一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法
【專(zhuān)利摘要】地震是人類(lèi)所面臨的重大災(zāi)難之一，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害極為嚴(yán)重，由于地震起因的復(fù)雜性及人們對(duì)大自然的認(rèn)識(shí)還很膚淺，故地震預(yù)測(cè)尚屬世界性難題。本發(fā)明是一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法，借助于動(dòng)物對(duì)于地震前兆信息的先知先覺(jué)，將微型收發(fā)器敷設(shè)在對(duì)地球環(huán)境變化具有高敏感性的動(dòng)物身上，利用GPS系統(tǒng)定位技術(shù)，在用戶接收部分增加了發(fā)射模塊的組件并增強(qiáng)了供電電源，將捕獲的高敏感動(dòng)物所產(chǎn)生異常反應(yīng)的信息及時(shí)反饋給空間衛(wèi)星，突破傳統(tǒng)觀察模式的局限，擴(kuò)大監(jiān)測(cè)覆蓋范圍，實(shí)時(shí)獲取各區(qū)域動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)樣本的比對(duì)信息，處理信息量大而快捷，這種方法定位精度極高，可操作性強(qiáng)，對(duì)地震短臨預(yù)報(bào)的研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地震是人類(lèi)所面臨的重大災(zāi)難之一，對(duì)生命財(cái)產(chǎn)的危害極為嚴(yán)重，由于地震起因的復(fù)雜性及人們對(duì)大自然的認(rèn)識(shí)還很膚淺，故地震預(yù)測(cè)尚屬世界性難題。為了減輕地震給人類(lèi)造成的損失，長(zhǎng)期以來(lái)人們?cè)诓粩嗟奶剿髦卣鸬膴W秘，試圖尋求和掌握地震前期產(chǎn)生的信息及傳播途徑，全世界從事地震研究的機(jī)構(gòu)和個(gè)人很多。地震預(yù)報(bào)是對(duì)未來(lái)破壞性地震發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)及地震影響的預(yù)測(cè)；是根據(jù)地震地質(zhì)、地震活動(dòng)性、地震前兆異常和環(huán)境因素等多種手段的研究與前兆信息監(jiān)測(cè)所進(jìn)行的現(xiàn)代減災(zāi)科學(xué)。地震預(yù)報(bào)技術(shù)是從地震監(jiān)測(cè)、大震考察、野外地質(zhì)調(diào)查、地球物理勘探、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究等多方面對(duì)地震發(fā)生的條件、規(guī)律、前兆、機(jī)理、預(yù)報(bào)方法及對(duì)策等的綜合技術(shù)。目前震前預(yù)測(cè)還處在探索階段，常見(jiàn)的地震征兆監(jiān)測(cè)手段有:地下水觀測(cè)、地形變觀測(cè)、電磁場(chǎng)觀測(cè)、以及動(dòng)物的習(xí)性觀測(cè)等。
[0003]就動(dòng)物習(xí)性的研究而言，人們已經(jīng)確認(rèn)一些動(dòng)物對(duì)于地震前兆的異常騷動(dòng)比較明顯，如何有效的捕捉臨震前兆信息，對(duì)探究地震的短臨預(yù)報(bào)將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，據(jù)此人們建立了 一些地震動(dòng)物觀察站點(diǎn)，觀察飛禽、走獸、魚(yú)類(lèi)及蛙、蛇二棲類(lèi)等動(dòng)物的習(xí)性變化，大量的震例資料表明，在大多數(shù)強(qiáng)烈地震前，動(dòng)物習(xí)性異常的前兆時(shí)間，短至幾分鐘，長(zhǎng)至數(shù)天、數(shù)十天，但主要集中在震前一天之內(nèi)，呈明顯的短臨預(yù)報(bào)特征。從我國(guó)調(diào)查資料比較完整的震例來(lái)看，7級(jí)左右的強(qiáng)烈地震，動(dòng)物習(xí)性異常出現(xiàn)的地區(qū)范圍可達(dá)一二百公里，甚至遠(yuǎn)達(dá)數(shù)百公里。
