一種冰川運動姿態自動采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種冰川運動姿態自動采集裝置，包括控制模塊、定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和射頻無線收發模塊，所述供電模塊用于為所述定位模塊，三軸加速度模塊和數據收發模塊提供電壓；所述定位模塊與所述三軸加速度模塊與所述數據收發模塊相連，所述定位模塊的經緯度信息通過所述控制模塊的引腳獲得，所述控制模塊與所述定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和數據收發模塊相連，所述數據收發模塊的數據通過所述控制模塊的引腳獲得，該種裝置能夠隨冰川體的運動而發生變化，并通過無線局域網或北斗衛星傳輸方式將數據傳輸到監控中心，并保證精度要求供相關技術人員進行研究分析和判斷。
【專利說明】
一種冰川運動姿態自動采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及冰川運動領域，特別是涉及一種冰川運動姿態自動采集裝置。
【背景技術】
[0002]對于冰川運動姿態的監測，常規手段是通過手持GPS、設定測量粧等方式進行監測。該類方法需要人工方式采集GPS數據、人工測定測量粧和固定粧的距離來反應冰川體的相對位置變化，該類方法較為落后也浪費人力物力，不夠科學;采用衛星遙感影像圖的方法對冰川體運動進行監測，該方法結合GIS技術使用DEM數據來提取相關信息，過程較為復雜，對技術人員的要求相對較高，另外天氣的變化對衛星遙感影像的采集也會產生不同程度的影響，從而影響了數據的準確性。我國在天山烏魯木齊河源I號冰川區建成的冰川監測塔，通過攝影和視頻錄制，采用無線方式將能夠反應冰川物理特征的視頻信息傳輸到遠方監控中心，然而該類方法通過視頻信息的方式進行數據的提取，就對視頻圖片的質量要求很高，得到的數據也只能反應冰川的大體變化，精度也不是很理想。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是提供一種能夠自動監測冰川體運動規律姿態的自動采集裝置，通過將能夠反應冰川體運動狀態的裝置埋設于冰川體上使之成為一體，這樣該種裝置能夠隨冰川體的運動而發生變化，并通過無線局域網或北斗衛星傳輸方式將數據傳輸到監控中心，并保證精度要求供相關技術人員進行研究分析和判斷。
[0004]為實現上述目的，本實用新型提供了如下方案:
[0005]—種冰川運動姿態自動采集裝置，包括控制模塊、定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和射頻無線收發模塊，所述供電模塊分別與控制模塊、定位模塊、三軸加速度模塊和數據收發模塊相連，用于為所述定位模塊，三軸加速度模塊和數據收發模塊提供電壓;所述定位模塊與所述三軸加速度模塊與所述數據收發模塊相連，所述定位模塊的經瑋度信息通過所述控制模塊的引腳獲得，所述控制模塊與所述定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和數據收發模塊相連，所述數據收發模塊的數據通過所述控制模塊的引腳獲得。
[0006]可選的，所述定位模塊采用Sirfstarii芯片，用于獲取經瑋度信息。
[0007]可選的，所述三軸加速度模塊采用ADXL362芯片，用于獲得冰川表面的三軸加速度。
[0008]可選的，所述供電模塊采用鋰電池串聯方式進行供電，用于為所述控制模塊、定位模塊、三軸加速度模塊和數據收發模塊供電。
[0009]可選的，所述數據收發模塊采用YL-800IL芯片，用于接收和發送所述采集裝置的數據。
[0010]本實用新型的冰川運動姿態自動采集裝置，自動監測運動姿態不需要人工干預，節約人力物力。本實用新型采用了高精度的MEMS芯片和Sirfstariin定位系統，并利用RF無線射頻技術進行現場數據的匯聚，保證了監測數據的精度和傳輸的可靠性。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型實施例冰川運動姿態自動采集裝置結構圖；
[0013]圖2為本實用新型提供的為GPS定位模塊供電的供電模塊7.4V轉5V電路圖；
[0014]圖3為本實用新型提供的為三軸加速度模塊供電的供電模塊5V轉3.3V電路圖；
[0015]圖4為本實用新型三軸加速度電路圖；
[0016]圖5為本實用新型Sirfstarii芯片電路圖；
