一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩制造技术

本发明专利技术提供了一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩。包括监测桩体、安装在监测桩体内部的DTU和GNSS接收机、固定在监测桩体顶部的GNSS测量天线以及固定在监测桩体上的光伏供电系统。DTU通过串口线与GNSS接收机的COM接口连接；GNSS测量天线通过天线连接线与GNSS接收机的ANT接口连接；光伏供电系统通过电源线分别与DTU和GNSS接收机连接，为设备提供电源。GNSS接收机的PCB主板上集成了电子陀螺仪、GNSS板卡以及MCU，用以提高北斗监测桩的定位精度和实效性。本发明专利技术中，GNSS测量天线接收到北斗导航卫星信号，信号传达给GNSS接收机的主板进行解码；GNSS接收机利用DTU接收到的卫星数据和电子陀螺仪的实时资料信息同时发送给服务器，实现对GNSS解算结果的实时辅助修正从而达到高精度监测。

A High Precision Beidou Monitoring Pile with Integrated Electronic Gyroscope

The invention provides an integrated electronic gyroscope high precision Beidou monitoring pile. It includes monitoring pile body, DTU and GNSS receiver installed in monitoring pile body, GNSS measuring antenna fixed on the top of monitoring pile body and photovoltaic power supply system fixed on monitoring pile body. DTU is connected with COM interface of GNSS receiver through serial port line; GNSS measurement antenna is connected with ANT interface of GNSS receiver through antenna connection line; photovoltaic power supply system is connected with DTU and GNSS receiver through power line, respectively, to provide power for equipment. The PCB motherboard of GNSS receiver integrates electronic gyroscope, GNSS board and MCU to improve the positioning accuracy and effectiveness of Beidou monitoring pile. In the invention, the GNSS measurement antenna receives the Beidou navigation satellite signal, and the signal is transmitted to the main board of the GNSS receiver for decoding; the GNSS receiver transmits the satellite data received by DTU and the real-time data information of the electronic gyroscope to the server at the same time, realizing the real-time auxiliary correction of the GNSS solution result so as to achieve high-precision monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩
本专利技术涉及基坑监测
，具体涉及一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩。
技术介绍
随着人类对自然环境的开发，各种突发的地质灾害，例如山洪、泥石流等对人们的影响越来越大，一些建设于山区的道路、桥梁和隧道等，一旦由于地质灾害造成破坏，进而导致交通中断，对抢修等工作造成严重影响。因此如何对可能出现的地址灾害做好预警工作成为亟待解决的问题。现有技术中，通常通过卫星遥感技术或利用飞机航拍对地质变化进行检测，无法发现地质环境的细微变化，影响对地质环境监测的时效性。解决现有位移沉降监测桩GNSS接收机只能通过接收卫星信号转换成相应电文格式传输给服务器解算出自己的相对位置，不能实时获取自己在该位置的准确姿态信息。综上所述，急需一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，以解决不能实时监测以及监测精度可靠性差问题。为实现上述目的，本专利技术提供了一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，包括监测桩体、安装在监测桩体内部的DTU和GNSS接收机、固定在监测桩体顶部的GNSS测量天线以及固定在监测桩体上的光伏供电系统。DTU通过串口线与GNSS接收机的COM接口连接；GNSS测量天线通过天线连接线与GNSS接收机的ANT接口连接；光伏供电系统通过电源线分别与DTU和GNSS接收机连接，为设备提供电源。GNSS接收机的PCB主板上集成了电子陀螺仪、GNSS板卡以及MCU，用以提高北斗监测桩的定位精度和实效性。优选地，所述DTU上连接有4G天线，用以通讯。优选地，所述GNSS板卡为OEM板卡，OEM板卡为一种GNSS高精度定位定向板卡。优选地，所述光伏供电系统包括光伏板、光伏控制器和电池；光伏板通过三角支架固定在监测桩体上，光伏控制器通过电源线分别与光伏板、电池连接。优选地，所述GNSS测量天线外部设置有天线罩，用以保护GNSS测量天线。应用本专利技术的技术方案，具有以下有益效果：(1)本专利技术一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，将高精度的电子陀螺仪、MCU(微控制单元)集成到GNSS接收机主板上，以提高解算精度。本专利技术结构设计简单、连接方便，MCU的嵌入，可控性强，成本低。