一种新型低成本GNSS-IR数据接收系统的制作方法

    技术2025-07-16  12


    本发明涉及gnss-ir接收机,特别是涉及一种新型低成本gnss-ir数据接收系统。


    背景技术:

    1、全球导航卫星系统干涉反射测量(gnss-ir)是一种利用全球导航卫星系统(如gps、glonass、galileo和北斗)信号进行地表特性测量的方法。传统的gnss应用主要集中在定位、导航和授时(pnt)领域,随着技术的发展,gnss信号的多径效应被发现可以用于地表反射信号的测量与分析。gnss-ir通过分析直接接收的卫星信号和由地表反射的卫星信号之间的干涉信息,能够获取有关地表特性的信息,如土壤湿度、植被覆盖、冰雪厚度和水体高度等。

    2、当前的gnss-ir设备通常依赖高成本、高精度的接收机和天线,以及复杂的数据处理系统。这些设备虽然能够提供高精度的数据,但其成本高昂且操作复杂,限制了其在更广泛的应用场景中的普及。尤其是在资源有限的地区或需要大规模部署的场合,传统的gnss-ir设备难以满足低成本、高效益的需求。

    3、现有的gnss-ir系统在实际应用中存在以下主要局限性:

    4、1. 成本高昂:高精度gnss接收机和多频段天线价格昂贵,且复杂的数据处理系统增加了整体成本。这使得在需要大规模部署或在资源有限的地区应用时,面临较大的经济压力。

    5、2. 能耗较高:高精度设备和复杂的数据处理需要较高的能耗,增加了使用成本和维护难度。特别是在偏远地区,电力资源有限,高能耗设备的使用受到限制。

    6、3. 操作复杂:现有设备通常需要专业人员进行安装、操作和维护,增加了人力成本和操作难度。对于非专业用户而言,复杂的操作流程和专业术语是一个显著的障碍。

    7、4. 设备体积较大:高精度gnss-ir设备通常体积较大,不便于携带和移动,限制了其在野外等特殊环境中的应用。


    技术实现思路

    1、本申请提成一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,在本申请中,选择合适的gnss定位模块可以有效的控制接收机的成本,选择合适的gnss天线组件可以有效的提高gnss-ir反演的精度,时间分辨率与空间分辨率,并且控制接收机的成本与大小达到便于自行设立置站点。同时合理的电源系统、数据存储模块和数据传输模块可以让接收机长期稳定的接收gnss数据并且无需人员看护。

    2、为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:

    3、一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,包括以下模块:

    4、gnss接收机模块:选用高性价比的gnss接收模块;

    5、高增益多频段天线:采用高增益、多频段的gnss天线,确保有效接收直接和反射的gnss信号,天线设计注重减少多路径效应,提高反射信号的接收效果;

    6、天线具有坚固耐用的特点,适应各种环境条件,确保长期稳定工作;

    7、数据接收单元:使用微控制器或单板计算机作为数据接收单元,负责接收并存储gnss模块输出的数据;

    8、存储设备:配备大容量存储设备,用于存储处理后的gnss数据;

    9、电源系统:设计稳定的低能耗电源系统,确保各组件在各种环境条件下能够持续稳定工作;

    10、外壳:设置一个防水防尘外壳,保护内部组件,适应户外环境。

    11、进一步,所述gnss接收机模块为u-blox或skytraq品牌的产品,支持l1、l2等多个频段的信号接收,能够在保证测量精度的同时显著降低成本,通过配置多星座支持(如gps、glonass、galileo、北斗等),提高信号接收的可靠性和准确性。

    12、进一步,所述存储设备为sd卡或usb存储器,具有大容量存储功能。

    13、进一步,所述微控制器或单板计算机上运行有用于接收gnss数据的软件,该软件包括:数据接收模块,用于接收gnss接收机模块输出gnss数据;数据存储模块,用于将处理后的数据存储在存储设备上。

    14、进一步,所述的电源系统为太阳能电池和备用电源。

    15、进一步,还包括有干涉信号分析模块,干涉信号分析模块通过分析干涉条纹的频率和相位变化,提取地表特性信息。

    16、一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于植被覆盖评估方法,包括以下步骤:在待监测的森林或草原区域布设gnssir数据接收机;

