一种基于卫星定位系统捕获地震前动物习性异常的方法
【专利摘要】地震是人类所面临的重大灾难之一，对生命财产的危害极为严重，由于地震起因的复杂性及人们对大自然的认识还很肤浅，故地震预测尚属世界性难题。本发明是一种基于卫星定位系统捕获地震震前动物习性异常的方法，借助于动物对于地震前兆信息的先知先觉，将微型收发器敷设在对地球环境变化具有高敏感性的动物身上，利用GPS系统定位技术，在用户接收部分增加了发射模块的组件并增强了供电电源，将捕获的高敏感动物所产生异常反应的信息及时反馈给空间卫星，突破传统观察模式的局限，扩大监测覆盖范围，实时获取各区域动物习性监测样本的比对信息，处理信息量大而快捷，这种方法定位精度极高，可操作性强，对地震短临预报的研究具有积极的现实意义。
【专利说明】一种基于卫星定位系统捕获地震前动物习性异常的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于卫星定位系统捕获地震前动物习性异常的方法。
【背景技术】
[0002]地震是人类所面临的重大灾难之一，对生命财产的危害极为严重，由于地震起因的复杂性及人们对大自然的认识还很肤浅，故地震预测尚属世界性难题。为了减轻地震给人类造成的损失，长期以来人们在不断的探索着地震的奥秘，试图寻求和掌握地震前期产生的信息及传播途径，全世界从事地震研究的机构和个人很多。地震预报是对未来破坏性地震发生的时间、地点和震级及地震影响的预测；是根据地震地质、地震活动性、地震前兆异常和环境因素等多种手段的研究与前兆信息监测所进行的现代减灾科学。地震预报技术是从地震监测、大震考察、野外地质调查、地球物理勘探、室内实验研究等多方面对地震发生的条件、规律、前兆、机理、预报方法及对策等的综合技术。目前震前预测还处在探索阶段，常见的地震征兆监测手段有:地下水观测、地形变观测、电磁场观测、以及动物的习性观测等。
[0003]就动物习性的研究而言，人们已经确认一些动物对于地震前兆的异常骚动比较明显，如何有效的捕捉临震前兆信息，对探究地震的短临预报将具有重要的现实意义，据此人们建立了 一些地震动物观察站点，观察飞禽、走兽、鱼类及蛙、蛇二栖类等动物的习性变化，大量的震例资料表明，在大多数强烈地震前，动物习性异常的前兆时间，短至几分钟，长至数天、数十天，但主要集中在震前一天之内，呈明显的短临预报特征。从我国调查资料比较完整的震例来看，7级左右的强烈地震，动物习性异常出现的地区范围可达一二百公里，甚至远达数百公里。
[0004]由于地震的成因很复杂，震前征兆与某些地理气候的变化及天气变化特征很相似，加之人类捕捉地震征兆区分和鉴别信息的相关技术手段尚不完备，或许还受到某些不为人知的场强的影响，因此对于现有检测地震的技术手段与前景不容乐观，现有检测数据对分析预测地震的作用不甚明显，尚不能实现有效的地震预报。目前人们还致力于对地震发生时预警技术的研究，当地震发生的时候，地震源会同时产生纵波和横波，但这两个波的传播速度不一样。一般来说，纵波的速度快，所以总是比横波先到达地面。纵波的速度虽然快，但其破坏力相对于横波而言，要小得多。因此，如果在检测到纵波的时候，能及时发出警报，就可以抢在破坏力很大的横波到来之前，采取一些应急的措施，避免更多的悲剧发生。现有地震预警技术利用的就是纵波和横波的时间差，时间差跟震源的距离有关。故这时间差的范围非常有限，最短的仅几秒时间，现实意义并不太大。
【发明内容】
[0005]本发明是一种基于卫星定位系统捕获地震震前动物习性异常的方法，利用空间卫星定位系统(GPS、格洛纳斯、伽利略、北斗)的定位技术，由空间卫星、卫星地面控制系统、微型收发器、地震监测站组成，借助于动物对于地震前兆信息的先知先觉，将微型收发器敷设在对地球环境变化具有高敏感性的动物身上，及时捕获高敏感动物对地球环境场强等变化所产生异常反应的信息，突破传统观察动物习性异常模式的局限，扩大动物习性监测覆盖范围，实时获取各区域动物习性监测样本的比对信息，处理信息量大而快捷，进而给出实时研判地震的技术参数，可以直接应用于地震短临预报的研究。本技术适用于捕获鹰、雕、鸠、鸽等高敏感飞禽的习性异常信息，它们除具有高敏感特性外还在于它们的活动范围广，相对于卫星定位系统来说观察行踪无盲区，便于遥感信号的传递，且具有一定的负重能力。本技术也可应用于捕获其他高敏感动物的习性异常信息。通过本发明所获取的动物习性异常信息，结合其他地震监测手段，对地震短临预报的研究具有积极的现实意义。本发明以GPS定位系统与鸽子携带微型收发器为例来进行阐述。
[0006]本发明是这样实现的，GPS定位系统由空间卫星、卫星地面控制系统、用户接收卫星信号设备三部分组成。空间部分:由21颗工作卫星，3颗备用卫星组成。地面控制系统:I个主控站，3个注入站，5个监测站。用户设备部分:GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。本发明在用户接收卫星信号设备部分增加了信号发射模块的组件，并将其称之为微型收发器。当前世界电子产品微型化技术的发展日新月异，如泰利特GPS模块产品参数:尺寸:4.7x4.7x1.4mm,重量:0.08g,且依然具有微型化的前景。微型收发器的体积与重量主要在供电电源，由于传统供电电源的电量储存非常有限，充电维护比较繁琐，无法满足微型收发器实际工况需求，本发明需要配置高性能电源产品，如美国伊利诺斯州大学研制的超级微电池，功率约为锂电池的1000倍，或美国密苏里大学研制的微型核燃料电池，电荷含量约为一般标准电池的100万倍。微型收发器的接收部分能够捕获到按一定卫星截止角所选择的空间卫星，并跟踪这些空间卫星的运行。当接收部分捕获到跟踪的空间卫星信号后，就可测量出接收天线至空间卫星的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收部分中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出微型收发器所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。再由微型收发器的发射部分，把收集到的地理位置等信息反馈给GPS空间卫星，经GPS空间卫星传输给卫星地面控制系统及地震监测站进行数据处理。
