一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，包括：n个采集节点，n为大于等于1的正整数，采集节点用于采集环境数据和获取定位坐标；m个中继节点，m为大于等于1的正整数，所述中继节点中其中一个与采集结点无线连接组成以中继节点为中心的星型网络拓扑结构，中继节点之间无线连接组成线性网络拓扑结构，中继节点用于接收采集节点数据并进行数据中继；一网关节点，网关节点与中继节点无线连接组成线性网络拓扑结构，网关节点与北斗三号卫星通过北斗短报文连接。本以解决现有技术在恶劣的通信环境下不能对地质灾害进行持续稳定监控的问题。定监控的问题。定监控的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统


[0001]本专利技术属于地址灾害监测领域，具体地说，涉及一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统。

技术介绍

[0002]当前，对于自然或人工灾害等应急类场景，通常需要运营商的应急保障车现场搭建微型通信基站，通过无线技术实现移动用户的接入。但基站与保障车需在一定距离内维持有线连接，以持续供电确保通信链路的可靠性，具有应用局限性。因此，如何克服应急场景恶劣的通信环境并对地质灾害进行持续稳定监控是当前面临的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：针对现有技术存在在应急场景恶劣的通信环境下，无法对地质灾害进行持续稳定监控的问题，本专利技术提供一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，包括：
[0005]n个采集节点，n为大于等于1的正整数，采集节点用于采集环境数据和获取定位坐标；
[0006]m个中继节点，m为大于等于1的正整数，所述中继节点中其中一个与采集结点无线连接组成以中继节点为中心的星型网络拓扑结构，中继节点之间无线连接组成线性网络拓扑结构，中继节点用于接收采集节点数据并进行数据中继；
[0007]一网关节点，网关节点与中继节点无线连接组成线性网络拓扑结构，网关节点与北斗三号卫星通过北斗短报文连接。
[0008]具体地，所述采集节点包括：
[0009]一传感器模块，所述传感器模块用于采集环境数据和获取定位坐标；
[0010]一第一主控制器模块，所述第一主控制器模块用于处理和储存传感器模块采集到的环境数据，第一主控制器模块与传感器模块电连接；
[0011]一第一无线通信模块，所述第一无线通信模块用于与中继节点无线通信，第一无线通信模块与第一主控制器模块电连接；
[0012]一第一电源管理模块，所述第一电源管理模块与传感器模块、第一主控制器模块和第一无线通信模块电连接，第一电源管理模块用于为传感器模块、第一主控制器模块和第一无线通信模块提供电源。
[0013]优选地，所述第一无线通信模块为LoRa无线通信模块。
[0014]具体地，所述网关节点包括：
[0015]一第二无线通信模块，所述第二无线通信模块用于与中继节点无线通信，第二无线通信模块与中继节点电连接；
[0016]一第二主控制器模块，所述第二主控制器模块用于处理和储存第二无线通信模块
接收到的环境数据，第二主控制器模块与第二无线通信模块电连接；
[0017]一北斗短报文模块，所述北斗短报文模块用于与北斗三号卫星通过北斗短报文连接，北斗短报文模块与第二主控制器模块电连接。
[0018]优选地，所述第二无线通信模块为LoRa无线通信模块。
[0019]优选地，所述中继节点为LoRa无线通信模块。
[0020]进一步地，所述中继节点将数据转发给下一个中继节或网关节点的方法为：将中继节点的工作频率划分为间隔1MHz的若干个子信道，完成一次数据包的接收后，接收信道N关闭，改变中继节点的MD0、MD1引脚的电平，将模块的发送信道M打开并转发数据包，其中M≠N。
[0021]进一步地，所述系统的数据传输方法包括以下步骤：
[0022]S01、多个采集节点对基准站和采集节点的北斗观测数据进行高精度静态解算得到基线结果或坐标值，并通过第一无线通信模块将数据发送给中继节点；
[0023]S02、中继节点把数据转发给下一个中继节或网关节点；
[0024]S03、网关节点将接收到的数据，并转换为北斗短报文的通信格式，再通过短报文将数据发送给北斗三号卫星；
[0025]S04、北斗三号卫星将短报文传输给远程后台。
[0026]具体地，所述步骤S03中通过短报文将数据发送给北斗三号卫星的方法还包括以下步骤：
[0027]S03_1、设置系统中断优先级，通信串口初始化，初始化第二标志位；
[0028]S03_2、通过监听串口中断标志位来判断是否接收到消息；
[0029]S03_3、若接收到消息，则判断消息前导码中的接收设备地址是否为当前网关节点地址，若未接收到消息则跳转到步骤S03_13；
[0030]S03_4、若消息前导码中的地址不是当前网关节点地址，则过滤当前接收的消息，并跳转到步骤S03_13，若消息前导码中的地址是当前网关节点地址，则根据采集节点编号将数据缓存到不同的消息列表；
[0031]S03_5、根据第二标志位，选择相应采集节点编号消息列表内的最新消息进行发送；
[0032]S03_6、判断是否接收到网关节点的应答信号；
[0033]S03_7、若步骤S03_6的判定结果为是，则跳转到步骤S03_8，若步骤S03_6的判定结果为否则跳转到步骤S03_11；
