用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，包括固定装置、GNSS天线和加速度计组；固定装置包括刚性连接的第一部件和第二部件；GNSS天线与第二部件固定连接；加速度计组与第一部件固定连接，其中，第一单轴加速度计的轴线X

【技术实现步骤摘要】
用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置
本技术属于桥梁变形监测
，具体涉及用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号同步采集技术。
技术介绍
桥梁变形监测通常采用在特定的位置(如桥跨中、1/4跨、桥塔顶端等)布设传感器的方式，利用传感器采集的信息进行深度数据处理，计算桥梁变形量，实现对桥梁变形的监测。桥梁变形监测的信号采集传感器种类繁多，最主要的是GNSS天线和加速度计，分别用于分析桥梁变形信息与振动信息。实际应用中，这两种传感器往往分别安装，独立使用，导致了以下技术缺陷：1)无法同步采取同一点位的变形信息与振动信息，GNSS天线采集的是GNSS天线相位中心点的卫星信号，加速度计采集的是加速度计所在点位轴线上的振动信息，GNSS天线与加速度计无法安装在同一点位，导致无法同步采集同一点位的变形信息与振动信息；2)无法保证GNSS天线与加速度计几何关系不变，当GNSS天线、加速度计无法安装于同一点位时，通常利用全站仪等光学仪器测量GNSS天线与加速度计的坐标偏差、角度偏差，求取GNSS天线与加速度计的相对位置关系，一方面，由于GNSS天线的相位中心位于天线内部，不可视，另一方面，对于大型桥梁，桥体往往并非刚性，当桥梁承受风力、车辆、水流荷载时，会发生形变，导致GNSS天线与加速度计的空间相对位置发生变化；3)无法实现数据的融合，由于GNSS天线采集得到的卫星信号与加速度计采集得到的加速度信号不是同一个位置，因此无法将二者数据进行融合处理，严重制约了GNSS以及加速度计在桥梁变形监测中的发展。>
技术实现思路
为克服现有技术中存在的不足，本技术提供一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，有效确定GNSS天线和加速度计的空间相对位置关系，使得桥梁上变形监测点位卫星信号与加速度信号能同步采集，为GNSS变形数据与加速度计振动数据融合处理提供了可能。具体技术方案如下：一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，包括固定装置、GNSS天线和加速度计组；所述固定装置包括刚性连接的第一部件和第二部件；所述GNSS天线与第二部件固定连接；所述加速度计组与第一部件固定连接，包括第一单轴加速度计、第二单轴加速度计和第三单轴加速度计；所述第一单轴加速度计的轴线XA、第二单轴加速度计的轴线YA和第三单轴加速度计的轴线ZA相交于点O，并形成空间直角坐标系OXYZ；所述点O为加速度计组的测量中心点O；所述GNSS天线的天线相位中心点P位于所述轴线ZA上，并与所述测量中心点O之间的距离相对固定。作为一种优选方案，所述第一部件被构造为敞口式盒体结构，所述第二部件被构造为所述盒体相匹配的上盖板结构；所述GNSS天线与上盖板，以及所述上盖板与盒体之间均为可拆卸式连接。作为一种优选方案，所述GNSS天线包括半球形天线本体和圆柱形天线底座；所述天线底座的一端连接半球形天线本体，另一端与所述上盖板固定连接；所述天线底座的中轴线E穿过半球形天线本体的球心，并与所述轴线ZA重合；所述GNSS天线的GNSS信号馈线接口布置在所述天线底座的侧壁上。作为一种优选方案，所述GNSS信号馈线接口为INC公头。作为一种优选方案，所述加速度计组的加速度信号馈线接口布置在所述固定装置的盒体上；所述单轴加速度计包括加速度信号采集模块和加速度数据传输接口；所述加速度数据传输接口通过线缆连接所述加速度信号馈线接口。作为一种优选方案，所述加速度信号采集模块为正方体结构，第一单轴加速度计和第二单轴加速度计分别与第三单轴加速度计的相邻两面固定连接，呈“L”形排列。作为一种优选方案，所述盒体内设有用于固定所述加速度计组的卡槽。作为一种优选方案，所述盒体和上盖板均为铸铝材质，通过螺纹连接方式固定。作为一种优选方案，所述上盖板顶部设有GNSS天线固定接头，所述天线底座底部设有与GNSS天线固定接头相匹配的螺孔，通过螺纹连接方式固定。作为一种优选方案，所述固定装置的盒体为横截面为方形的矩形结构，所述盒体的几何中心位于所述轴线ZA上。本技术公开的用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，将GNSS天线、加速度计刚性连接在一起，保证其空间几何结构的相关性，通过量取GNSS天线相位中心点P到加速度计组测量中心点O的距离，将GNSS数据测量点位归算到加速度数据测量点O上，从而实现桥梁上变形监测点位的GNSS数据、加速度数据同步采集。本技术具有以下有益效果：(1)通过特殊设计的固定装置将GNSS天线和加速度计联系起来，使得GNSS天线中轴线与单轴加速度计组中的轴线ZA重合，GNSS天线的相位中心和单轴加速度计组的测量中心位于同一条直线上，使得GNSS天线与加速度计的空间几何相关，解决了由于GNSS天线、加速度计无法安装于同一个点位，导致的桥梁上变形监测点位卫星信号与加速度信号的无法同步采集的问题，实现了GNSS与加速度计坐标系的统一。(2)将三个单轴加速度计进行空间组合，形成以加速度计轴线为坐标轴的空间直角坐标系OXYZ，坐标原点O为三个加速度计轴线的交点，可以同时采集坐标原点处三个方向的加速度数据。(3)通过通过特殊设计的固定装置，将装载GNSS天线和加速度计的相关部件刚性连接，在测量时能保证GNSS天线与加速度计几何关系不变，避免因桥梁在承受风力、车辆、水流荷载时发生形变，导致GNSS天线与加速度计的空间相对位置发生变化，保证了测试的精准性。综上可见，本技术通过有效确定GNSS天线、加速度计的空间相对位置关系，在桥梁变形监测时能同时监测同一点的位移与振动，实现桥梁上监测点位卫星信号与加速度信号的同步采集，为GNSS变形数据与加速度计振动数据在时域、频域上的融合处理提供了可能，具有重要的工程价值。附图说明图1为GNSS和加速度信号一体化采集装置的整体结构示意图；图2为GNSS和加速度信号一体化采集装置的组成结构示意图；图3为单轴加速度计的正视图；图4为单轴加速度计的相对位置关系示意图；图5为GNSS天线与加速度计组相对位置关系示意图；图6为GNSS天线与加速度计固定装置的剖面示意图；附图标注：1-GNSS天线、11-半球形天线本体、12-天线底座、13-GNSS信号馈线接口、14-GNSS天线固定螺孔，2-单轴加速度计、21-加速度信号采集模块、22-加速度数据传输接口、加速度计轴线23，3-GNSS天线与加速度计固定装置、31-上盖板，32-底板、33-侧板、34-馈线接口、35-GNSS天线固定接头、36-加速度计卡槽。具体实施方式结合图1至图6所示，实施例中公开了一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置(简称一体化采集装置)，主要包括GNSS天线1、加速度计组、GNSS天线和加速度计固定装置3。GNSS天线1主要用于捕获北斗/GPS/GLONASS/Galileo卫星信号。G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，其特征在于：包括固定装置、GNSS天线和加速度计组；/n所述固定装置包括刚性连接的第一部件和第二部件；/n所述GNSS天线与第二部件固定连接；/n所述加速度计组与第一部件固定连接，包括第一单轴加速度计、第二单轴加速度计和第三单轴加速度计；所述第一单轴加速度计的轴线X

