一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法及装置，属于导航定位技术领域。本发明专利技术方法包括架设RNSS天线，记录地面到RNSS天线的垂直高度；将RNSS天线的正面朝向天空，接收RNSS导航信号；解算RNSS天线的空间直角坐标并转换为大地坐标；将RNSS天线的正面朝向地面，接收地面反射的RNSS导航信号，解算此时RNSS天线的空间直角坐标，并转换为大地坐标；计算雪层厚度等步骤。本发明专利技术充分利用了卫星导航信号的多径影响，可应用于极寒、高原等条件艰苦地带，为水文测量提供了科学有力的数据支撑。

A snow thickness measurement method and device based on Beidou System

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法及装置
本专利技术属于导航定位
，尤其涉及一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法及装置。
技术介绍
二代北斗卫星导航系统是中国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，是为亚太地区用户提供全天候、全天时、高精度定位、导航、授时和短报文服务的空间基础设施。随着北斗系统建设和服务能力的发展，相关产品已经应用到了交通运输、大地测量、水文监测、应急搜救等诸多领域，带动了中国经济的迅速发展。众所周知，卫星导航信号的多径效应严重影响到了定位和授时精度，但是，信号反射的多径效应在泥土湿度分析、雪层厚度测量以及植被生长监测领域却得到了广泛的研究和应用。积雪储藏了大量的水，积雪融化的快慢对水文科学家和气候学家提供了重要信息，但是高山或者高原上的雪层厚度测量起来困难，无法实时掌握当地的储水量和气候信息。
技术实现思路
为了解决上述存在的问题，本专利技术提出了一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法及装置，本专利技术不受地理条件限制，可利用北斗系统实时测量雪层厚度，便于为水文科学家和气候学家提供重要信息。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法，其包括以下步骤：步骤1，架设RNSS天线，记录地面到RNSS天线的垂直高度h；步骤2，将RNSS天线的正面朝向天空，接收来自北斗二代导航卫星系统的RNSS导航信号，得到RNSS天线与北斗二代导航卫星系统每颗卫星的伪距测量值ρi和载波相位步骤3，解调北斗二代导航卫星系统的导航电文，得到每颗卫星的星历以及广域差分信息，消除卫星钟差、卫星位置误差、电离层误差、对流层误差后，采用精密单点定位算法，解算出RNSS天线的空间直角坐标；步骤4，将步骤3求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B1,L1,H1)；步骤5，将RNSS天线的正面朝向地面，接收地面反射的RNSS导航信号，然后采用精密单点定位算法，解算得到此时的RNSS天线的空间直角坐标,步骤6，将步骤5求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B2,L2,H2)；步骤7，计算雪层厚度d：进一步的，所述步骤3、步骤5中精密单点定位算法的方程为：式中，(xi,yi,zi)为第i颗卫星的坐标，(x,y,z)为天线的空间直角坐标，dt表示用户机本地钟差，dt(i)表示卫星i的卫星钟差，T(i)为卫星i的对流层延迟，I(i)为卫星i的电离层延迟，ε(i)表示卫星i的伪距观测误差，ξ(i)表示卫星i的载波观测误差，λ表示RNSS测量频点的波长，Ni表示观测到卫星i的载波模糊度。进一步的，所述步骤4和6中，大地坐标的三个分量B、L、H分别为：其中，(x,y,z)为天线的空间直角坐标，a为地球长半轴，b为地球短半轴。此外，本专利技术还提供一种基于北斗系统的雪层厚度测量装置，其包括终端机、天线架、太阳能电池、RNSS天线、RDSS天线以及北斗双模用户机，所述RNSS天线设置在天线架上，所述天线架上还设有用于调整RNSS天线正面朝向的旋转装置，所述太阳能电池为终端机和北斗双模用户机提供电源，所述终端机用于执行如上所述的雪层厚度测量方法，终端机通过旋转装置控制RNSS天线的正面朝向，并通过RDSS天线将测量值发送出去。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1、本专利技术充分利用了北斗导航信号的多径效应，采用RNSS精密单点定位方法，解算出天线的镜像位置，进而计算出雪层厚度。2、本专利技术装置可通过RDSS天线将测量数据通过北斗系统上报至数据处理中心，从而可以实现无人值守的自动测量雪层厚度功能。3、本专利技术可为水文监测和气候变化提供强有力的数据支撑。4、本专利技术基于北斗系统，待北斗三代导航系统全部投入运行，可在全球各地架设本专利技术装置，实现对各地雪层的实时监控。附图说明图1是本专利技术实施例中雪层厚度测量装置的原理示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的说明。一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法，其包括以下步骤：步骤1，架设RNSS天线，记录地面到RNSS天线的垂直高度h；步骤2，将RNSS天线的正面朝向天空，接收来自北斗二代导航卫星系统的RNSS导航信号，得到RNSS天线与北斗二代导航卫星系统每颗卫星的伪距测量值ρi和载波相位步骤3，解调北斗二代导航卫星系统的导航电文，得到每颗卫星的星历以及广域差分信息，消除卫星钟差、卫星位置误差、电离层误差、对流层误差后，采用精密单点定位算法，解算出RNSS天线的空间直角坐标；步骤4，将步骤3求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B1,L1,H1)；步骤5，将RNSS天线的正面朝向地面，接收地面反射的RNSS导航信号，然后采用精密单点定位算法，解算得到此时的RNSS天线的空间直角坐标,步骤6，将步骤5求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B2,L2,H2)；步骤7，计算雪层厚度d：进一步的，所述步骤3、步骤5中精密单点定位算法的方程为：式中，(xi,yi,zi)为第i颗卫星的坐标，(x,y,z)为天线的空间直角坐标，dt表示用户机本地钟差，dt(i)表示卫星i的卫星钟差，T(i)为卫星i的对流层延迟，I(i)为卫星i的电离层延迟，ε(i)表示卫星i的伪距观测误差，ξ(i)表示卫星i的载波观测误差，λ表示RNSS测量频点的波长，Ni表示观测到卫星i的载波模糊度。进一步的，所述步骤4和6中，大地坐标的三个分量B、L、H分别为：其中，(x,y,z)为天线的空间直角坐标，a为地球长半轴，b为地球短半轴。如图1所示，一种基于北斗系统的雪层厚度测量装置，其包括终端机、天线架、太阳能电池、RNSS天线、RDSS天线以及北斗双模用户机，所述RNSS天线设置在天线架上，所述天线架上还设有用于调整RNSS天线正面朝向的旋转装置，所述太阳能电池为终端机和北斗双模用户机提供电源，所述终端机通过旋转装置控制RNSS天线的正面朝向.其中，终端机用于执行如下程序：步骤1，RNSS天线放在天线支架上，正面朝向天空，用直尺测量地面到天线的垂直高度h，通过RS232串口将垂直高度h置入终端机并存储；步骤2，终端机通过RNSS天线接收来自所述测距功能的北斗二代导航卫星系统，得到终端机与北斗二代导航卫星系统每颗卫星的伪距测量值ρi和载波相位步骤3，解调卫星导航电文后得到每颗卫星的星历以及广域差分信息，消除卫星钟差、卫星位置误差、电离层误差、对流层误差后，进行建模并采用精密单点定位算法，解算出空间直角坐标下的天线位置(x,y,z)；步骤4，将空间直角坐标下的天线位置(x,y,z)转换至大地坐标(B,L,H)，终端机将该坐标存储到自身Flash中；步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，架设RNSS天线，记录地面到RNSS天线的垂直高度h；/n步骤2，将RNSS天线的正面朝向天空，接收来自北斗二代导航卫星系统的RNSS导航信号，得到RNSS天线与北斗二代导航卫星系统每颗卫星的伪距测量值ρ

