CN214845781U - 一种能够与合成孔径雷达联合作业的gnss监测站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，预埋件，埋设在地基中；角反射器，设置在所述预埋件上部；空心立柱，所述空心立柱底端固定在所述预埋件上部，所述空心立柱内部穿设有GNSS天线；地埋箱，嵌设在所述预埋件内部，所述地埋箱内设有GNSS接收机、数据传输装置、太阳能控制器和蓄电池；光伏板，设置在所述空心立柱外侧，所述光伏板与所述太阳能控制器和所述蓄电池电连接，所述蓄电池与所述GNSS接收机和所述数据传输装置电连接。本实用新型提供的监测站，能够实现接触式单点监测手段与非接触式面覆盖监测手段的优势互补，精确掌握边坡表面位移情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及地质灾害监测技术领域，尤其涉及一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站。
背景技术
随着我国经济的快速发展，露天矿的开采范围和开采深度在不断的增加，从而形成了众多大型的高陡边坡。高陡边坡很容易发生滑坡等事故，对矿区安全生产造成了很大威胁。目前，传统的露天矿边坡变形监测技术采用的是 GNSS监测手段。由于GNSS定位技术具有精度高、无需通视等特点，在露天矿山边坡稳定性监测工作中可综合运动GNSS定位系统与数据无线远程传输、监测数据自动分析处理等技术，构建边坡稳定性自动化监测系统。虽然 GNSS监测手段和方法已被广泛应用，但其在应用过程中的观测装置及供电设施的保存与维护成本较高，空间域覆盖度严重不足，难以反映连续形变规律。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，以解决监测空间域覆盖度不足的问题。
基于上述目的，本实用新型提供了一种能够与合成孔径雷达联合作业的 GNSS监测站，包括：
预埋件，埋设在地基中；
角反射器，设置在所述预埋件上部；
空心立柱，所述空心立柱底端固定在所述预埋件上部，所述空心立柱内部穿设有GNSS天线；
地埋箱，嵌设在所述预埋件内部，所述地埋箱内设有GNSS接收机、数据传输装置、太阳能控制器和蓄电池，所述GNSS天线与所述GNSS接收机电连接，所述GNSS接收机与所述数据传输装置电连接，所述数据传输装置与外置监测平台电连接；
光伏板，设置在所述空心立柱外侧，所述光伏板与所述太阳能控制器和所述蓄电池电连接，所述蓄电池与所述GNSS接收机和所述数据传输装置电连接。
进一步的，所述角反射器通过转台设置在所述预埋件上部，所述转台用于调整所述角反射器的俯仰角和方位角。
进一步的，所述角反射器外形为一端开口的三角形锥体。
进一步的，所述角反射器材质为金属。
进一步的，所述空心立柱顶端设有GNSS天线罩
进一步的，所述空心立柱顶端设有强制对中器。
进一步的，距离所述预埋件一侧面的预设距离内设有避雷针。
进一步的，所述蓄电池为胶体电池。
进一步的，所述地埋箱上表面距离地面高度至少为0.5m。
进一步的，所述空心立柱材质为金属。
从上面所述可以看出，本实用新型提供的一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，能够实现多种监测方法联合作业，通过综合运用角反射器和GNSS监测站，实现接触式单点监测手段与非接触式面覆盖监测手段的优势互补，更精确细致的掌握边坡表面位移情况。实现露天矿边坡实施时空域全覆盖式监测，对边坡监测技术发展、防止露天矿边坡地质灾害发生、保证生产安全具有重要的理论与实际意义。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例的一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS 监测站的轴侧结构示意图；
图2为本实用新型实施例的一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS 监测站的俯视结构示意图；
图3为本实用新型实施例的一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS 监测站的主视结构示意图；
图4为本实用新型实施例的一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS 监测站的侧视结构示意图。
附图说明：1、预埋件；2、角反射器；3、空心立柱；4、地埋箱；5、GNSS 接收机；6、数据传输装置；7、太阳能控制器；8、蓄电池；9、强制对中器； 10、GNSS天线罩；11、光伏板；12、转台；13、避雷针。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
需要说明的是，除非另外定义，本实用新型实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