【技术特征摘要】
1.一种用于桥梁变形监测的GNSS和加速度信号一体化采集装置，其特征在于：包括固定装置、GNSS天线和加速度计组；
所述固定装置包括刚性连接的第一部件和第二部件；
所述GNSS天线与第二部件固定连接；
所述加速度计组与第一部件固定连接，包括第一单轴加速度计、第二单轴加速度计和第三单轴加速度计；所述第一单轴加速度计的轴线XA、第二单轴加速度计的轴线YA和第三单轴加速度计的轴线ZA相交于点O，并形成空间直角坐标系OXYZ；所述点O为加速度计组的测量中心点O；
所述GNSS天线的天线相位中心点P位于所述轴线ZA上，并与所述测量中心点O之间的距离相对固定。


2.如权利要求1所述的GNSS和加速度信号一体化采集装置，其特征在于：所述第一部件被构造为敞口式盒体结构，所述第二部件被构造为所述盒体相匹配的上盖板结构；所述GNSS天线与上盖板，以及所述上盖板与盒体之间均为可拆卸式连接。


3.如权利要求2所述的GNSS和加速度信号一体化采集装置，其特征在于：所述GNSS天线包括半球形天线本体和圆柱形天线底座；所述天线底座的一端连接半球形天线本体，另一端与所述上盖板固定连接；所述天线底座的中轴线E穿过半球形天线本体的球心，并与所述轴线ZA重合；所述GNSS天线的GNSS信号馈线接口布置在所述天线底座的侧壁上。


4.如权利要求3所述的GNSS和加速度信...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫志跃，张雨，王云凤，张瑞成，喻国荣，乔龙雷，闻贺，刘国良，刘力玮，王剑平，杨志翔，
申请(专利权)人：南京康帕斯导航科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32