[发明专利]一种基于超宽带技术的水文断面定位系统

说明书

本发明公开了一种基于超宽带技术的水文断面定位系统，包括两个定位基站和标签，标签固定在渡河设施上，渡河设施在断面内沿垂直河流方向移动，两个定位基站位于标签的两侧或者同侧，标签和定位基站均包括主控制器、陀螺仪、看门狗模块、超宽带射频电路、通信射频电路，陀螺仪用于检测渡河设施运动状态，并将信号数据发送至主控制器，定位基站和标签的主控制器之间均通过超宽带射频电路和通信射频电路传输定位数据，看门狗模块用于监测主控制器的正常运行，对主控制器的运行和中断进行控制。本发明实现断面的准确定位，将流量测验中面积部分误差减小1％，通过精准定位，实现渡河测验设备的远程监控，由于无需维护，减轻水文站职工的工作强度。

技术领域

本发明涉及水文断面定位技术领域，特别涉及一种基于超宽带技术的水文断面定位系统。

背景技术

准确的断面定位特别是起点距定位是关乎水文站水文测验中，流量、含沙量等计算的基础，例如流量流速面积法测验，断面效应明显，计算过水断面面积就须准确测验起点距及水深；泥沙测验，不论是单沙测验还是输沙率测验，第一步均是确定取样垂线的位置，而确定的方法即利用取样断面的起点距。起点距的计算失误将导致后续计算数据在小数点前的计算失准。由于所有设备在无人及有人操作过程中，都需要在断面上精准的定位。水文测验中垂直距离的计算，则关系到自动化设备，如铅鱼、自动测验平台等，测验水深的精度，从而获取准确的断面面积，故而断面测验点的定位也必将是水文站无人化升级中必不可缺的一环。

目前有以下几个常用的断面测验装置，但均存在误差较大，成本较高的技术问题：

1、ELZ-2型水文缆道测距测距仪，采用传感器计数滑轮转数后经经纬仪校正的方式进行测距，ELZ-2型水文缆道测距测距仪需要日常校核，渡河设备返回起点时往往计数器都无法归零，对北方平均河宽在40米以内的河流而言，需要通过每个月至少1次的校核来校核、消除可能产生的累计误差，否则误差难以控制在相关规范要求的允许范围之内，且雨雾天气等水文测验频繁的气候下绞车打滑也会造成误差更是难以避免。而对于缆道跨度较大的干支流水文站，该测距仪受缆道垂度的影响，越靠近岸边，定位误差越大。

2、起点距标志牌，在断面附近两岸安装固定铁塔，在铁塔间按照要求每 0.5米或1米悬挂距离标志牌，来标志起点距位置，起点距标志牌需要人工定位，具有夜间、大风的状况下定位误差较大，只能实现以1m或0.5m为单位的定位，无法在非0.5米或整数米外位置的定位，只能通过经验目估特殊位置起点距。

3、差分GPS定位实现断面定位，采用差分GPS定位接收机来实现定位，从而获取在断面的位置，而GPS(全球定位系统)只能工作在GPS定位卫星的可视范围之内，低精度接收机误差在1m到2m。而高精度的差分GPS接收机造价高昂定位精度在0.2米的GPS接收机造价过高。且大部分水文站地处偏僻， GPS信号保障率低，使用受限制。

发明内容

为了至少解决或部分解决上述问题，提供一种基于超宽带技术的水文断面定位系统，使用超宽带定位技术，可以实现断面内起点距和高度距离的精准测量，稳定安装标签后精度达到10cm以内，最大不过30cm，从而实现断面定位。定位数据通过无线通信技术将定位数据实时传回水文站无线中继4G基站及手持显示设备中，既可以实现站内的测验需求，也为远程控制渡河设备实现可能。该发明无需日常校核，无累计误差，无需人工辅助，且不受各种天气气温影响。定位系统的高精度定位，可以协助入水打深设备实现水面以上的高精度移动距离，从而提升打深精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：