一种形变数据监测方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种形变数据监测方法及系统，所述监测方法首先利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；其次对相位/伪距观测值、加速度观测值和辅助参数进行预处理，获得观测数据；然后根据观测数据确定双差观测模型和状态模型；最后基于双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；本发明专利技术利用GNSS技术获取高精度的低频率的相位/伪距观测值，利用加速度计获取高频率的加速度观测值，通过二者的融合，不仅能够实现了高频和低频信息互补，还有效抑制GNSS噪音，增强求解强度，进而提高确定形变监测结果准确性和收敛速度。

【技术实现步骤摘要】
一种形变数据监测方法及系统
本专利技术涉及数据监测
，特别是涉及一种形变数据监测方法及系统。
技术介绍
目前对于形变数据监测主要采用全球卫星导航GNSS实时动态定位RTK技术，但是RTK只能提供低频位移信息，其高频的速度和加速度信息因信号噪声存在严重污染，因而不易于快速、准确监测形变的细微变化。基于上述问题，如何快速、准确对高频形变数据进行监测成为本领域急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种形变数据监测方法及系统，以实现快速、准确的确定形变监测结果。为实现上述目的，本专利技术提供了一种形变数据监测方法，所述监测方法包括：利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据；根据所述观测数据确定双差观测模型和状态模型；基于所述双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；根据所述形变监测结果实现对形变体的形变监测。可选的，所述辅助参数包括广播星历、测站坐标、天线型号、天线相位中心改正文件和地球自转参数。可选的，所述对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据，具体包括：对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行数据完整性检查、粗差剔除和周跳探测处理；对处理后的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正，获得观测数据；所述观测数据包括：预处理后的双差相位观测值、双差伪距观测值、测站加速度。可选的，所述根据所述观测数据确定双差观测模型，具体公式为：其中，角标b和r分别为参考站和用户站，k表示历元序号，i为第i个卫星，j为第j个卫星，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差伪距观测值，为k历元测站r上i、j两颗卫星星地间单位旋转矢量的星间差分，sr(k)为k历元测站r上位移改正量，为k历元i、j卫星b、r测站间双差电离层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差对流层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差几何距离，εp(k)为k历元伪距观测噪声，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差相位观测值，λ为载波波长，为k历元i、j卫星b、r测站间双差模糊度，εφ(k)为k历元相位观测噪声，为相位观测噪声方差，为伪距观测噪声方差。可选的，所述根据所述观测数据确定状态模型，具体公式为：其中，s为坐标基线向量，v为测站的速度，u为基线漂移误差，amb为所有的双差模糊度，τ为GNSS的采样频率，βk为第k个历元的动态噪声，a为预处理后的测站加速度，QE为动态状态噪声阵，qa为加速度方差，qu为基线漂移的方差。本专利技术还提供一种形变数据监测系统，所述监测系统包括：获取模块，用于利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；预处理模块，用于对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据；模型确定模块，用于根据所述观测数据确定双差观测模型和状态模型；形变监测结果确定模块，用于基于所述双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；形变监测模块，用于根据所述形变监测结果实现对形变体的形变监测。可选的，所述辅助参数包括广播星历、测站坐标、天线型号、天线相位中心改正文件和地球自转参数。可选的，所述预处理模块，具体包括：第一预处理单元，用于对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行数据完整性检查、粗差剔除和周跳探测处理；第二预处理单元，用于对处理后的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正，获得观测数据；所述观测数据包括：预处理后的双差相位观测值、双差伪距观测值、测站加速度。可选的，所述根据所述观测数据确定双差观测模型，具体公式为：其中，角标b和r分别为参考站和用户站，k表示历元序号，i为第i个卫星，j为第j个卫星，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差伪距观测值，为k历元测站r上i、j两颗卫星星地间单位旋转矢量的星间差分，sr(k)为k历元测站r上位移改正量，为k历元i、j卫星b、r测站间双差电离层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差对流层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差几何距离，εp(k)为k历元伪距观测噪声，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差相位观测值，λ为载波波长，为k历元i、j卫星b、r测站间双差模糊度，εφ(k)为k历元相位观测噪声，为相位观测噪声方差，为伪距观测噪声方差。