一种流动重力仪控制方法及流动重力仪手持终端技术

本发明专利技术提供了一种流动重力仪控制方法，包括无线连接、基础设置、测量参数设置、快速测量和文件处理。本发明专利技术同时提供了一种流动重力仪手持终端，包括壳体，壳体的前部设有触控屏，壳体的下部设有电池仓，壳体的顶部设有通信天线，壳体中封装有电路板，电路板上集成有ARM核心处理器以及与ARM核心处理器电性连接的触屏控制器、通信模块和蓝牙模块，ARM核心处理器通过USB管理芯片与USB端口电性连接，电池仓中的电源、通信天线以及触控屏分别与电路板电性连接。本发明专利技术能够通过无线通信方式与流动重力仪建立连接，实现人机分离控制测量，避免人为因素对测量设备工作造成干扰。素对测量设备工作造成干扰。素对测量设备工作造成干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种流动重力仪控制方法及流动重力仪手持终端


[0001]本专利技术涉及一种流动重力仪控制方法及流动重力仪手持终端，属于地质观测


技术介绍

[0002]流动式相对重力仪简称流动重力仪，是一种用于地球科学、矿山工程技术、能源科学技术、环境科学技术及资源科学
的地球探测仪器。流动重力仪体积大，功能多，操作繁杂，在野外测量中常采用长距离多点闭环测量方式。由于单点测量时间较短（一般30分钟以内），对测量精度要求高（一般要求格值精度小于5微伽，重复性标准差小于20微伽），常规操作存在以下问题：一、需要在流动重力仪本体面板上进行测量操作控制。人员操作、走动均会对仪器测量精度产生影响，每次测量需进行较长时间等待，增大测量时间。
[0003]二、调平采用手动调节地脚螺丝并观察水泡居中度确定，每次调节存在人为调节误差，影响仪器。
[0004]三、流动重力仪本体集成GPS校时、4G通信、算法处理后，极大增加仪器功耗，缩短仪器待机时间，不利于长时间流动测量；（每天测量为保证仪器稳定性，一般不对仪器进行断电，当天测量完毕进行充电）。
[0005]四、流动重力仪本体对数据处理方式不够灵活。一般是通过本体存储原始数据后，利用U盘拷贝，并由计算机进行二次分析处理。
[0006]因此亟待出现一种能够远程操控流动重力仪进行测量的装置方法，方便野外测量任务中人机分离，避免人为因素对测量设备工作的干扰。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种流动重力仪控制方法及流动重力仪手持终端，能够通过无线通信方式与流动重力仪建立连接，实现人机分离控制测量，避免人为因素对测量设备工作造成干扰。
[0008]本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种流动重力仪控制方法，包括以下步骤：S1、无线连接：将流动重力仪手持终端与流动重力仪进行无线连接；S2、基础设置：通过流动重力仪手持终端对流动重力仪的参数进行设置，包括日期手动校正、经纬度手动校正、倾斜角校正、零漂校正、重力校正、固体潮校正和基准校正；S3、测量参数设置：在测量开始前通过流动重力仪手持终端对流动重力仪的预存储的文件进行设置；S4、快速测量：通过流动重力仪手持终端对流动重力仪进行仪器调平并进入测量，流动重力仪进行仪器测量得到的文件实时传输至流动重力仪手持终端中保存；S5、文件处理：对流动重力仪手持终端中的文件进行处理。
[0009]步骤S1采用蓝牙通信方式进行无线连接。
[0010]步骤S1中，流动重力仪手持终端与流动重力仪之间的重力观测数据通过串口仿真协议进行数据交互，请求和回复信息通过伽利略通信协议进行数据交互。
[0011]步骤S4所述的通过流动重力仪手持终端对流动重力仪进行仪器调平，具体包括以下过程：A1、获取流动重力仪的三轴加速度计中的X轴倾斜角X和Y倾斜角Y；A2、通过流动重力仪手持终端控制流动重力仪的左螺丝和右螺丝旋转，在旋转过程中，根据以下关系式将X倾斜角X和Y倾斜角Y转换为浮标坐标：
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（1）
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（2）其中mainwidth为浮标宽度自适应因子，mainheight为浮标高度自适应因子，drift为X倾斜角X和Y倾斜角Y的合角，通过以下公式计算得到：
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（3）A3、根据以下关系式计算为达到调平目的左螺丝需旋转圈数：
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（4）根据以下关系式计算为达到调平目的右螺丝需旋转圈数：
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（5）A4、在调平界面指示图中展示浮标坐标，以及左螺丝和右螺丝分别需要旋转圈数；A5、重复步骤A1至A4直到浮标坐标位于调平界面指示图的原点位置，完成调平。
[0012]步骤S2中的零漂校正具体包括以下过程：B1、根据每个采样点的时间戳计算对应的固体潮汐值，则对于经过潮汐校正的重力观测数据表示为：
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（6）各样本点对应的零漂表示为：
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（7）各样本点的重力仪理想值为：
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（8）B2、设梯度变化量矩阵A，：
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（9）其中为方阵的补充值，取值趋向于零；则经过潮汐校正的重力观测数据、零漂和重力仪理想值之间满足以下关系：
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（10）其中为关系式产生的误差，满足以下分布：
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（11）其中为高斯分布的协方差矩阵；由式（10）和（11）得到：
