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申请/专利权人：中南大学

摘要：本发明公开了一种基于地磁场和重力场感知的姿态角传感装置及监测方法，包括外壳，外壳内设置有三轴磁场传感器、三轴加速度传感器、温度传感器、MCU、CAN收发器和电源模块。本发明所用的姿态角传感装置构造简单、体积小、造价低、安装方便，可以实时输出监测端的姿态角和温度数据，同时装置电路上预留了外接口，可以根据需要添加其它传感器，如湿度传感器、振动传感器等。本发明可以用于隧道变形监测，增加了基于端点水平距离的坐标修正方法，利用激光测距系统测得的两个端点的水平距离进行误差修正，使隧道变形监测得到的数据更为准确，更为精确的对隧道的整体变形情况进行监测和预警。

主权项：1.一种基于地磁场和重力场感知的姿态角传感装置，包括外壳，其特征是，所述外壳内设置有三轴磁场传感器、三轴加速度传感器、温度传感器、MCU、CAN收发器和电源模块，MCU为传感装置的主控芯片和计算芯片；三轴加速度传感器、三轴磁场传感器和温度传感器与MCU相连，温度传感器用于实时感应环境温度，三轴加速度传感器和三轴磁场传感器用于感应装置的加速度和所在位置的地磁场在X、Y、Z三个方向上的分量；电源模块与MCU和CAN收发器相连，为电路元件进行供电，姿态角传感装置上还包括有激光测距系统；所述姿态角传感装置用于隧道变形监测的方法为：S1、以隧道的两个拱脚作为起点和终点，在隧道断面上设置分段点，将隧道断面等分为n段；S2、利用全站仪对分段点进行一次测量得到各分段点的坐标数据，记为Xi0，Yi0；S3、根据各分段点的坐标数据计算相邻分段点之间的直线距离，以直代曲，将相邻分段点之间的直线距离作为每个分段的计算长度，每个分段的长度记为Li；S4、在每个分段中间位置采用表贴的方式安装姿态角传感装置，以姿态角传感装置的测量数据作为其所在分段的姿态角数据，记为θit；S5、隧道发生变形时，引起姿态角传感装置姿态角改变，姿态角数据通过有线或者无线方式传输出隧道；S6、根据姿态角数据计算各分段点在t时刻的坐标，记为Xit、Yit；S7、利用激光测距系统测得的两个端点的水平距离进行误差修正：按照步骤S6计算方法计算出两个端点的水平坐标，并把两个坐标相减得到两个端点间的水平距离，记为测量距离Sc；将激光测距系统得到的端点水平距离看作实际距离，记为Ss，由此可以得到测量总误差为：E＝Ss-Sc；将误差平均分配到各个分段点对测量坐标进行修正，得到修正后的水平坐标X’it、Yit'；S8、利用各分段点的坐标随时间的变化数据对隧道的整体变形情况进行监测和预警。

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百度查询： 中南大学 基于地磁场和重力场感知的姿态角传感装置及监测方法