[0034]S03_8、对第二标志位执行自加运算；
[0035]S03_9、判断第二标志位是否大于阈值；
[0036]S03_10、若步骤S03_9的判定结果为是，则初始化第二标志位并跳转到步骤S03_2，若步骤S03_9的判定结果为否，则跳转到步骤S03_2；
[0037]S03_11、判断连续丢包数是否达到阈值；
[0038]S03_12、若步骤S03_11的判定结果为是，则跳转到步骤S03_8，若步骤S03_11的判定结果为否，则跳转到步骤S03_5；
[0039]S03_13、结束。
[0040]具体地，所述步骤S01中对基准站和采集节点的北斗观测数据进行高精度静态解
算的方法为：
[0041]观测文件、广播星历、天线文件的读取；
[0042]利用标准单点定位计算GNSS概略坐标，剔除过大观测粗差和卫星星历粗差；
[0043]对卫星、采集节点的天线相位中心进行改正、固体潮改正、码偏差改正、相对论效应，消除因各类系统性误差；
[0044]对于短基线，忽略电离层延迟误差；对于长基线，采用LC无电离层组合消除电离层延迟的影响；
[0045]利用Saastamoinen模型修正对流层延迟静力学延迟导致的误差；
[0046]对于高程相近的短基线，认为基准站和采集节点间的对流层湿延迟相同，忽略该延迟；对于高程相差较大或较长的基线，认为基准站和采集节点间湿延迟不同，将其设为未知数进行估计；
[0047]根据卫星高度角选择参考卫星，组成伪距、相位和多普勒观测值的单差、双差、三差观测值；
[0048]利用TECR+MW方法探测周跳，并初始化模糊度参数；
[0049]逐历元估计模糊度参数、坐标参数、对流层湿延迟参数，根据模糊度固定条件固定模糊度参数；
[0050]逐历元探测观测值粗差，自适应进行方差膨胀抗差处理，剔除粗差或削弱粗差的影响；
[0051]逐历元反向卡尔曼滤波，得到解算结果。
[0052]相比于现有技术，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，包括：n个采集节点，n为大于等于1的正整数，采集节点用于采集环境数据和获取定位坐标；m个中继节点，m为大于等于1的正整数，所述中继节点中其中一个与采集结点无线连接组成以中继节点为中心的星型网络拓扑结构，中继节点之间无线连接组成线性网络拓扑结构，中继节点用于接收采集节点数据并进行数据中继；一网关节点，网关节点与中继节点无线连接组成线性网络拓扑结构，网关节点与北斗三号卫星通过北斗短报文连接。2.根据权利要求1所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述采集节点包括：一传感器模块，所述传感器模块用于采集环境数据和获取定位坐标；一第一主控制器模块，所述第一主控制器模块用于处理和储存传感器模块采集到的环境数据，第一主控制器模块与传感器模块电连接；一第一无线通信模块，所述第一无线通信模块用于与中继节点无线通信，第一无线通信模块与第一主控制器模块电连接；一第一电源管理模块，所述第一电源管理模块与传感器模块、第一主控制器模块和第一无线通信模块电连接，第一电源管理模块用于为传感器模块、第一主控制器模块和第一无线通信模块提供电源。3.根据权利要求2所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述第一无线通信模块为LoRa无线通信模块。4.根据权利要求1所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述网关节点包括：一第二无线通信模块，所述第二无线通信模块用于与中继节点无线通信，第二无线通信模块与中继节点电连接；一第二主控制器模块，所述第二主控制器模块用于处理和储存第二无线通信模块接收到的环境数据，第二主控制器模块与第二无线通信模块电连接；一北斗短报文模块，所述北斗短报文模块用于与北斗三号卫星通过北斗短报文连接，北斗短报文模块与第二主控制器模块电连接。5.根据权利要求1所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述第二无线通信模块为LoRa无线通信模块。6.根据权利要求1所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述中继节点为LoRa无线通信模块。7.根据权利要求6所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述中继节点将数据转发给下一个中继节或网关节点的方法为：将中继节点的工作频率划分为间隔1MHz的若干个子信道，完成一次数据包的接收后，接收信道N关闭，改变中继节点的MD0、MD1引脚的电平，将模块的发送信道M打开并转发数据包，其中M≠N。8.根据权利要求1所述的基于区域自组网的北斗地质灾害监测系统，其特征在于，所述系统的数据传输方法包括以下步骤：S01、多个采集节点对基准站和采集节点的北斗观测数据进行高精度静态解算得到基线结果或坐标值，并通过第一无线通信模块将数据发送给中继节点；
S02、中继节点把数据转发给下一个中继节或网关节点；S03...

【专利技术属性】
技术研发人员：许超钤，孔建，彭文杰，郑小宁，
申请(专利权)人：武汉星辰北斗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：