[0017]圖6為本實用新型數據收發電路圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0019]本實用新型的目的是提供一種冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，包括控制模塊101、定位模塊102，三軸加速度模塊103、供電模塊104和射頻無線收發模塊105，所述供電模塊分別與控制模塊101、定位模塊102、三軸加速度模塊103和數據收發模塊相連，用于為所述定位模塊102，三軸加速度模塊103和數據收發模塊104提供電壓;所述定位模塊102與所述三軸加速度模塊103與所述數據收發模塊104相連，所述定位模塊102的經瑋度信息通過所述控制模塊101的引腳獲得，所述控制模塊101與所述定位模塊102，三軸加速度模塊103、供電模塊104和數據線收發模塊105相連，所述數據收發模塊105的數據通過所述控制模塊101的引腳獲得。
[0020]可選的，所述定位模塊102采用Sirfstarii芯片，用于獲取經瑋度信息。
[0021]可選的，所述三軸加速度模塊103采用ADXL362芯片，用于獲得冰川表面的三軸加速度。
[0022]可選的，所述供電模塊104采用鋰電池串聯方式進行供電，用于為所述控制模塊101、定位模塊102、三軸加速度模塊103和數據收發模塊104供電。
[0023]可選的，所述數據收發模塊104采用YL-800IL芯片，用于接收和發送所述采集裝置的數據。
[0024]為使本實用新型的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0025]出于低功耗及采集準確性要求，采集裝置選用MSP430單片機芯片作為控制模塊。在降低功耗的考慮上，設計休眠機制，即冰川體靜止狀態下采集節點處于休眠狀態，只有微功耗CHJ處于工作模式下，監測到ADXL362發生異常后立即啟動采集任務并進行下一步工作。MSP430單片機稱之為混合信號處理器，其針對實際應用需求，將多個不同功能的模擬電路、數字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片機”解決方案。該系列單片機多應用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中，冰川監測采集裝置采用鋰電池供電，也是出于這個原因。MSP430其在降低芯片的電源電壓和靈活而可控的運行時鐘方面都有其獨到之處:I)該單片機的電源電壓采用1.8V-3.6V電壓，因而可使其在IMHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低在165μΑ左右，RAM保持模式下的最低功耗只有0.ΙμΑ;2)在該芯片系列中有兩個不同的時鐘系統:基本時鐘系統、鎖頻環時候總系統和DCO數字振蕩器時鐘系統。可以只使用一個晶振(32.768kHz)，也可以使用兩個晶振，由系統時鐘系統產生CPU和各功能所需的時鐘，并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關閉，從而實現對功耗的控制。在實時時鐘模式下，芯片功耗可達2.5μΑ，在RAM保持模式下，最低可達0.ΙμΑ。
[0026]冰川運動自動采集裝置的供電模塊采用2塊3.7V鋰電池串聯方式進行供電，采集裝置CPU芯片MSP430、MEMS加速度芯片ADXL362需要3.3V供電電壓，無線射頻電路、GPS模塊Sirfstarii電路需要5V供電電壓，因此，在供電電路方面進行了 7.4V/5V、5V/3.3V電壓的降壓設計，圖2和圖3分別是5V和3.3V的降壓設計電路圖，VCC是采集裝置主供電端電壓7.4V，經過LM7805芯片轉換為5V電壓，RT9193芯片將5V電壓轉換為3.3V電壓。RT9193是一款低壓差線性穩壓器LDO，能夠穩定輸出3.3V電壓，給CPU進行供電。
[0027]三軸加速度模塊采用ADI公司的ADXL362芯片。ADXL362是一款超低功耗、3軸MEMS加速度計，輸出數據速率為10Hz時功耗低于2μΑ，在運動觸發喚醒模式下功耗為270nA。與使用周期采樣來實現低功耗的加速度計不同，ADXL362沒有通過欠采樣混疊輸入信號;它采用全數據速率對傳感器的整個帶寬進行采樣。ADXL362通常提供12位輸出分辨率;在較低分辨率足夠時，還提供8位數據輸出以實現更高效的單字節傳送。測量范圍為±2g、±4g&±8g，±2g范圍內的分辨率為lmg/LSB。噪聲電平要求低于ADXL362正常值550yg/7Hz的應用可以選擇兩個低噪聲模式(典型值低至175yg/7Hz)之一，電源電流增加極小。除了超低功耗以夕卜，ADXL362還具有許多特性來實現真正的系統級節能。該器件包含了一個深度多模式輸出FIFO、一個內置微功耗溫度傳感器和幾個運動檢測模式，其中包括闕值可調的睡眠和喚醒工作模式，在該模式下當測量速率為6Hz左右時功耗低至270nA。此外，ADXL362還支持對采樣時間和/或系統時鐘進行外部控制。ADXL362可以在1.6V-3.5V的寬電源電壓范圍內工作，并且必要時可以與采用獨立低電源電壓工作的主機接口。重要的是，根據冰川監測特性，采集裝置只給CHJ芯片MSP430供電，ADXL362可在檢測到運動時提供一個引腳輸出給MSP430來直接控制外部開關，非運動時刻芯片處于關閉狀態，這樣在很大程度上降低了功耗。MEMS三軸加速度電路如圖4所示。