(2)本专利技术中，GNSS测量天线接收到北斗导航卫星信号，信号传达给GNSS接收机的PCB主板进行解码，与此同时GNSS接收机上的MCU(微控制单元)读取电子陀螺仪上的姿态数据与解码数据；GNSS接收机通过串口线将接收到的姿态数据与解码数据一块打包传送给DTU(数据传输单元)，DTU内置通信卡，将收到的数据通过运营商网络传送到服务器进行结算分析；GNSS接收机利用DTU接收到的卫星数据和电子陀螺仪的实时资料信息同时发送给服务器，实现对GNSS解算结果的实时辅助修正从而达到高精度监测。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是北斗监测桩结构示意图；图2是北斗监测桩内部接线示意图；图3是GNSS接收机示意图；图4是GNSS接收机主板的结构示意图；图5是GNSS接收机主板功能控制原理图；图6是1s输出的定位结果(2mm一格)；图7是1min输出定位结果(0.5mm一格)；图8是15min输出定位结果(0.5mm一格)；图9是1h输出定位结果(北向0.02mm一格)；图10是12h输出定位结果(北向0.02mm一格)；图11是24h输出定位结果；图12是东向1h滤波定位结果；图13是北向1h滤波定位结果；图14是天向1h滤波定位结果；其中，1、监测桩体，2、DTU，2.1、4G天线，3、GNSS接收机，3.1、电子陀螺仪，3.2、OEM板卡，3.3、串口线，4、GNSS测量天线，4.1、天线连接线，5、光伏供电系统，5.1、光伏板，5.2、光伏控制器，5.3、电池，5.4、电源线。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明，但是本专利技术可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1：参见图1～图4，一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，包括监测桩体1、安装在监测桩体内部的DTU2和GNSS接收机3、固定在监测桩体顶部的GNSS测量天线4以及固定在监测桩体上的光伏供电系统5；所述GNSS测量天线4外部设置有天线罩，用以保护GNSS测量天线。DTU2通过串口线3.3与GNSS接收机3的COM接口连接；GNSS测量天线4通过天线连接线4.1与GNSS接收机3的ANT接口连接；光伏供电系统5通过电源线5.4分别与DTU2和GNSS接收机3连接，为设备提供电源；所述DTU2上连接有4G天线2.1，用以通讯。GNSS接收机3的PCB主板上集成了电子陀螺仪3.1、GNSS板卡以及MCU，用以提高北斗监测桩的定位精度和实效性。所述GNSS板卡优选OEM板卡3.2，OEM板卡3.2为一种GNSS高精度定位定向板卡。所述光伏供电系统5包括光伏板5.1、光伏控制器5.2和电池5.3；光伏板5.1通过三角支架固定在监测桩体1上，光伏控制器5.2通过电源线5.4分别与光伏板5.1、电池5.3连接。所述GNSS接收机的性能技术指标如下表所示：所述GNSS接收机的物理指标如下表所示：外形尺寸141mm×138.5mm×70mm(不包括天线插座)安装尺寸70mm×124mm重量<750g工作温度-45℃～+65℃存储温度-45℃～+85℃湿度95％无冷凝参见图5，上述一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩工作流程如下：(1)GNSS测量天线接收到北斗导航卫星信号，信号传达给GNSS接收机的OEM板卡进行解码，与此同时GNSS接收机上的MCU(微控制单元)读取电子陀螺仪上的姿态数据与解码数据。(2)GNSS接收机通过串口线将接收到的姿态数据与解码数据一块打包传送给DTU，DTU内置通信卡，将收到的数据通过运营商网络传送到服务器进行结算分析。(3)GNSS接收机利用DTU接收到的卫星数据和电子陀螺仪的实时资料信息同时发送给服务器，实现对GNSS解算结果的实时辅助修正从而达到高精度监测。实施例2：本实施例是用于对北斗监测桩的定位解算时效性的检测。测试设备及工具：两组集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩、GNSS测量天线、三脚架测量仪。(说明：为了更好的模拟实际使用过程中基坑的形变，本实施例未将GNSS接收机、DTU等元件固定在检测桩体上，并使用电源箱代替光伏供电系统给相应设备供电。)具体试验过程如下：(1)两台连有DTU的GNSS接收机都放置在电源箱内，并连接电源；两个GNSS测量天线其中一个作为基准站天线，放置在检测墩上，固定不动；另一个GNSS测量天线作为流动站天线放置在三脚架测量仪上。(2)差分数据和定位结果均通过服务器传输，静态定位测试25h+。前24h数据剔除，拷机24h后1.5h的数据纳入分析。基准站输出的差分数据，包含了原始卫星观测数据(北斗、GPS伪距、载波相位、导航电文等)和坐标信息，监测点不仅通过数据链路接收来自基准站的数据，还要采集卫星本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，其特征在于，包括监测桩体(1)、安装在监测桩体内部的DTU(2)和GNSS接收机(3)、固定在监测桩体顶部的GNSS测量天线(4)以及固定在监测桩体上的光伏供电系统(5)；DTU(2)通过串口线(3.3)与GNSS接收机(3)的COM接口连接；GNSS测量天线(4)通过天线连接线(4.1)与GNSS接收机(3)的ANT接口连接；光伏供电系统(5)通过电源线(5.4)分别与DTU(2)和GNSS接收机(3)连接，为设备提供电源；GNSS接收机(3)的PCB主板上集成了电子陀螺仪(3.1)、GNSS板卡以及MCU，用以提高北斗监测桩的定位精度和实效性。

【技术特征摘要】
1.一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，其特征在于，包括监测桩体(1)、安装在监测桩体内部的DTU(2)和GNSS接收机(3)、固定在监测桩体顶部的GNSS测量天线(4)以及固定在监测桩体上的光伏供电系统(5)；DTU(2)通过串口线(3.3)与GNSS接收机(3)的COM接口连接；GNSS测量天线(4)通过天线连接线(4.1)与GNSS接收机(3)的ANT接口连接；光伏供电系统(5)通过电源线(5.4)分别与DTU(2)和GNSS接收机(3)连接，为设备提供电源；GNSS接收机(3)的PCB主板上集成了电子陀螺仪(3.1)、GNSS板卡以及MCU，用以提高北斗监测桩的定位精度和实效性。2.根据权利要求1所述的一种集成电子陀螺仪高精度北斗监测桩，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓东，李荣学，雷创业，杨浩，李胜，龙兴，
申请(专利权)人：湖南联智桥隧技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43