[0007]本发明采用鸽子携带微型收发器，充分利用鸽子对地球场强等变化所产生异常反应的高敏感性，且鸽子分布的地域广，活动范围大，可按地球经纬划分区域，在每个区域内放养一定数量的鸽子，让其中几只鸽子携带微型收发器，组成一个检测样本。通过GPS系统实时监控鸽子行踪的变化，建立实时记录数据库，绘制鸽子日常活动习性图。在谋求保护的范围内设置多个样本检测点，将平时所有鸽群样本的综合信息纳入数据库整理分析规整，逐步完善鸽群数据库信息资料。当地理环境发生变化时，鸽子受所在地域环境场强等变化产生习性异常反应，通过比对鸽群的活动范围、作息时间、栖息地等习性所发生的改变，以及各区域范围鸽群检测样本间习性的差异，经计算机处理后可以给出远比传统动物观察站预测短临地震更有价值的信息。整个系统可以实现实时跟踪监测、自动信息处理和自动发布警报。信号的发送可设置合理的间歇发射模式，以减少微型收发器的电能消耗，延长电池待机时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明工作状况的示意图
[0009]图中:1、空间卫星；2、卫星地面控制系统；3、微型收发器；4、地震监测站。
[0010]下面结合附图对本发明作进一步描述。【具体实施方式】
[0011]本发明系在GPS定位系统的用户设备部分增加一个发射模块的组件组成微型收发器(3)，在微型收发器(3)中配置超级微电池或微型核燃料电池等高性能的电源产品，以适应微型收发器(3)的供电需求。微型收发器(3)的接收部分能够捕获到按一定卫星截止角所选择的空间卫星(1)，并跟踪这些空间卫星(I)的运行。当接收部分捕获到跟踪的空间卫星(I)信号后，就可测量出接收天线至所跟踪空间卫星(I)的伪距离和距离的变化率，解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收部分中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出微型收发器(3)所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。再由微型收发器(3)的发射部分，把收集到的地理位置等信息反馈给空间卫星(1)，经空间卫星(I)传输给卫星地面控制系统(2)及地震监测站(4)进行数据处理。
[0012]本发明采用鸽子携带微型收发器(3)，充分利用鸽子对地球场强等变化所产生异常反应的高敏感性，且鸽子分布的地域广，活动范围大，可按地球经纬划分区域，在每个区域内放养一定数量的鸽子，让其中几只鸽子携带微型收发器(3)，组成一个检测样本。通过GPS系统实时监控鸽子行踪的变化，建立实时记录数据库，绘制鸽子日常活动习性图。在谋求保护的范围内设置多个样本检测点，将平时所有鸽群样本的综合信息纳入数据库整理分析规整，逐步完善鸽群数据库信息资料。当地理环境发生变化时，鸽子受所在地域环境场强等变化产生习性异常反应，通过比对鸽群的活动范围、作息时间、栖息地等习性所发生的改变，以及各区域范围鸽群检测样本间习性的差异，经计算机处理后可以给出远比传统动物观察站预测短临地震更有价值的信息。整个系统可以实现实时跟踪监测、自动信息处理和自动发布警报。这种方法定位精度极高，可操作性强。
【权利要求】
1.一种基于卫星定位系统捕获地震震前动物习性异常的方法，利用GPS定位技术，由空间卫星、卫星地面控制系统、微型收发器、地震监测站组成，借助于动物对于地震前兆信息的先知先觉，将微型收发器敷设在对地球环境变化具有高敏感性的动物身上，按地球经纬划分区域建立动物习性监测样本，及时捕获高敏感动物对地球环境场强等变化所产生异常反应的信息，突破传统观察动物习性模式的局限，扩大动物习性监测覆盖范围，实时获取各区域动物习性监测样本的比对信息，处理信息量大而快捷，可实现自动跟踪监测、自动信息处理和自动发布警报，适用于对地震短临预报的研究。
2.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统捕获地震震前动物习性异常的方法，其特征在于所述的微型收发器为GPS用户接收设备中增加了发射模块的组件，微型收发器配置的供电电源为高性能超级微电池或微型核燃料电池。
3.根据权利要求1所述的一种基于卫星定位系统捕获地震震前动物习性异常的方法，其特征在于所述携带微型收发器对地球环境变化具有高敏感性的禽类动物为鹰、雕、鸠、鸽。
【文档编号】G01V1/00GK103777231SQ201410050507
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】黄幼华 申请人:黄幼华