[发明专利]GNSS用于地震监测的可变采样系统及其方法

摘要

本发明公开了一种GNSS用于地震监测的可变采样系统及其方法，属于地震监测或者振动测试领域。本系统包括工作对象——GNSS核心板；设置有地震发生判断装置和GNSS采样模式切换装置；加速度计、数字信号处理芯片、单片机、可编程逻辑门阵列和GNSS核心板依次连接；可编程逻辑门阵列、网卡、监控客户端和GNSS核心板依次连接。本发明具有下列优点和积极效果：①利用灵敏的加速度计与GNSS集成，回避了GNSS精度低难以识别地震波初至的问题；②大量节约了监测成本及存储空间，提高了工作效率；③可实现根据实际情况切换自动模式与人工模式。

主权项

1.一种GNSS用于地震监测的可变采样系统，其特征在于：本系统包括工作对象——GNSS核心板(300)；设置有地震发生判断装置(100)和GNSS采样模式切换装置(200)；所述的地震发生判断装置(100)包括前后连接的加速度记录单元(110)和触发条件判断单元(120)；加速度记录单元(110)包括前后连接的加速度计(111)和第一存储器(112)；触发条件判断单元(120)包括依次连接的数字信号处理芯片(121)、单片机(122)和时钟(123)；所述的GNSS采样模式切换装置(200)包括指令传输与控制单元(210)和远程监控单元(220)；指令传输与控制单元(210)包括前后连接的可编程逻辑门阵列(211)和第二存储器(212)；远程监控单元(220)包括网卡(221)和监控客户端(222)；其连接关系是：加速度计(111)、数字信号处理芯片(121)、单片机(122)、可编程逻辑门阵列(211)和GNSS核心板(300)依次连接；可编程逻辑门阵列(211)、网卡(221)、监控客户端(222)和GNSS核心板(300)依次连接；可变采样方法包括以下步骤：①加速度记录单元输出X，Y，Z三分量的加速度信号，触发条件判断单元利用STA/LTA算法比较加速度信号的短时平均值STA和信号的长时平均值LTA来判定地震的发生；当STA/LTA的值大于阀值的时，触发条件判断单元输出触发信号，并在上一次触发信号发出两小时候后，输出恢复信号，实现对地震事件的自动识别功能；②指令传输与控制单元接收触发条件判断单元输出的触发信号，向GNSS核心板传输将采样率调高至10Hz的指令；在恢复信号后，向GNSS核心板传输采样率调低至30sec的指令，实现自动模式下的可变采样系统；③指令传输与控制单元接收到触发信号同时，向远程监控单元输出报警指令；远程监控单元向用户展示触发条件判断单元输出结果，且用户可利用远程监控单元独立向高频GNSS核心板传输采样率更改指令，优先级别高于指令传输与控制单元指令，远程监控单元在切换过程开始2小时后，向高频GNSS核心板传输采样率调低至30sec的指令，实现可变采样率系统的自动模式与人工模式的切换；触发条件判断单元(120)的工作流程如下：A、加速度记录(11)触发条件判断单元(120)接收加速度记录单元(110)发送的加速度信号；B、计算STA与LTA的特征函数(12)STA和LTA的特征函数为：CF(i)＝f(i)2+k[f(i)‑f(i‑1)]2f(x)为地震原始时间序列，k为权重因子；STAi＝STAi‑1+c3(CFi‑STAi‑1)0.2＜c3＜0.8LTAi＝LTAi‑1+c4(CFi‑LTAi‑1)0.005＜c4＜0.05；所述的i指代当前时刻；C、计算STA/LTA(13)；D、判断STA/LTA是否大于阀值(14)，是则进入步骤E，否则中止(17)；E、发送触发信号(15)；F、延迟2小时发送回复信号(16)。