目前，边坡表面位移监测的主流设备主要有3种：全站仪、全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)与合成孔径雷达(Synthetic ApertureRadar，SAR)，其中SAR可按照搭载平台分为星载SAR、航空SAR 以及地基SAR(GBSAR)。
全站仪监测法是一种接触式多点监测手段。首先定义明确的坐标系统，通过后视定向、后方交会等手段确定全站仪自身坐标和正北方向，然后智能全站仪对布置在目标边坡上的棱镜点进行周期性观测，获取棱镜点的坐标，通过对比棱镜点坐标值，获取X，Y，Z三个方向的位移分量，进而计算出三维的空间位移矢量，确定边坡表面位移方向、速度以及累计变形量等信息。监测作业中，全站仪需要与棱镜通视，容易受雨雪天气干扰。
GNSS监测法是一种接触式单点监测手段。在目标边坡上安装GNSS监测站，系统通过GNSS静态测量对自身坐标进行周期性获取，通过对比自身坐标坐标值，获取X，Y，Z三个方向的位移分量，进而计算出三维的空间位移矢量，确定边坡表面位移方向、速度以及累计变形量等信息。GNSS监测有效弥补了全站仪受天气影响较大的缺点，但单台设备成本高，在危险边坡上布置后一旦滑坡无法回收，同一个边坡上能够布置的数量有限，存在以点代面的情况，可能出现监测点位稳定，但周围其他区域发生滑坡的现象。
SAR监测法是一种非接触式面覆盖监测手段。基于微波遥感干涉测量技术，对整个坡面实现高分辨的全覆盖，同时微波具有较强的穿透性，能够在各种极端天气下获取到有效数据。星载SAR覆盖范围最广，但重访周期较长，一般用于大范围的地质灾害隐患点普查。航空SAR目前尚未普及在边坡监测领域普及。GBSAR以其运输布署便捷、监测周期短(1～20分钟)、数据精度高(0.1mm)等特点，在边坡监测领域已经得到广泛应用。GBSAR克服了全站仪和GNSS以点代面的问题，能够对危险边坡进行全天时全天候实时监测，但是SAR监测获取的数据，为边坡表面位移在雷达视向的分量，往往与实际位移量存在一定的差别，对于表面位移速度较快的边坡，SAR监测还会出现失相干现象，无法通过干涉测量获取有效的监测值。
因此，需要设计一种能够实现多种监测方法联合作业的监测站，以实现接触式单点监测手段与非接触式面覆盖监测手段的优势互补，更精确更细致的掌握边坡表面位移情况。
以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
参考图1至图4，本实用新型提供了一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，包括：预埋件1，埋设在地基中；角反射器2，设置在所述预埋件1上部；空心立柱3，所述空心立柱3底端固定在所述预埋件1上部，所述空心立柱3内部穿设有GNSS天线；地埋箱4，嵌设在所述预埋件1内部，所述地埋箱4内设有GNSS接收机5、数据传输装置6、太阳能控制器7 和蓄电池8，所述GNSS天线与所述GNSS接收机5电连接，所述GNSS接收机5与所述数据传输装置6电连接，所述数据传输装置6与外置监测平台电连接；光伏板11，设置在所述空心立柱3外侧，所述光伏板3与所述太阳能控制器7和所述蓄电池8电连接，所述蓄电池8与所述GNSS接收机5和所述数据传输装置6电连接。
具体的，参考图3和图4，所述预埋件1埋设在地基中，预埋件1是用来固定给整个监测站的底座。角反射器2和空心立柱3均设置在预埋件1上端，角反射器2设置在一侧，空心立柱3设置在另一侧。预埋件1内部嵌设有地埋箱4，地埋箱4用来放置GNSS接收机5、数据传输装置6、太阳能控制器7和蓄电池8等设备，以保护设备不受外接环境干扰。空心立柱3底端与所述预埋件1上表面固定，空心立柱3内部穿设的GNSS天线用来接收和发射信号，GNSS天线从空心立柱3中间走线，供电与通讯线路也从空心立柱3中心穿设。GNSS接收机5用来接收来自GNSS天线的卫星定位数据，并利用地埋箱4内的数据传输装置6将定位数据回传至监测云平台。
太阳能供电系统包括光伏板11、太阳能控制器7和蓄电池8，光伏板11 通过连接件固定在空心立柱3外侧，太阳能控制器7和蓄电池8安装设置在地埋箱4中。光伏板11与太阳能控制器7和蓄电池8之间的电路通过空心立柱3串接，蓄电池8为GNSS接收机5和数据传输装置6提供电源。
在一些实施例中，所述预埋件1形状为六面体结构，所述预埋件尺寸为 2000cm×1000cm×1000cm。
在一些实施例中，所述地埋箱4形状为六面体结构，所述地埋箱尺寸为 800cm×800cm×800cm。
参考图4，角反射器2接收到雷达系统发射的信号并将其进行反射，回传给雷达系统。因为角反射器2安装在预埋件1上，与GNSS监测站的位移情况一致，能够将雷达信号与GNSS信号相结合，雷达设备安装为远端非接触安装，能够覆盖整个边坡结构。角反射器2可帮助返回高质量的微波回波信号，在合成孔径雷达数据处理阶段能够快速解析出角反射器2的视向位移量，进而与GNSS检测数据对比分析。
本实施例综合运用角反射器和GNSS监测站，通过GNSS信号监测实现接触式单点监测，通过角反射器接收和反射雷达信号实现非接触式面覆盖监测，两种监测手段优势互补，既保证了监测面积全覆盖的同时也保证了监测信号的准确性。