[0028]定位模塊選用美國SIRF公司的Sirfstarii產品。SIRF公司成立于1995年2月，其產量占全球GPS芯片出貨量的70% AIRF公司的芯片由一塊射頻集成電路、一塊數字信號處理電路和標準嵌入式GPS軟件構成。射頻集成電路用于檢測和處理GPS射頻信號，數字信號處理電路用于處理中頻信號，標準嵌入式GPS軟件用于搜索和跟蹤GPS衛星信號，并根據這些信號求解用戶坐標和速度。Sirfstarii是SIRF公司研制的第二代芯片系列，是該公司的一款低功耗產品，最大電流只有60ma，在tr i ckl epower模式下電流只有20mA。
[0029]GPS定位模塊Sirfstarii芯片電路如圖5所示。經瑋度信息經過單片機MSP430芯片MAX232-RXD、MAX232-TXD 弓 I 腳進行獲取。
[0030]數據收發模塊采用微功率擴頻無線模塊YL-800IL，是一款高性能、低功耗、遠距離的微功率射頻無線數據收發模塊，內部自動擴頻計算和前導CRC糾錯處理，不改變用戶的任何數據和協議，采用半雙工透明傳輸機制，實現無線代替的功能。模塊的射頻芯片基于擴頻跳頻技術，在穩定性、抗干擾能力以及接收靈敏度上都超越現有的GFSK模塊。配置STM低功耗高速處理器，數據處理能力、運算速度均有所提高。
[0031]數據收發電路如圖6所示，經過串口芯片MAX232進行數據的發送和接收，數據的發送和接收由單片機MSP430芯片MAX232-RXD、MAX232-TXD引腳進行控制。
[0032]本實用新型的冰川運動姿態自動采集裝置，自動監測運動態勢不需要人工干預，節約人力物力。本實用新型采用了高精度的MEMS芯片和SirfstariiII定位系統，并利用RF無線射頻技術進行現場數據的匯聚，保證了監測數據的精度和傳輸的可靠性。
[0033]本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處。綜上所述，本說明書內容不應理解為對本實用新型的限制。
【主權項】
1.一種冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，包括控制模塊、定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和數據收發模塊，所述供電模塊分別與控制模塊、定位模塊、三軸加速度模塊和數據收發模塊相連，用于為所述定位模塊，三軸加速度模塊和數據收發模塊提供電壓;所述定位模塊與所述三軸加速度模塊與所述數據收發模塊相連，所述定位模塊的經瑋度信息通過所述控制模塊的引腳獲得，所述控制模塊與所述定位模塊，三軸加速度模塊、供電模塊和數據線收發模塊相連，所述數據收發模塊的數據通過所述控制模塊的引腳獲得。2.根據權利要求1所述的冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，所述定位模塊采用Sirf starii芯片，用于獲取經瑋度信息。3.根據權利要求1所述的冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，所述三軸加速度模塊采用ADXL362芯片，用于獲得冰川表面的三軸加速度。4.根據權利要求1所述的冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，所述供電模塊采用鋰電池串聯方式進行供電，用于為所述控制模塊、定位模塊、三軸加速度模塊和數據收發模塊供電。5.根據權利要求1所述的冰川運動姿態自動采集裝置，其特征在于，所述數據收發模塊采用YL-800IL芯片，用于接收和發送所述采集裝置的數據。
【文檔編號】G01C21/16GK205670010SQ201620578576
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】殷躍平, 曹修定, 董翰川, 龐麗麗, 吳悅, 楊凱
【申請人】中國地質調查局水文地質環境地質調查中心