    17、接收并处理gnss信号,分析反射信号的强度和相位变化;

    18、评估并记录植被覆盖情况;

    19、将监测数据用于生态环境保护和管理。

    20、一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于冰雪厚度测量方法,包括以下步骤:

    21、在冰雪覆盖区域安装gnss-ir数据接收机;

    22、接收并处理gnss信号,分析反射信号的延迟和相位变化;

    23、计算并记录冰雪厚度;

    24、将测量数据应用于气候变化研究和冰雪灾害预警。

    25、一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于水体高度检测方法,包括以下步骤:

    26、在河流、湖泊等水体周边部署gnssir数据接收机;

    27、接收并处理gnss信号,监测水位变化;

    28、水资源管理部门根据数据进行科学调度和防灾减灾。

    29、本发明至少具有以下有益效果之一:

    30、(1)成本效益高:选用高性价比的硬件组件,在保证一定测量精度的前提下显著降低设备成本,使其在资源有限的地区和大规模部署中具有经济可行性。

    31、(2)低能耗设计:采用低能耗的微控制器或单板计算机,以及可选的绿色能源解决方案(如太阳能电池),确保设备在电力资源有限的环境中也能长期稳定运行。

    32、(3)便携性强:优化设计使得设备体积小、重量轻,方便携带和部署,特别适合野外和移动环境中的应用。

    33、(4)易操作性:用户友好的界面设计和简化的操作流程,使得非专业人员也能轻松使用,降低了操作难度和人力成本。

    34、(5)广泛的适用性:模块化设计和灵活配置,使得设备能够适应不同的应用场景,包括土壤湿度监测、植被覆盖评估、冰雪厚度测量和水体高度检测等。



    技术特征:

    1.一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:包括以下模块:

    2.根据权利要求1所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:所述gnss接收机模块为u-blox或skytraq品牌的产品,支持l1、l2等多个频段的信号接收。

    3.根据权利要求1所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:所述存储设备为sd卡或usb存储器,具有大容量存储功能。

    4.根据权利要求1所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:所述微控制器或单板计算机上运行有用于接收gnss数据的软件,该软件包括:数据接收模块,用于接收gnss接收机模块输出gnss数据; 数据存储模块,用于将处理后的数据存储在存储设备上。

    5.根据权利要求1所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:所述的电源系统为太阳能电池和备用电源。

    6.根据权利要求1所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统,其特征在于:还包括有干涉信号分析模块,干涉信号分析模块通过分析干涉条纹的频率和相位变化,提取地表特性信息。

    7.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于植被覆盖评估方法,其特征在于:包括以下步骤:在待监测的森林或草原区域布设gnssir数据接收机;

    8.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于冰雪厚度测量方法,其特征在于:包括以下步骤:

    9.根据权利要求1-6任一项所述的一种新型低成本gnss-ir数据接收系统用于水体高度检测方法,其特征在于:包括以下步骤:


    技术总结
    本发明涉及GNSS‑IR接收机技术领域,特别是涉及一种新型低成本GNSS‑IR数据接收系统;包括以下模块:GNSS接收机模块:选用高性价比的GNSS接收模块;高增益多频段天线:采用高增益、多频段的GNSS天线,确保有效接收直接和反射的GNSS信号,天线设计注重减少多路径效应,提高反射信号的接收效果;天线具有坚固耐用的特点,适应各种环境条件,确保长期稳定工作;数据接收单元:使用微控制器或单板计算机作为数据接收单元,负责接收并存储GNSS模块输出的数据;存储设备:配备大容量存储设备,用于存储处理后的GNSS数据;电源系统:设计稳定的低能耗电源系统,确保各组件在各种环境条件下能够持续稳定工作;外壳:设置一个防水防尘外壳,保护内部组件,适应户外环境。

    技术研发人员:熊银洪,赵飞,李雪艳,陈贵仁,陈俊旭,钟振华,王鑫瑞
    受保护的技术使用者:中国地质调查局昆明自然资源综合调查中心
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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