在一些实施例中，所述角反射器2通过转台12设置在所述预埋件1上部，所述转台12用于调整所述角反射器2的俯仰角和方位角。通过转台12 可以实现360°的水平旋转，并且可以灵活调节角反射器2的俯仰角度，更好的接收和反射雷达信号。
在一些实施例中，所述角反射器2外形为一端开口的三角形锥体，优选为等边三角形锥体或是等边直角三角形锥体。本实施例中，采用的是等边直角三角形锥体，参考图1和图3，角反射器2有三个三角形侧面，三个三角形侧面的顶点交汇形成锥体的顶点，锥体的顶点与所述转台12固定连接，锥体的开口端面向远端设置的雷达信号装置，其中一个三角形侧面水平设置。雷达信号装置发射的信号经由三角形锥体的开口端入射到角反射器2的三角形侧面的表面，再由三角形侧面的表面进行反射，雷达信号装置对接收到的反射信号进行分析。
在一些实施例中，所述角反射器2材质为金属。根据不同用途，可以选择不同种类的金属。本实施例中角反射器2的材质为铝，铝材质能够形成高光反射膜，反射面的反射效果较好。
在一些实施例中，所述空心立柱3顶端设有GNSS天线罩10，GNSS天线罩10能够对GNSS天线起到保护作用，避免外界环境因素对GNSS天线信号的干扰，本实施例中，GNSS天线罩10结构为空心半球形。
在一些实施例中，所述空心立柱3顶端设有强制对中器9。GNSS天线顶端与所述强制对中器9固定连接，强制对中器9能够将GNSS天线固定在所述空心立柱3的中心位置，提高GNSS天线信号接收和发射的稳定性。
在一些实施例中，距离所述预埋件1一侧面的预设距离内设有避雷针13。避雷针13用来保护整个系统免受雷击，避免监测站损毁失效。
在一些实施例中，所述蓄电池8为胶体电池，使用胶体电池能够提升设备在高寒地区的电源稳定性。
在一些实施例中，所述地埋箱4上表面距离地面高度至少为0.5m。将主要电子部件埋入地下半米以上，能够很好地利用-40℃的高寒环境。
在一些实施例中，所述空心立柱3材质为金属。导线和天线等隐藏与金属管体中，并非暴露于外部环境中，可以延缓导线老化，并且可以杜绝触电隐患，提高安全性。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本实用新型的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本实用新型的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本实用新型的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，包括：
预埋件，埋设在地基中；
角反射器，设置在所述预埋件上部；
空心立柱，所述空心立柱底端固定在所述预埋件上部，所述空心立柱内部穿设有GNSS天线；
地埋箱，嵌设在所述预埋件内部，所述地埋箱内设有GNSS接收机、数据传输装置、太阳能控制器和蓄电池，所述GNSS天线与所述GNSS接收机电连接，所述GNSS接收机与所述数据传输装置电连接，所述数据传输装置与外置监测平台电连接；
光伏板，设置在所述空心立柱外侧，所述光伏板与所述太阳能控制器和所述蓄电池电连接，所述蓄电池与所述GNSS接收机和所述数据传输装置电连接。
2.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述角反射器通过转台设置在所述预埋件上部，所述转台用于调整所述角反射器的俯仰角和方位角。
3.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述角反射器外形为一端开口的三角形锥体。
4.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述角反射器材质为金属。
5.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述空心立柱顶端设有GNSS天线罩。
6.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述空心立柱顶端设有强制对中器。
7.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，距离所述预埋件一侧面的预设距离内设有避雷针。
8.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述蓄电池为胶体电池。
9.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述地埋箱上表面距离地面高度至少为0.5m。
10.根据权利要求1所述的能够与合成孔径雷达联合作业的GNSS监测站，其特征在于，所述空心立柱材质为金属。
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| CN115856807A (zh) * | 2023-02-22 | 2023-03-28 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 高分辨率sar卫星定标器雷达波相位中心精确定位方法 |
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