GNSS与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置的制作方法

本发明属于地质灾害监测技术领域，特别是涉及gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置技术领域。

背景技术：

常见的地质灾害有地震、火山、滑坡、泥石流、底面塌陷、地面沉降、地裂缝、崩塌、煤岩和瓦斯爆炸等。地质灾害监测运用各种技术和方法，测量、监视地质灾害活动以及各种诱发因素动态变化的工作。自动化监测技术涉及到的工程应用技术种类非常广泛，包括传感器技术、通信技术、互联网技术等。

全球卫星导航系统（gnss）目前包括美国gps、俄罗斯glonass、欧洲galileo和我国北斗卫星导航系统。随着北斗卫星导航系统的发展，利用北斗卫星定位进行实时监测成为可能。北斗高精度地质灾害监测其中一个最基础关键的方面是现场状态的感知与数据采集，监测点的特点包括：被监测的结构物一般所处环境比较恶劣，地质体变形缓慢，地质灾害发生往往与降雨量有密切关系，监测地点没有市电接入，初始阶段需要对天线的定位精度进行校验，中国专利申请公布号cn103235328a的文献公开了一种gnss与mems组合导航的方法，结合gnss与mems的加速度计和陀螺仪数据，提高组合导航的精度，该方法可借鉴应用于地质灾害监测对滑坡体的监测和预警，gnss定位具有高精度的特点，但不能确保定位服务的连续性，惯性导航技术（ins）具有短期高精度的特点，两者组合可以通过mems实时姿态数据，同步修正gnss解算结果，构件高精度、高可靠性的实时定位系统。

针对以上问题，在利用北斗卫星定位系统监测地质灾害时，gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置和系统需要进行合理的配置和结构设计，以满足地质灾害监测的使用需求。

技术实现要素：

本发明提供一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置，实现利用北斗卫星定位系统高精度监测地质灾害的目的。

一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置，包括：监测组件，所述监测组件包括：安装底板，所述安装底板内固定安装陀螺仪，所述陀螺仪的上方设置弓形的安装支架，所述安装支架上部中央通过安装螺栓紧固连接gnss天线，所述安装底板内还固定安装电路板，所述电路板上设置有oem板卡和mems加速度计，所述gnss天线连接oem板卡，所述oem板卡通过gnss天线接收卫星导航系统的定位信息，所述电路板上设置若干接头，所述陀螺仪连接电路板上的接头，所述安装底板底部一侧朝下连接安装防水接头，所述防水接头用于穿过连接线，所述连接线的一端连接电路板上的接头，所述安装底板使用玻璃钢罩密封遮罩，所述玻璃钢罩与安装底板的环形侧壁之间通过防水凸环密封防水连接，所述安装底板底部设置有连接凸台，所述连接凸台的中心设置连接螺纹孔，所述连接凸台外围设置防水密封圈安装槽，所述防水密封圈安装槽与连接凸台之间设置若干圆弧形底部散热孔，所述防水密封圈安装槽外围设置若干安装孔，所述防水接头设置在安装孔的外侧。

进一步地，所述玻璃钢罩采用圆顶结构。

进一步地，所述陀螺仪为九轴陀螺仪。

进一步地，所述防水密封圈安装槽与连接凸台之间还设置有接线口，所述接线口用于穿过连接线，所述连接线的一端连接电路板上的接头。

进一步地，所述监测组件通过连接螺纹孔连接到球形云台上可在球形云台上旋转，所述球形云台底部安装在滑轨上可沿滑轨左右滑动，所述滑轨安装在三脚架的安装平台上，所述三脚架的安装平台具有手柄可调节安装平台旋转和倾斜。

进一步地，所述监测组件安装在立柱上，所述立柱为内部中空的管状结构，所述连接凸台和散热孔放置在立柱中空管状结构内，所述防水接头放置在立柱外，所述防水密封圈安装槽内加入防水密封圈并且对齐立柱的管壁，所述监测组件通过安装孔安装在立柱上。

进一步地，所述立柱外部安装太阳能发电板和防水箱，所述防水箱接出第一连接电缆通过监测组件的防水接头接入监测组件内部，所述防水箱内设置蓄电池、数据采集仪、数据转换和mcu处理电路、北斗通信终端，所述太阳能发电板通过线缆连接蓄电池，所述蓄电池为数据采集仪、数据转换和mcu处理电路、北斗通信终端以及陀螺仪、gnss天线、oem板卡、mems加速度计供电。

进一步地，所述蓄电池连接电池电量计，所述电池电量计用于监测蓄电池的剩余电量并连接数据采集仪，所述数据采集仪采集陀螺仪监测数据、卫星导航定位信息、mems加速度计监测数据和电池电量计数据，所述数据转换和mcu处理电路接收和处理数据采集仪采集的数据，所述北斗通信终端将处理后的数据经北斗卫星转发给地面接收站。

进一步地，所述立柱底部焊接连接立柱底板，所述立柱底板与立柱之间加入加强筋加强连接。

本发明的优点是：提供一种结合gnss与陀螺仪和mems加速度计进行高精度融合定位的地质灾害监测装置，所述陀螺仪采用非贴片式，采用非贴片式陀螺仪单独输出数据结合mems加速度计实现惯性导航，实现gnss与ins结合的更全面、更可靠的定位解决方案，所述监测装置通过安装底板的结构设计，既可以快速地连接到便携式设备上，又可以便捷地安装在固定式的立柱上，且固定式的安装结构是设置在室外，所以设计了合理的防水结构，为便于陀螺仪散热在安装底板底板上设置若干散热孔，该监测装置具有监测精度高、安装方便、灵活，防水性、散热性好的优点。

附图说明

图1为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置内部结构示意图1；

图2为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置内部结构示意图2；

图3为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置外观结构示意图；

图4为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置底部结构示意图；

图5为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置便携式安装结构示意图；

图6为一种北斗高精度地质灾害监测固定式安装监测装置结构示意图；

图7为一种北斗高精度地质灾害监测固定式安装监测装置电路结构示意图；

图中：监测组件1、安装底板11、陀螺仪12、安装支架13、安装螺栓14、gnss天线15、防水接头16、玻璃钢罩17、连接凸台111、连接螺纹孔112、接线口113、防水密封圈安装槽114、安装孔115、底部散热孔116、防水凸环117、球形云台21、滑轨22、手柄23、三脚架24、立柱31、太阳能发电板32、防水箱33、第一连接线缆34、加强筋35、立柱底板36。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步的说明，以便于本领域技术人员理解本发明。

本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，本说明书未详述的部分均可采用现有技术实现。

实施例1：如附图1~4所示，为一种gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置，包括：监测组件1，所述监测组件1包括：安装底板11，所述安装底板11内固定安装陀螺仪12，所述陀螺仪12为非贴片式九轴陀螺仪，所述陀螺仪12的上方设置弓形的安装支架13，所述安装支架13上部中央通过安装螺栓14紧固连接gnss天线15，所述安装底板11内还固定安装电路板，所述电路板上设置有oem板卡和mems加速度计，所述gnss天线15连接oem板卡，所述oem板卡通过gnss天线15接收卫星导航系统的定位信息，所述电路板上设置若干接头，所述陀螺仪12连接电路板上的接头，所述安装底板11底部一侧朝下连接安装防水接头16，所述防水接头16用于穿过连接线，所述连接线的一端连接电路板上的接头，所述安装底板11使用玻璃钢罩17密封遮罩，所述玻璃钢罩17与安装底板11的环形侧壁之间通过防水凸环117密封防水连接，所述玻璃钢罩17采用圆顶结构，所述安装底板11底部设置有连接凸台111，所述连接凸台111的中心设置连接螺纹孔112，所述连接凸台111外围设置防水密封圈安装槽114，所述防水密封圈安装槽114与连接凸台111之间设置若干圆弧形底部散热孔116，所述防水密封圈安装槽114与连接凸台111之间还设置有接线口113，所述接线口113用于穿过连接线，所述连接线的一端连接电路板上的接头，所述防水密封圈安装槽114外围设置若干安装孔115，所述防水接头16设置在安装孔115的外侧。

实施例2：如附图5所示，为一种便携式gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置，包括：监测组件1，所述监测组件1采用实施例1中的结构，所述监测组件1通过连接螺纹孔112连接到球形云台21上可在球形云台21上旋转，所述球形云台21底部安装在滑轨22上可沿滑轨22左右滑动，所述滑轨22安装在三脚架24的安装平台上，所述三脚架24的安装平台具有手柄23可调节安装平台旋转和倾斜。

实施例3：如附图6~7所示，为一种固定式gnss与陀螺仪融合的高精度地质灾害监测装置，包括：监测组件1，所述监测组件1采用实施例1中的结构，所述监测组件1安装在立柱31上，所述立柱31为内部中空的管状结构，所述连接凸台111和散热孔116放置在立柱31中空管状结构内，所述防水接头16放置在立柱外，所述监测组件1的通过安装孔115安装在立柱31上，所述防水密封圈安装槽114内加入防水密封圈并且对齐立柱31的管壁，所述监测组件1的安装方法是先安装附图1和2所示的部分结构然后安装玻璃钢罩17，所述立柱31外部安装太阳能发电板32和防水箱33，所述防水箱33内设置蓄电池、数据采集仪、数据转换和mcu处理电路、北斗通信终端等设备，所述太阳能发电板32通过线缆连接蓄电池，所述蓄电池为数据采集仪、数据转换和mcu处理电路、北斗通信终端等设备以及陀螺仪、gnss天线、oem板卡、mems加速度计等供电，所述蓄电池连接电池电量计，所述电池电量计用于监测蓄电池的剩余电量并连接数据采集仪，所述数据采集仪采集陀螺仪监测数据、卫星导航定位信息、mems加速度计监测数据和电池电量计数据，所述数据转换和mcu处理电路接收和处理数据采集仪采集的数据，所述北斗通信终端将处理后的数据经北斗卫星转发给地面接收站，所述防水箱33接出第一连接电缆34通过监测组件1的防水接头16接入监测组件1内部，所述立柱31底部焊接连接立柱底板36，所述立柱底板36与立柱31之间加入加强筋35加强连接。

本发明提供一种结合gnss与陀螺仪和mems加速度计进行高精度融合定位的地质灾害监测装置，所述陀螺仪采用非贴片式，采用非贴片式陀螺仪单独输出数据结合mems加速度计实现惯性导航，实现gnss与ins结合的更全面、更可靠的定位解决方案，所述监测装置通过安装底板的结构设计，既可以快速地连接到便携式设备上，又可以便捷地安装在固定式的立柱上，且固定式的安装结构是设置在室外，所以设计了合理的防水结构，为便于陀螺仪散热在安装底板底板上设置若干散热孔，该监测装置具有监测精度高、安装方便、灵活，防水性、散热性好的优点。

以上实施例仅用于说明本发明的具体实施方式，而不是用于限定本发明，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明所要求的保护范围。