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（12）B3、确定零漂的先验分布、似然函数、边缘密度函数和后验分布：每个时刻的零漂满足以下形式
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（13）其中表示真实值，表示估计值和真实值之间的偏差，测量时间段中的零漂服从高斯过程形式，均值矩阵和协方差矩阵通过以下过程推算求得；假设零漂在连续时间中具有连续性，则满足以下关系：
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（14）其中为趋向于零的数组，满足以下分布：
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（15）其中为高斯分布的协方差矩阵；由式（14）和（15）得到以下分布：
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（16）已知是高斯过程，根据高斯过程的线性性质，推算出的分布形式为：
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（17）由式（17）得到先验分布的概率密度函数：
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（18）结合式（12）和（18）得到似然函数的表达式为：
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（19）求解以下边缘密度函数以预测后验分布的正则化因子，边缘密度函数为：
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（20）求解得到后验分布的正则化因子后，根据贝叶斯公式得到零漂的后验分布的表达式为：
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（21）B4、求解后验分布，通过后验分布对采样点做均值估计，以高斯分布的均值作为零漂的估计值，从而完成零漂校正；求解过程中采用样本产生的方差；是零漂先验分布的超参数，通过增加计算次数得到收敛极限来确定，初始值取与同一量级的数；增加计算次数即将前一次的后验分布作为第二次的先验分布的迭代方法。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流动重力仪控制方法，其特征在于包括以下步骤：S1、无线连接：将流动重力仪手持终端与流动重力仪进行无线连接；S2、基础设置：通过流动重力仪手持终端对流动重力仪的参数进行设置，包括日期手动校正、经纬度手动校正、倾斜角校正、零漂校正、重力校正、固体潮校正和基准校正；S3、测量参数设置：在测量开始前通过流动重力仪手持终端对流动重力仪的预存储的文件进行设置；S4、快速测量：通过流动重力仪手持终端对流动重力仪进行仪器调平并进入测量，流动重力仪进行仪器测量得到的文件实时传输至流动重力仪手持终端中保存；S5、文件处理：对流动重力仪手持终端中的文件进行处理。2.根据权利要求1所述的流动重力仪控制方法，其特征在于：步骤S1采用蓝牙通信方式进行无线连接。3.根据权利要求1所述的流动重力仪控制方法，其特征在于：步骤S1中，流动重力仪手持终端与流动重力仪之间的重力观测数据通过串口仿真协议进行数据交互，请求和回复信息通过伽利略通信协议进行数据交互。4.根据权利要求1所述的流动重力仪控制方法，其特征在于：步骤S4所述的通过流动重力仪手持终端对流动重力仪进行仪器调平，具体包括以下过程：A1、获取流动重力仪的三轴加速度计中的X轴倾斜角X和Y倾斜角Y；A2、通过流动重力仪手持终端控制流动重力仪的左螺丝和右螺丝旋转，在旋转过程中，根据以下关系式将X倾斜角X和Y倾斜角Y转换为浮标坐标：
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（2）其中mainwidth为浮标宽度自适应因子，mainheight为浮标高度自适应因子，drift为X倾斜角X和Y倾斜角Y的合角，通过以下公式计算得到：
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（3）A3、根据以下关系式计算为达到调平目的左螺丝需旋转圈数：
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（4）根据以下关系式计算为达到调平目的右螺丝需旋转圈数：
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（5）A4、在调平界面指示图中展示浮标坐标，以及左螺丝和右螺丝分别需要旋转圈数；A5、重复步骤A1至A4直到浮标坐标位于调平界面指示图的原点位置，完成调平。5.根据权利要求1所述的流动重力仪控制方法，其特征在于：步骤S2中的零漂校正具体包括以下过程：B1、根据每个采样点的时间戳计算对应的固体潮汐值，则对于经过潮汐校正的重力观
测数据表示为：
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（6）各样本点对应的零漂表示为：
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（7）各样本点的重力仪理想值为：
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（8）B2、设梯度变化量矩阵A，：
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（9）其中为方阵的补充值，取值趋向于零；则经过潮汐校正的重力观测数据、零漂和重力仪理想值之间满足以下关系：
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（10）其中为关系式产生的误差，满足以下分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨江，杨厚丽，林强，陈志高，王嘉伟，袁琼，汪善盛，邓涛，陈善勇，
申请(专利权)人：武汉地震科学仪器研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：