多基站Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于多基站的Multi‑GNSS长基线近实时形变监测方法，为了提高长基线解算精度，本发明专利技术利用超快速Multi‑GNSS卫星轨道产品减少轨道误差对基线解算的影响；利用多次后验残差编辑迭代，尽量提出数据异常对基线解算的影响；利用滑动窗口批处理模式，可以实现近实时高精度基线解算；利用多基准站联合处理模式，可以提高基线解算的精度与稳定性；采用创新的模糊度处理策略，进一步提高基线解算精度。为了提高数据处理效率，本发明专利技术利用法方程叠加技术，充分利用以前法方程信息，规避解算重复性；利用共用基准站处理，规避相同基准站的重复处理；利用非差处理模式，可以充分利用分布式计算优势，提高数据处理效率。

Near real-time deformation monitoring method of multi station Multi GNSS long baseline

The present invention provides a method for monitoring deformation near real-time multi base station Multi GNSS long baseline based on long baseline solution in order to improve the accuracy, the invention uses reduced orbit error effect on baseline ultra fast Multi GNSS satellite products; using multiple posterior residual editing iteration, make effect of abnormal data the baseline; by using sliding window batch mode, can achieve near real-time high precision baseline solution; using multiple reference stations combined processing mode, precision and stability improve baseline; the use of fuzzy processing strategy innovation, to further improve the precision of baseline solution. In order to improve the efficiency of data processing, the invention uses equation stacking technique, make full use of the previous equation solution to avoid repetitive information; use of shared base station, the base station to avoid repeating the same treatment; using non difference processing mode, can fully take advantage of distributed computing, improve the efficiency of data processing.

【技术实现步骤摘要】
多基站Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法
本专利技术涉及形变监测
，具体涉及一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法。
技术介绍
GNSS(Globalnavigationsatellitesystem，全球卫星定位系统)形变监测是关乎人民生命财产安全的重要技术，在危房监测、滑坡监测、大坝监测等工况有大量应用。传统形变监测只是为了解决具体业务开展的，随着国民经济的发展，大范围形变监测业务需求日趋明显，如全国范围的危房监测、长距离铁路沿线滑坡监测、长距离电力铁塔沉降监测等。GNSS形变监测需要布设大量基准站，支持全国范围的毫米形变监测服务，传统近实时监测服务基线长度在15公里左右。为满足全国范围的危房监测、长距离铁路沿线滑坡监测、长距离电力铁塔沉降监测等大区域跨度的近实时形变监测业务需求，目前传统的中短基线长度的算法不能满足大范围的业务需求，并且传统处理算法对于上万监测点的工况，处理效率不高。此外，传统形变监测是为具体需求开展的业务，用户量较少。
技术实现思路