可选的，所述根据所述观测数据确定状态模型，具体公式为：其中，s为坐标基线向量，v为测站的速度，u为基线漂移误差，amb为所有的双差模糊度，τ为GNSS的采样频率，βk为第k个历元的动态噪声，a为预处理后的测站加速度，QE为动态状态噪声阵，qa为加速度方差，qu为基线漂移的方差。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术利用GNSS技术获取高精度的低频率的相位/伪距观测值，利用加速度计获取高频率的加速度观测值，通过二者的融合，不仅能够实现了高频和低频信息互补，还有效抑制GNSS噪音，增强求解强度，进而提高确定形变监测结果准确性和收敛速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例形变数据监测方法流程图；图2为本专利技术实施例形变数据监测系统结构图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种形变数据监测方法及系统，以实现快速、准确的确定形变监测结果。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例形变数据监测方法流程图，如图1所示，本专利技术提供一种形变数据监测方法，所述监测方法包括：步骤S1：利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；步骤S2：对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据；步骤S3：根据所述观测数据确定双差观测模型和状态模型；步骤S4：基于所述双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；所述形变监测结果包括位移、速度和加速度；所述形变监测结果为宽频带形变监测结果，所述宽频带形变监测结果的频带宽度是根据实际需求确定的；步骤S5：根据所述形变监测结果实现对形变体的形变监测；形变体包括桥梁、道路、楼房、灾害。下面对各个步骤进行详细分析：本专利技术所述辅助参数包括广播星历、测站坐标、天线型号、天线相位中心改正文件和地球自转参数；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形变数据监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据；根据所述观测数据确定双差观测模型和状态模型；基于所述双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；根据所述形变监测结果实现对形变体的形变监测。

【技术特征摘要】
1.一种形变数据监测方法，其特征在于，所述监测方法包括：利用GNSS接收机获取参考站和用户站之间的相位/伪距观测值；利用加速度获取用户站的加速度观测值；获取辅助参数；对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据；根据所述观测数据确定双差观测模型和状态模型；基于所述双差观测模型和状态模型，采用卡尔曼滤波方法进行参数解算，获得形变监测结果；根据所述形变监测结果实现对形变体的形变监测。2.根据权利要求1所述的形变数据监测方法，其特征在于，所述辅助参数包括广播星历、测站坐标、天线型号、天线相位中心改正文件和地球自转参数。3.根据权利要求1所述的形变数据监测方法，其特征在于，所述对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行预处理，获得观测数据，具体包括：对所述相位/伪距观测值、所述加速度观测值和所述辅助参数进行数据完整性检查、粗差剔除和周跳探测处理；对处理后的数据进行相对论、潮汐、天线相位中心、对流层和地球自转误差的修正，获得观测数据；所述观测数据包括：预处理后的双差相位观测值、双差伪距观测值、测站加速度。4.根据权利要求1所述的形变数据监测方法，其特征在于，所述根据所述观测数据确定双差观测模型，具体公式为：其中，角标b和r分别为参考站和用户站，k表示历元序号，i为第i个卫星，j为第j个卫星，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差伪距观测值，为k历元测站r上i、j两颗卫星星地间单位旋转矢量的星间差分，sr(k)为k历元测站r上位移改正量，为k历元i、j卫星b、r测站间双差电离层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差对流层误差，为k历元i、j卫星b、r测站间双差几何距离，εp(k)为k历元伪距观测噪声，为k历元i、j卫星b、r测站间预处理后的双差相位观测值，λ为载波波长，为k历元i、j卫星b、r测站间双差模糊度，εφ(k)为k历元相位观测噪声，为相位观测噪声方差，为伪距观测噪声方差。5.根据权利要求1所述的形变数据监测方法，其特征在于，所述根据所述观测数据确定状态模型，具体公式为：其中，s为坐标基线向量，v为测站的速度，u为基线漂移误差，amb为所有的双差模糊度，τ为GNSS的采样频率，βk为第k个历元的动态噪声，a为预处理后的测站加速度，QE为动态状态噪声阵，qa为加速度方差，qu为基线漂移的方差。6.一种形变数据监测系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂锐，卢晓春，张睿，张鹏飞，张兴刚，刘金海，黄小东，
申请(专利权)人：中国科学院国家授时中心，
类型：发明
国别省市：陕西,61