【技术特征摘要】
1.一种基于北斗系统的雪层厚度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，架设RNSS天线，记录地面到RNSS天线的垂直高度h；
步骤2，将RNSS天线的正面朝向天空，接收来自北斗二代导航卫星系统的RNSS导航信号，得到RNSS天线与北斗二代导航卫星系统每颗卫星的伪距测量值ρi和载波相位
步骤3，解调北斗二代导航卫星系统的导航电文，得到每颗卫星的星历以及广域差分信息，消除卫星钟差、卫星位置误差、电离层误差、对流层误差后，采用精密单点定位算法，解算出RNSS天线的空间直角坐标；
步骤4，将步骤3求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B1,L1,H1)；
步骤5，将RNSS天线的正面朝向地面，接收地面反射的RNSS导航信号，然后采用精密单点定位算法，解算得到此时的RNSS天线的空间直角坐标,
步骤6，将步骤5求得的空间直角坐标转换为大地坐标(B2,L2,H2)；
步骤7，计算雪层厚度d：





2.根据权利要求1所述的基于北斗系统的雪层厚度测量方法，其特征在于，所述步骤3、步骤5中精密单点定位算法的方程为：






式中，(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王奉帅，张望池，徐如，付海军，王华青，杨炜，梁亮，赵中阳，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13