[0004]由于地震的成因很復(fù)雜，震前征兆與某些地理氣候的變化及天氣變化特征很相似，加之人類(lèi)捕捉地震征兆區(qū)分和鑒別信息的相關(guān)技術(shù)手段尚不完備，或許還受到某些不為人知的場(chǎng)強(qiáng)的影響，因此對(duì)于現(xiàn)有檢測(cè)地震的技術(shù)手段與前景不容樂(lè)觀，現(xiàn)有檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)分析預(yù)測(cè)地震的作用不甚明顯，尚不能實(shí)現(xiàn)有效的地震預(yù)報(bào)。目前人們還致力于對(duì)地震發(fā)生時(shí)預(yù)警技術(shù)的研究，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時(shí)候，地震源會(huì)同時(shí)產(chǎn)生縱波和橫波，但這兩個(gè)波的傳播速度不一樣。一般來(lái)說(shuō)，縱波的速度快，所以總是比橫波先到達(dá)地面。縱波的速度雖然快，但其破壞力相對(duì)于橫波而言，要小得多。因此，如果在檢測(cè)到縱波的時(shí)候，能及時(shí)發(fā)出警報(bào)，就可以搶在破壞力很大的橫波到來(lái)之前，采取一些應(yīng)急的措施，避免更多的悲劇發(fā)生?，F(xiàn)有地震預(yù)警技術(shù)利用的就是縱波和橫波的時(shí)間差，時(shí)間差跟震源的距離有關(guān)。故這時(shí)間差的范圍非常有限，最短的僅幾秒時(shí)間，現(xiàn)實(shí)意義并不太大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法，利用空間衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS、格洛納斯、伽利略、北斗)的定位技術(shù)，由空間衛(wèi)星、衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)、微型收發(fā)器、地震監(jiān)測(cè)站組成，借助于動(dòng)物對(duì)于地震前兆信息的先知先覺(jué)，將微型收發(fā)器敷設(shè)在對(duì)地球環(huán)境變化具有高敏感性的動(dòng)物身上，及時(shí)捕獲高敏感動(dòng)物對(duì)地球環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)等變化所產(chǎn)生異常反應(yīng)的信息，突破傳統(tǒng)觀察動(dòng)物習(xí)性異常模式的局限，擴(kuò)大動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)覆蓋范圍，實(shí)時(shí)獲取各區(qū)域動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)樣本的比對(duì)信息，處理信息量大而快捷，進(jìn)而給出實(shí)時(shí)研判地震的技術(shù)參數(shù)，可以直接應(yīng)用于地震短臨預(yù)報(bào)的研究。本技術(shù)適用于捕獲鷹、雕、鳩、鴿等高敏感飛禽的習(xí)性異常信息，它們除具有高敏感特性外還在于它們的活動(dòng)范圍廣，相對(duì)于衛(wèi)星定位系統(tǒng)來(lái)說(shuō)觀察行蹤無(wú)盲區(qū)，便于遙感信號(hào)的傳遞，且具有一定的負(fù)重能力。本技術(shù)也可應(yīng)用于捕獲其他高敏感動(dòng)物的習(xí)性異常信息。通過(guò)本發(fā)明所獲取的動(dòng)物習(xí)性異常信息，結(jié)合其他地震監(jiān)測(cè)手段，對(duì)地震短臨預(yù)報(bào)的研究具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明以GPS定位系統(tǒng)與鴿子攜帶微型收發(fā)器為例來(lái)進(jìn)行闡述。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，GPS定位系統(tǒng)由空間衛(wèi)星、衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)、用戶接收衛(wèi)星信號(hào)設(shè)備三部分組成。空間部分:由21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星組成。地面控制系統(tǒng):I個(gè)主控站，3個(gè)注入站，5個(gè)監(jiān)測(cè)站。用戶設(shè)備部分:GPS接收機(jī)硬件一般由主機(jī)、天線和電源組成。本發(fā)明在用戶接收衛(wèi)星信號(hào)設(shè)備部分增加了信號(hào)發(fā)射模塊的組件，并將其稱之為微型收發(fā)器。當(dāng)前世界電子產(chǎn)品微型化技術(shù)的發(fā)展日新月異，如泰利特GPS模塊產(chǎn)品參數(shù):尺寸:4.7x4.7x1.4mm,重量:0.08g,且依然具有微型化的前景。微型收發(fā)器的體積與重量主要在供電電源，由于傳統(tǒng)供電電源的電量?jī)?chǔ)存非常有限，充電維護(hù)比較繁瑣，無(wú)法滿足微型收發(fā)器實(shí)際工況需求，本發(fā)明需要配置高性能電源產(chǎn)品，如美國(guó)伊利諾斯州大學(xué)研制的超級(jí)微電池，功率約為鋰電池的1000倍，或美國(guó)密蘇里大學(xué)研制的微型核燃料電池，電荷含量約為一般標(biāo)準(zhǔn)電池的100萬(wàn)倍。微型收發(fā)器的接收部分能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的空間衛(wèi)星，并跟蹤這些空間衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收部分捕獲到跟蹤的空間衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至空間衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收部分中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出微型收發(fā)器所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。再由微型收發(fā)器的發(fā)射部分，把收集到的地理位置等信息反饋給GPS空間衛(wèi)星，經(jīng)GPS空間衛(wèi)星傳輸給衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)及地震監(jiān)測(cè)站進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0007]本發(fā)明采用鴿子攜帶微型收發(fā)器，充分利用鴿子對(duì)地球場(chǎng)強(qiáng)等變化所產(chǎn)生異常反應(yīng)的高敏感性，且鴿子分布的地域廣，活動(dòng)范圍大，可按地球經(jīng)緯劃分區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)放養(yǎng)一定數(shù)量的鴿子，讓其中幾只鴿子攜帶微型收發(fā)器，組成一個(gè)檢測(cè)樣本。通過(guò)GPS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控鴿子行蹤的變化，建立實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制鴿子日常活動(dòng)習(xí)性圖。在謀求保護(hù)的范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)樣本檢測(cè)點(diǎn)，將平時(shí)所有鴿群樣本的綜合信息納入數(shù)據(jù)庫(kù)整理分析規(guī)整，逐步完善鴿群數(shù)據(jù)庫(kù)信息資料。當(dāng)?shù)乩憝h(huán)境發(fā)生變化時(shí)，鴿子受所在地域環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)等變化產(chǎn)生習(xí)性異常反應(yīng)，通過(guò)比對(duì)鴿群的活動(dòng)范圍、作息時(shí)間、棲息地等習(xí)性所發(fā)生的改變，以及各區(qū)域范圍鴿群檢測(cè)樣本間習(xí)性的差異，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可以給出遠(yuǎn)比傳統(tǒng)動(dòng)物觀察站預(yù)測(cè)短臨地震更有價(jià)值的信息。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)、自動(dòng)信息處理和自動(dòng)發(fā)布警報(bào)。信號(hào)的發(fā)送可設(shè)置合理的間歇發(fā)射模式，以減少微型收發(fā)器的電能消耗，延長(zhǎng)電池待機(jī)時(shí)間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明工作狀況的示意圖
[0009]圖中:1、空間衛(wèi)星；2、衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)；3、微型收發(fā)器；4、地震監(jiān)測(cè)站。
[0010]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述?！揪唧w實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明系在GPS定位系統(tǒng)的用戶設(shè)備部分增加一個(gè)發(fā)射模塊的組件組成微型收發(fā)器(3)，在微型收發(fā)器(3)中配置超級(jí)微電池或微型核燃料電池等高性能的電源產(chǎn)品，以適應(yīng)微型收發(fā)器(3)的供電需求。微型收發(fā)器(3)的接收部分能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的空間衛(wèi)星(1)，并跟蹤這些空間衛(wèi)星(I)的運(yùn)行。當(dāng)接收部分捕獲到跟蹤的空間衛(wèi)星(I)信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至所跟蹤空間衛(wèi)星(I)的偽距離和距離的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收部分中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出微型收發(fā)器(3)所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。再由微型收發(fā)器(3)的發(fā)射部分，把收集到的地理位置等信息反饋給空間衛(wèi)星(1)，經(jīng)空間衛(wèi)星(I)傳輸給衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)(2)及地震監(jiān)測(cè)站(4)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
[0012]本發(fā)明采用鴿子攜帶微型收發(fā)器(3)，充分利用鴿子對(duì)地球場(chǎng)強(qiáng)等變化所產(chǎn)生異常反應(yīng)的高敏感性，且鴿子分布的地域廣，活動(dòng)范圍大，可按地球經(jīng)緯劃分區(qū)域，在每個(gè)區(qū)域內(nèi)放養(yǎng)一定數(shù)量的鴿子，讓其中幾只鴿子攜帶微型收發(fā)器(3)，組成一個(gè)檢測(cè)樣本。通過(guò)GPS系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控鴿子行蹤的變化，建立實(shí)時(shí)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)，繪制鴿子日?；顒?dòng)習(xí)性圖。在謀求保護(hù)的范圍內(nèi)設(shè)置多個(gè)樣本檢測(cè)點(diǎn)，將平時(shí)所有鴿群樣本的綜合信息納入數(shù)據(jù)庫(kù)整理分析規(guī)整，逐步完善鴿群數(shù)據(jù)庫(kù)信息資料。當(dāng)?shù)乩憝h(huán)境發(fā)生變化時(shí)，鴿子受所在地域環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)等變化產(chǎn)生習(xí)性異常反應(yīng)，通過(guò)比對(duì)鴿群的活動(dòng)范圍、作息時(shí)間、棲息地等習(xí)性所發(fā)生的改變，以及各區(qū)域范圍鴿群檢測(cè)樣本間習(xí)性的差異，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后可以給出遠(yuǎn)比傳統(tǒng)動(dòng)物觀察站預(yù)測(cè)短臨地震更有價(jià)值的信息。整個(gè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)、自動(dòng)信息處理和自動(dòng)發(fā)布警報(bào)。這種方法定位精度極高，可操作性強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法，利用GPS定位技術(shù)，由空間衛(wèi)星、衛(wèi)星地面控制系統(tǒng)、微型收發(fā)器、地震監(jiān)測(cè)站組成，借助于動(dòng)物對(duì)于地震前兆信息的先知先覺(jué)，將微型收發(fā)器敷設(shè)在對(duì)地球環(huán)境變化具有高敏感性的動(dòng)物身上，按地球經(jīng)緯劃分區(qū)域建立動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)樣本，及時(shí)捕獲高敏感動(dòng)物對(duì)地球環(huán)境場(chǎng)強(qiáng)等變化所產(chǎn)生異常反應(yīng)的信息，突破傳統(tǒng)觀察動(dòng)物習(xí)性模式的局限，擴(kuò)大動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)覆蓋范圍，實(shí)時(shí)獲取各區(qū)域動(dòng)物習(xí)性監(jiān)測(cè)樣本的比對(duì)信息，處理信息量大而快捷，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤監(jiān)測(cè)、自動(dòng)信息處理和自動(dòng)發(fā)布警報(bào)，適用于對(duì)地震短臨預(yù)報(bào)的研究。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法，其特征在于所述的微型收發(fā)器為GPS用戶接收設(shè)備中增加了發(fā)射模塊的組件，微型收發(fā)器配置的供電電源為高性能超級(jí)微電池或微型核燃料電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于衛(wèi)星定位系統(tǒng)捕獲地震震前動(dòng)物習(xí)性異常的方法，其特征在于所述攜帶微型收發(fā)器對(duì)地球環(huán)境變化具有高敏感性的禽類(lèi)動(dòng)物為鷹、雕、鳩、鴿。
【文檔編號(hào)】G01V1/00GK103777231SQ201410050507
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月13日
【發(fā)明者】黃幼華 申請(qǐng)人:黃幼華