[發明專利]一種極地冰川移動自動化監測系統及監測方法

有效

• 申請號: 201510988929.4
• 申請日: 2015-12-28
• 公開（公告）號: CN105607100B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 竇銀科;孫波;郭井學;常曉敏;周云霄;竇若凡
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01S19/43
• 分類號: G01S19/43
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司14101
• 代理人: 李富元

技術領域

本發明一種極地冰川移動自動化監測系統及監測方法，屬于自動化監測技術領域，主要應用在極地冰川自動化監測領域。

背景技術

極地冰川作為全球氣候系統的一個重要組成部分,通過影響大洋表面的輻射平衡、物質平衡、能量平衡以及大洋溫、鹽流的形成和循環而影響全球氣候變化。極地冰川移動是冰川的重要物理性質之一，冰川的移動是控制冰川活動的基本過程和能量的來源。冰川移動是冰川對冰床進行刨蝕和搬運，塑造各種冰川地貌的動力，它使積累區的冰量得以輸出，并對冰川溫度有很大影響。是研究和開發利用冰川資源的重要內容，也是防止冰川災害重點研究課題之一。冰川物質平衡、末端進退及儲量等的變化在多種時間尺度上與氣候過程相關聯，因而它們又可以指示不同時間尺度的氣候變化，提供未受人類活動直接干擾地區環境變化的重要證據。冰川本身的物理特征及其與周圍環境的密切關系，使得它的活動常引起許多重大的冰川災害，因此對冰川移動的監測顯得尤為重要。而國內外目前對冰川移動的觀測還處于衛星遙感，航拍照片對比的階段，這樣的監測手段既粗略又無連續性，無法準確得出冰川移動的軌跡以及預測冰川可能移動的方向和大致的速度，并為冰川活動提供數據支持，因此尋求一種能對冰川移動進行高精度的自動化監測手段顯得尤為必要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種高精度無人值守的冰川移動實時自動化監測。

本發明所采用的技術方案是：一種極地冰川移動自動化監測系統，包括基站平臺、安裝在冰川上的多個移動站監測標桿、無人監測飛行器，基站平臺外形為一個倒扣的邊長為3m的正方體無底鋁合金箱體，箱體頂部作為飛行器起降臺，箱體中間設置發射低頻電磁信號的第一信號源，箱體內部還安裝有第一數傳電臺、第一GPS定位板卡及天線、第一數據存儲器、低溫電源充電系統及電源裝置、銥星無線發送模塊、第一單片機控制器，移動監測站標桿包括支架、第二信號源及小型電池，支架是一根3米長鋁合金圓管，圓管頂部設置有第二信號源，鋁合金圓管底部設置有小型電池給第二信號源供電，無人監測飛行器包括飛行器、飛行器電源、第二數傳電臺、第二GPS定位板卡及天線、電磁探測器、第二單片機控制器及震動傳感器、第二數據存儲器。

利用極地冰川移動自動化監測系統進行檢測的方法，按照如下的步驟進行：

步驟一、在海拔比冰川面高的固定點上安裝基站平臺，將移動站監測標桿安裝在冰川上；

步驟二、第一單片機控制器按預先的設置，發出控制指令，控制充滿電的無人監測飛行器起飛，無人監測飛行器按照第二單片機控制器內部預設的軌跡朝第一個移動站監測標桿飛去；

步驟三、無人監測飛行器飛到第一個移動站監測標桿附近50m范圍內，電磁探測器感應到第二信號源信號，確定第一移動站監測標桿的位置，從而懸停在第一移動站監測標桿的正上方，當無人監測飛行器內置的震動傳感器感應到飛行器處于懸停狀態時，第一GPS定位板卡及天線和第二GPS定位板卡及天線上電工作進行定位1min，并將差分數據通過第一數傳電臺和第二數傳電臺傳給基站平臺，將數據存儲在第一數據存儲器中，第一個移動站監測標桿移動監測完成；

步驟四、無人監測飛行器飛往第二個移動站監測標桿，按照步驟三同樣的方法進行移動監測，然后進行下一個移動站監測標桿移動監測，直至完成所有移動站監測標桿的移動監測，一輪監測結束；

步驟五、無人監測飛行器通過電磁探測器和第一信號源準確找到飛行器起降平臺，落停在該飛行器起降臺上進行充電，返回步驟二準備進行下一輪監測；

步驟六、銥星無線發送模塊將第一數據存儲器中的存儲數據結果發送到國內岸基接收電腦，電腦上根據傳輸回來的數據，繪制出冰川移動偏移曲線，該曲線代表每個移動站監測標桿的移動偏差，表征冰川移動的距離，從而實現冰川的多點移動監測。

本發明的有益效果是：（1）冰川移動監測需要大量投放移動站監測標桿，才可大面積進行冰川移動的準確檢測。本發明利用無人監測飛行器所攜帶的一套GPS移動站裝置進行逐次飛行到每個移動站監測標桿，省去了每個移動站必須安裝的數傳電臺、GPS板卡、風光互補供電等核心部件，大大節省成本，提高測量可靠性。（2）可高精度的檢測出不同位置的冰川移動速度，并采用數據無線遠程傳輸實現自動化實時監測，實現了國內遠程監測極地冰川運動狀態。（3）所述測量方法步驟簡單，測量結果真實可靠。

附圖說明

圖1 本發明系統示意圖；

圖2 本發明的基站平臺示意圖；

圖3本發明的移動站監測標桿示意圖；