本专利技术提出了利用长基线进行近实时毫米级形变监测，为了提高近实时长基线处理精度，从后验残差编辑迭代、滑动窗口处理、多基准站联合处理、模糊度固定策略处理方面进行了改进；为了提高海量用户高效率处理，除了分布式处理以外，还从非差模式并行处理、共用基准站处理、法方程叠加方面进行了优化。本专利技术解决了以下技术问题：1)可以有效减少国内基准站部署数量，充分利用现有基准站资源。2)并提出了一种高效率数据处理策略，包括短弧法方程合并与非差分布式处理模式可以有效减少计算资源，提供全国范围内近实时形变监测服务，并降低服务成本。本专利技术采用的技术方案是：一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据监测点坐标，结合基准站分析，利用基准站选择策略，给出参与解算的基准站列表；根据参与解算的监测点数据进行子任务划分，执行云平台分布式处理；云平台分布式处理利用超快速Multi-GNSS卫星轨道产品减少轨道误差对Multi-GNSS近实时长基线解算的影响。进一步地，所述基准站选择策略具体包括以下步骤：步骤1，根据监测点坐标，筛选距离100km以内的基准站；步骤2，根据基准站坐标稳定信息，筛选绝对坐标点位重复率小于水平3mm、垂直6mm的基准站；步骤3，根据基准站数据质量信息，筛选满足准入标准的基准站；步骤4，根据方位角，将候选的基准站划分到六个区，在每个区选择距离监测点最近的基准站；步骤5，给出参与解算的基准站列表。进一步地，候选的基准站按照以下方法划分到六个区：1区，0°～60°；2区，60°～120°；3区，120°～180°；4区，180°～240°；5区，240°～300°；6区，300°～360°。进一步地，所述Multi-GNSS近实时长基线解算具体包括以下步骤：利用超快速Multi-GNSS卫星轨道产品，对基准站和监测点进行非差PPP处理，并进行后验残差编辑迭代，剔除异常数据，生成当前弧段的法方程信息，当前弧段的法方程之前有m-1个法方程；利用滑动窗口批处理，将当前弧段的法方程与之前m-1个法方程合并成长弧法方程；采用模糊度固定策略，多基准站采用独立基线对，基线对上卫星对也采用独立卫星对，对基线对上的卫星对的宽巷/窄巷模糊度固定概率进行筛选；采用宽巷与窄巷组合模式进行模糊度固定，将模糊度固定信息加入到长弧法方程中更新长弧法方程，重复进行宽巷/窄巷模糊度筛选与模糊度固定处理。进一步地，对基准站和监测点进行非差PPP处理需要估计的参数包括包括：卫星钟差、接收机钟差、坐标、天顶对流层延迟、卫星系统间延迟、卫星频率间延迟。进一步地，所述模糊度固定策略采用双差模糊度约束加入长弧法方程，实现模糊度固定与多基准站联合处理。进一步地，所述双差模糊度约束等效于对四个非差模糊度加上约束条件，定义双差模糊度的虚拟观测值VB：其中，为固定的无电离层组合的双差模糊度，PB为双差模糊度虚拟观测值的权值，D是非差模糊度的投影矩阵，X是待估参数向量；其中，和代表两颗卫星，代表两个接收机，为测站与卫星之间的非差模糊度，为测站与卫星之间的非差模糊度，为测站与卫星之间的非差模糊度，为测站与卫星之间的非差模糊度；基于公式(11)和公式(12)的约束，最小二乘解的形式改写为公式(13)，实现从非差到双差基线处理的转换：其中，A是系数矩阵，P是权值阵，L是观测值减去模型计算值，NX＝W，N是法方程，Xnew为加了双插模糊度约束的X，Nnew为加了双插模糊度约束的法N，Wnew为加了双插模糊度约束的W。进一步地，如果施加多条基线的双差模糊度约束，即可实现多基准站联合融合处理。进一步地，在模糊度固定处理中模糊度需要达到95％。进一步地，所述云平台分布式处理具体包括以下步骤：设置n个监测点参与非差PPP处理子任务划分，设置q个基准站参与非差PPP处理子任务划分，设置p台云服务器参与非差PPP处理子任务划分；通过非差PPP处理子任务划分模块将监测点与基准站的处理任务划分到不同的云处理服务器上进行并行处理；对于监测点与基准站的短弧法方程回收并合并，划分到云服务器上进行并行处理；进行模糊度固定处理。本专利技术的有益效果如下：1)提出了近实时长基线解算算法，解决了长基线近实时处理精度不高的问题，核心创新点：利用超快速Multi-GNSS(Mulit-Globalnavigationsatellitesystem，多模全球卫星定位系统)卫星轨道产品减少轨道误差对基线解算的影响、利用多次残差迭代可以提高基线处理精度与稳定性、利用滑动窗口批处理模式可以实现近实时高精度基线解算、利用多基准站联合处理模式可以提高基线解算的精度与稳定性、采用创新的模糊度处理策略可以提高长基线模糊度固定率进一步提高精度。2)基于非差处理模式，通过虚拟观测值方式施加双差模糊度约束，可以灵活实现多基准站处理技术，有利于更细粒度进行分布式子任务划分，可以充分利用分布式计算优势，子任务划分灵活，提高数据处理效率；提出了短弧法方程合并成长弧法方程的方法，可以避免滑动窗口批处理中的冗余处理，进一步提高解算效率。附图说明图1是本专利技术多基站Multi-GNSS近实时长基线形变监测总体流程图。图2是本专利技术基准站选择流程图。图3是本专利技术基准站选择示意图。图4是本专利技术Multi-GNSS近实时长基线解算流程图。图5是本专利技术分布式解算原理示意图。具体实施方式为了提高长基线解算的稳定性与精度，本专利技术采用多基准站联合处理模式。由于单基准站数据中断、卫星观测几何周期性变化、基准站稳定性不同、基准站数据质量不同、基准站与监测点几何距离不同、基准站相对于监测点的几何分布不同，选择不合适的基准站对监测精度影响比较大。本专利技术提出了一种监测点周边多基准站选择策略，并根据一定阈值自动选择参与解算基准站，初步保证长基线解算的稳定性与精度。为了提高长基线解算精度，本专利技术利用超快速Multi-GNSS卫星轨道产品减少轨道误差对基线解算的影响；利用多次后验残差编辑迭代，尽量提出数据异常对基线解算的影响；利用滑动窗口批处理模式，可以实现近实时高精度基线解算；利用多基准站联合处理模式，可以提高基线解算的精度与稳定性；采用创新的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于多基站的Multi‑GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据监测点坐标，结合基准站分析，利用基准站选择策略，给出参与解算的基准站列表；根据参与解算的监测点数据进行子任务划分，执行云平台分布式处理；云平台分布式处理利用超快速Multi‑GNSS卫星轨道产品减少轨道误差对Multi‑GNSS近实时长基线解算的影响。

【技术特征摘要】
1.一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：根据监测点坐标，结合基准站分析，利用基准站选择策略，给出参与解算的基准站列表；根据参与解算的监测点数据进行子任务划分，执行云平台分布式处理；云平台分布式处理利用超快速Multi-GNSS卫星轨道产品减少轨道误差对Multi-GNSS近实时长基线解算的影响。2.如权利要求1所述的一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，所述基准站选择策略具体包括以下步骤：步骤1，根据监测点坐标，筛选距离100km以内的基准站；步骤2，根据基准站坐标稳定信息，筛选绝对坐标点位重复率小于水平3mm、垂直6mm的基准站；步骤3，根据基准站数据质量信息，筛选满足准入标准的基准站；步骤4，根据方位角，将候选的基准站划分到六个区，在每个区选择距离监测点最近的基准站；步骤5，给出参与解算的基准站列表。3.如权利要求2所述的一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，候选的基准站按照以下方法划分到六个区：1区，0°～60°；2区，60°～120°；3区，120°～180°；4区，180°～240°；5区，240°～300°；6区，300°～360°。4.如权利要求2所述的一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，所述Multi-GNSS近实时长基线解算具体包括以下步骤：利用超快速Multi-GNSS卫星轨道产品，对基准站和监测点进行非差PPP处理，并进行后验残差编辑迭代，剔除异常数据，生成当前弧段的法方程信息，当前弧段的法方程之前有m-1个法方程；利用滑动窗口批处理，将当前弧段的法方程与之前m-1个法方程合并成长弧法方程；采用模糊度固定策略，多基准站采用独立基线对，基线对上卫星对也采用独立卫星对，对基线对上的卫星对的宽巷/窄巷模糊度固定概率进行筛选；采用宽巷与窄巷组合模式进行模糊度固定，将模糊度固定信息加入到长弧法方程中更新长弧法方程，重复进行宽巷/窄巷模糊度筛选与模糊度固定处理。5.如权利要求4所述的一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，对基准站和监测点进行非差PPP处理需要估计的参数包括包括：卫星钟差、接收机钟差、坐标、天顶对流层延迟、卫星系统间延迟、卫星频率间延迟。6.如权利要求4所述的一种基于多基站的Multi-GNSS长基线近实时形变监测方法，其特征在于，所述模糊度固定策略采用双差模糊度约束加入长弧法方程，实现模糊度固定与多...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔红正，范国泽，
申请(专利权)人：千寻位置网络有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31