗增强系统。全向天线的实现方式不作限定，以现有技术中任意一种可实现的方式实施。
通过本实施例的技术方案，可以将位于地底深处北斗定位芯片的卫星定位坐标信息传输到地表，接入北斗增强系统，可以保证实时将钻头定位的坐标信息通过5G无线通讯接口传送至远端服务器，对旋挖钻机的钻孔位置进行辅助定位，确保钻孔位置精度。方案中采用的上变频器、下变频器，电路结构形式简单，成本低。
实施例2
在钻头下地底钻孔的过程中，会在周围的岩土层产生大量的振动，这些振动又会形成不同频率的振动信号，对下变频器的工作造成干扰。为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
如图4所示，在下变频器的第一混频器和功率放大器之间设有第一滤波器。在具体的实施方式中，第一滤波器选用数字滤波器，可以将带宽设置得尽可能窄，获得更好的选频滤波效果。
第一滤波器可以将引入信号传输链路中的振动信号进行滤除后，再向后级传输，避免将振动信号传输给上变频器，形成干扰。
实施例3
为避免漏接收第一载波信号，位于地表的第二天线选用的是全向天线。而在地表，外界周边会存在大量的电磁波干扰，对上变频器的工作造成干扰。为解决上述技术问题，采用以下技术方案：
如图5所示，上变频器还包括第二滤波器，第二滤波器的输入端与第二混频器的输出端电连接。在具体的实施方式中，第二滤波器选用高Q值LC滤波器，可以得到更低的插入损耗。
第二滤波器可以将引入信号传输链路中的外界干扰信号进行滤除后，再向后级传输，避免将外界干扰信号传输给北斗增强系统。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，包括：下变频器、第一天线、第二天线、上变频器、第三天线；
所述下变频器和第一天线安装于北斗定位芯片的旁侧；所述下变频器分别与所述北斗定位芯片、第一天线电连接，所述下变频器用于接收所述北斗定位芯片的卫星定位坐标信息原始载波信号，将所述原始载波信号下变频为第一载波信号再传输给所述第一天线，所述第一载波信号为短波信号；
所述第二天线、上变频器、第三天线设于地表；所述上变频器分别与所述第二天线、第三天线电连接，所述第二天线用于接收所述第一载波信号并传输给所述上变频器，所述上变频器用于将所述第一载波信号上变频为第二载波信号再传输给所述第三天线，所述第三天线用于与北斗增强系统通信。
2.根据权利要求1所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述下变频器包括依顺次电连接的第一混频器、第一本地振荡器。
3.根据权利要求2所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述下变频器还包括功率放大器，所述功率放大器的输入端与所述第一混频器的输出端电连接。
4.根据权利要求1所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述第一载波信号频率为10-30MHz。
5.根据权利要求1所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述第一天线为定向天线，所述第二天线、第三天线为全向天线。
6.根据权利要求1所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述上变频器包括依顺次电连接的第二混频器和第二本地振荡器。
7.根据权利要求6所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述上变频器还包括第二滤波器，所述第二滤波器的输入端与所述第二混频器的输出端电连接。
8.根据权利要求7所述的控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置，其特征在于，所述第二滤波器为高Q值LC滤波器。
CN202210418207.5A 2022-04-20 2022-04-20 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置 Active CN114845238B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210418207.5A CN114845238B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210418207.5A CN114845238B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114845238A CN114845238A (zh) 2022-08-02
CN114845238B true CN114845238B (zh) 2024-01-30

Family

ID=82565520

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210418207.5A Active CN114845238B (zh) 2022-04-20 2022-04-20 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114845238B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408606A (zh) * 2008-11-26 2009-04-15 中国科学院上海技术物理研究所 多模式定位信号源系统
CN102183775A (zh) * 2011-03-01 2011-09-14 清华大学 基于北斗二代与中国地面数字电视的联合定位方法及系统
CN106953652A (zh) * 2016-01-05 2017-07-14 黑莓有限公司 用于多sim选择的方法及设备
CN207976587U (zh) * 2018-01-29 2018-10-16 清华大学合肥公共安全研究院 一种液体管道内移动物体定位标记器
CN114257956A (zh) * 2021-11-15 2022-03-29 东南大学 一种mimo伪卫星系统基站装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11512534B2 (en) * 2016-02-05 2022-11-29 The Charles Machine Works, Inc. Method for guiding a downhole tool underground

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408606A (zh) * 2008-11-26 2009-04-15 中国科学院上海技术物理研究所 多模式定位信号源系统
CN102183775A (zh) * 2011-03-01 2011-09-14 清华大学 基于北斗二代与中国地面数字电视的联合定位方法及系统
CN106953652A (zh) * 2016-01-05 2017-07-14 黑莓有限公司 用于多sim选择的方法及设备
CN207976587U (zh) * 2018-01-29 2018-10-16 清华大学合肥公共安全研究院 一种液体管道内移动物体定位标记器
CN114257956A (zh) * 2021-11-15 2022-03-29 东南大学 一种mimo伪卫星系统基站装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114845238A (zh) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101525998B (zh) 一种电磁随钻测量系统的地面信号接收装置及其接收方法
US20100213942A1 (en) Wired pipe with wireless joint transceiver
US2653220A (en) Electromagnetic wave transmission system
CA2353164A1 (en) Rf communication with downhole equipment
CN111968358A (zh) 一种基于窄带物联网的抄表系统及抄表方法
CN108691534A (zh) 一种井下电磁无线通讯系统及方法
CN114845238B (zh) 一种控制旋挖钻机钻孔位置的辅助定位装置
CN111101933B (zh) 信道自适应钻井通信中继短节、钻柱和频率自适应调节器
CN103061754A (zh) 一种电磁波随钻测量系统无线远程接收装置及其测量方法和应用
WO2022143303A1 (zh) 太赫兹载波发送装置、接收装置
CN103731195A (zh) 微型卫星多码率多通道多体制通信方法
CN105096563A (zh) 一种可用于盾构掘进机分布式无线通讯测量装置
CN202391420U (zh) 一种电磁波随钻测斜装置及滑动导向钻进系统
CN210075224U (zh) 使用井盖作为5g通信基站的信息通信系统
CN112099064A (zh) 一种网络型gnss原始数据采集传输与定位系统
CN111827986A (zh) 一种近钻头无线短传系统和方法
RU206704U1 (ru) Абонентское приёмо-передающее устройство беспроводной аварийной связи
CN112228048A (zh) 一种用于大桥桩基打孔随钻仪器的无线通讯方法
CN104577333A (zh) 一种60GHz集成天线的收发模块结构
CN215256161U (zh) 一种近钻头方位伽马随钻测量系统
CN207835471U (zh) 大功率高频信号干扰仪
CN106134521B (zh) 一种小型化电离层垂直探测装置
CN210609136U (zh) 一种隧道内使用的超外差式长波通信设备
CN205303674U (zh) 一种小型化宽带导航天线
CN112878997A (zh) 一种随钻测量装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant