一种冰川运动姿态自动采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种冰川运动姿态自动采集装置，包括控制模块、定位模块，三轴加速度模块、供电模块和射频无线收发模块，所述供电模块用于为所述定位模块，三轴加速度模块和数据收发模块提供电压；所述定位模块与所述三轴加速度模块与所述数据收发模块相连，所述定位模块的经纬度信息通过所述控制模块的引脚获得，所述控制模块与所述定位模块，三轴加速度模块、供电模块和数据收发模块相连，所述数据收发模块的数据通过所述控制模块的引脚获得，该种装置能够随冰川体的运动而发生变化，并通过无线局域网或北斗卫星传输方式将数据传输到监控中心，并保证精度要求供相关技术人员进行研究分析和判断。
【专利说明】
一种冰川运动姿态自动采集装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及冰川运动领域，特别是涉及一种冰川运动姿态自动采集装置。
【背景技术】
[0002]对于冰川运动姿态的监测，常规手段是通过手持GPS、设定测量粧等方式进行监测。该类方法需要人工方式采集GPS数据、人工测定测量粧和固定粧的距离来反应冰川体的相对位置变化，该类方法较为落后也浪费人力物力，不够科学;采用卫星遥感影像图的方法对冰川体运动进行监测，该方法结合GIS技术使用DEM数据来提取相关信息，过程较为复杂，对技术人员的要求相对较高，另外天气的变化对卫星遥感影像的采集也会产生不同程度的影响，从而影响了数据的准确性。我国在天山乌鲁木齐河源I号冰川区建成的冰川监测塔，通过摄影和视频录制，采用无线方式将能够反应冰川物理特征的视频信息传输到远方监控中心，然而该类方法通过视频信息的方式进行数据的提取，就对视频图片的质量要求很高，得到的数据也只能反应冰川的大体变化，精度也不是很理想。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是提供一种能够自动监测冰川体运动规律姿态的自动采集装置，通过将能够反应冰川体运动状态的装置埋设于冰川体上使之成为一体，这样该种装置能够随冰川体的运动而发生变化，并通过无线局域网或北斗卫星传输方式将数据传输到监控中心，并保证精度要求供相关技术人员进行研究分析和判断。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案:
[0005]—种冰川运动姿态自动采集装置，包括控制模块、定位模块，三轴加速度模块、供电模块和射频无线收发模块，所述供电模块分别与控制模块、定位模块、三轴加速度模块和数据收发模块相连，用于为所述定位模块，三轴加速度模块和数据收发模块提供电压;所述定位模块与所述三轴加速度模块与所述数据收发模块相连，所述定位模块的经玮度信息通过所述控制模块的引脚获得，所述控制模块与所述定位模块，三轴加速度模块、供电模块和数据收发模块相连，所述数据收发模块的数据通过所述控制模块的引脚获得。
[0006]可选的，所述定位模块采用Sirfstarii芯片，用于获取经玮度信息。
[0007]可选的，所述三轴加速度模块采用ADXL362芯片，用于获得冰川表面的三轴加速度。
[0008]可选的，所述供电模块采用锂电池串联方式进行供电，用于为所述控制模块、定位模块、三轴加速度模块和数据收发模块供电。
[0009]可选的，所述数据收发模块采用YL-800IL芯片，用于接收和发送所述采集装置的数据。
[0010]本实用新型的冰川运动姿态自动采集装置，自动监测运动姿态不需要人工干预，节约人力物力。本实用新型采用了高精度的MEMS芯片和Sirfstariin定位系统，并利用RF无线射频技术进行现场数据的汇聚，保证了监测数据的精度和传输的可靠性。
【附图说明】
[0011]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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0012]图1为本实用新型实施例冰川运动姿态自动采集装置结构图；
[0013]图2为本实用新型提供的为GPS定位模块供电的供电模块7.4V转5V电路图；
[0014]图3为本实用新型提供的为三轴加速度模块供电的供电模块5V转3.3V电路图；
[0015]图4为本实用新型三轴加速度电路图；
[0016]图5为本实用新型Sirfstarii芯片电路图；
[0017]图6为本实用新型数据收发电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0019]本实用新型的目的是提供一种冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，包括控制模块101、定位模块102，三轴加速度模块103、供电模块104和射频无线收发模块105，所述供电模块分别与控制模块101、定位模块102、三轴加速度模块103和数据收发模块相连，用于为所述定位模块102，三轴加速度模块103和数据收发模块104提供电压;所述定位模块102与所述三轴加速度模块103与所述数据收发模块104相连，所述定位模块102的经玮度信息通过所述控制模块101的引脚获得，所述控制模块101与所述定位模块102，三轴加速度模块103、供电模块104和数据线收发模块105相连，所述数据收发模块105的数据通过所述控制模块101的引脚获得。
[0020]可选的，所述定位模块102采用Sirfstarii芯片，用于获取经玮度信息。
[0021]可选的，所述三轴加速度模块103采用ADXL362芯片，用于获得冰川表面的三轴加速度。
[0022]可选的，所述供电模块104采用锂电池串联方式进行供电，用于为所述控制模块101、定位模块102、三轴加速度模块103和数据收发模块104供电。
[0023]可选的，所述数据收发模块104采用YL-800IL芯片，用于接收和发送所述采集装置的数据。
[0024]为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0025]出于低功耗及采集准确性要求，采集装置选用MSP430单片机芯片作为控制模块。在降低功耗的考虑上，设计休眠机制，即冰川体静止状态下采集节点处于休眠状态，只有微功耗CHJ处于工作模式下，监测到ADXL362发生异常后立即启动采集任务并进行下一步工作。MSP430单片机称之为混合信号处理器，其针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上，以提供“单片机”解决方案。该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中，冰川监测采集装置采用锂电池供电，也是出于这个原因。MSP430其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处:I)该单片机的电源电压采用1.8V-3.6V电压，因而可使其在IMHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低在165μΑ左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.ΙμΑ;2)在该芯片系列中有两个不同的时钟系统:基本时钟系统、锁频环时候总系统和DCO数字振荡器时钟系统。可以只使用一个晶振(32.768kHz)，也可以使用两个晶振，由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对功耗的控制。在实时时钟模式下，芯片功耗可达2.5μΑ，在RAM保持模式下，最低可达0.ΙμΑ。
[0026]冰川运动自动采集装置的供电模块采用2块3.7V锂电池串联方式进行供电，采集装置CPU芯片MSP430、MEMS加速度芯片ADXL362需要3.3V供电电压，无线射频电路、GPS模块Sirfstarii电路需要5V供电电压，因此，在供电电路方面进行了 7.4V/5V、5V/3.3V电压的降压设计，图2和图3分别是5V和3.3V的降压设计电路图，VCC是采集装置主供电端电压7.4V，经过LM7805芯片转换为5V电压，RT9193芯片将5V电压转换为3.3V电压。RT9193是一款低压差线性稳压器LDO，能够稳定输出3.3V电压，给CPU进行供电。
[0027]三轴加速度模块采用ADI公司的ADXL362芯片。ADXL362是一款超低功耗、3轴MEMS加速度计，输出数据速率为10Hz时功耗低于2μΑ，在运动触发唤醒模式下功耗为270nA。与使用周期采样来实现低功耗的加速度计不同，ADXL362没有通过欠采样混叠输入信号;它采用全数据速率对传感器的整个带宽进行采样。ADXL362通常提供12位输出分辨率;在较低分辨率足够时，还提供8位数据输出以实现更高效的单字节传送。测量范围为±2g、±4g&±8g，±2g范围内的分辨率为lmg/LSB。噪声电平要求低于ADXL362正常值550yg/7Hz的应用可以选择两个低噪声模式(典型值低至175yg/7Hz)之一，电源电流增加极小。除了超低功耗以夕卜，ADXL362还具有许多特性来实现真正的系统级节能。该器件包含了一个深度多模式输出FIFO、一个内置微功耗温度传感器和几个运动检测模式，其中包括阙值可调的睡眠和唤醒工作模式，在该模式下当测量速率为6Hz左右时功耗低至270nA。此外，ADXL362还支持对采样时间和/或系统时钟进行外部控制。ADXL362可以在1.6V-3.5V的宽电源电压范围内工作，并且必要时可以与采用独立低电源电压工作的主机接口。重要的是，根据冰川监测特性，采集装置只给CHJ芯片MSP430供电，ADXL362可在检测到运动时提供一个引脚输出给MSP430来直接控制外部开关，非运动时刻芯片处于关闭状态，这样在很大程度上降低了功耗。MEMS三轴加速度电路如图4所示。
[0028]定位模块选用美国SIRF公司的Sirfstarii产品。SIRF公司成立于1995年2月，其产量占全球GPS芯片出货量的70% AIRF公司的芯片由一块射频集成电路、一块数字信号处理电路和标准嵌入式GPS软件构成。射频集成电路用于检测和处理GPS射频信号，数字信号处理电路用于处理中频信号，标准嵌入式GPS软件用于搜索和跟踪GPS卫星信号，并根据这些信号求解用户坐标和速度。Sirfstarii是SIRF公司研制的第二代芯片系列，是该公司的一款低功耗产品，最大电流只有60ma，在tr i ckl epower模式下电流只有20mA。
[0029]GPS定位模块Sirfstarii芯片电路如图5所示。经玮度信息经过单片机MSP430芯片MAX232-RXD、MAX232-TXD 弓 I 脚进行获取。
[0030]数据收发模块采用微功率扩频无线模块YL-800IL，是一款高性能、低功耗、远距离的微功率射频无线数据收发模块，内部自动扩频计算和前导CRC纠错处理，不改变用户的任何数据和协议，采用半双工透明传输机制，实现无线代替的功能。模块的射频芯片基于扩频跳频技术，在稳定性、抗干扰能力以及接收灵敏度上都超越现有的GFSK模块。配置STM低功耗高速处理器，数据处理能力、运算速度均有所提高。
[0031]数据收发电路如图6所示，经过串口芯片MAX232进行数据的发送和接收，数据的发送和接收由单片机MSP430芯片MAX232-RXD、MAX232-TXD引脚进行控制。
[0032]本实用新型的冰川运动姿态自动采集装置，自动监测运动态势不需要人工干预，节约人力物力。本实用新型采用了高精度的MEMS芯片和SirfstariiII定位系统，并利用RF无线射频技术进行现场数据的汇聚，保证了监测数据的精度和传输的可靠性。
[0033]本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，包括控制模块、定位模块，三轴加速度模块、供电模块和数据收发模块，所述供电模块分别与控制模块、定位模块、三轴加速度模块和数据收发模块相连，用于为所述定位模块，三轴加速度模块和数据收发模块提供电压;所述定位模块与所述三轴加速度模块与所述数据收发模块相连，所述定位模块的经玮度信息通过所述控制模块的引脚获得，所述控制模块与所述定位模块，三轴加速度模块、供电模块和数据线收发模块相连，所述数据收发模块的数据通过所述控制模块的引脚获得。2.根据权利要求1所述的冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，所述定位模块采用Sirf starii芯片，用于获取经玮度信息。3.根据权利要求1所述的冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，所述三轴加速度模块采用ADXL362芯片，用于获得冰川表面的三轴加速度。4.根据权利要求1所述的冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，所述供电模块采用锂电池串联方式进行供电，用于为所述控制模块、定位模块、三轴加速度模块和数据收发模块供电。5.根据权利要求1所述的冰川运动姿态自动采集装置，其特征在于，所述数据收发模块采用YL-800IL芯片，用于接收和发送所述采集装置的数据。
【文档编号】G01C21/16GK205670010SQ201620578576
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月15日
【发明人】殷跃平, 曹修定, 董翰川, 庞丽丽, 吴悦, 杨凯
【申请人】中国地质调查局水文地质环境地质调查中心