一种形变监测数据处理方法及形变监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种形变监测数据处理方法及形变监测装置，其中形变监测数据处理方法包括以下步骤：获取基准站与监测站对多颗卫星连续的GNSS观测值；根据GNSS观测值，在基准站与监测站之间做站间差分，得到基于伪距和载波相位的单差观测模型；将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分，构建双差观测模型；根据双差观测模型以及GNSS观测值，建立误差方程；对误差方程进行解算得到模糊度浮点解，之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解；求解双差观测模型，得到形变监测点的位置坐标信息。本发明专利技术能够有效的解决地质灾害突发情况下的高精度监测与形变监测数据的实时解算分析。变监测数据的实时解算分析。变监测数据的实时解算分析。

【技术实现步骤摘要】
一种形变监测数据处理方法及形变监测装置


[0001]本专利技术涉及地质监测
，具体为一种基形变监测数据处理方法及形变监测装置。

技术介绍

[0002]地质灾害监测是运用各种技术和方法进行测量、监视地质灾害活动以及各种诱发因素动态变化的工作。通过对地质灾害的实时精确监测，可以及时掌握变形区域的灾害演化过程，并捕捉区域的形变特征，为实现灾害体的正确分析、评价、预测预报及治理提供可靠的数据和科学依据。传统的滑坡监测方法主要是利用全站仪等仪器进行地灾监测，但其受地形的影响较大，需要长期人工测量，自动化程度低，效率低，成本高，误差大。当前，针对复杂环境下的滑坡常常采用“空天地内”一体化滑坡监测，能够获取滑坡多维度、多空间的信息，为滑坡分析、评价和治理提供可靠的数据支撑。“空”指利用太空的定位、遥感卫星技术，对滑坡进行全天候的监测；“天”指利用低空飞机搭载摄影、遥感、三维激光扫描等技术，对滑坡进行周期性监测；“地”指利用无线传感器技术，对滑坡表面进行实时监测；“内”指利用无线传感器技术，对滑坡内部形变进行监测。目前InSAR技术能够全天候对滑坡整个区域进行连续监测，但该技术对于大气参数变化、卫星轨道参数误差和地表覆盖变化非常敏感，用于滑坡监测还存在着亟需解决的问题，同时InSAR滑坡监测技术虽然覆盖范围广，但在对具体的点进行监测时精度尚不能满足要求。无人机遥感影像技术能够快速获取滑坡体的空间影像信息，并进行分析、处理，进而能够快速准确的获取滑坡动态形变信息，但其续航能力差、无法实时监测、容易受到恶劣天气的影响。随着北斗三号的发展，GNSS变形监测应用越来越广泛，但现有的GNSS数据处理方法案例较多，多以常规的RTK技术进行终端定位解算，在使用该技术进行GNSS数据处理时未能较好的顾及到高差较大时对流层延迟及周边环境影响，受监测范围和数据处理时效性限制，因此很难实现对地质灾害的精确、实时监测。
[0003]此外，由于复杂山区环境下变形监测存在应急监测数据处理时效差、监测范围小、监测成本高、信号质量差、基准站不稳定、精度低等问题，基于这些问题需要进行高精度长基线监测算法改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种形变监测数据处理方法及形变监测装置，在保证应急监测效率的同时提高监测精度，解决高危滑坡智能化监测精确部署等问题，并通过融合北斗与多源传感器形变监测信息，实现对滑坡点形变数据的实时解算与输出，提高滑坡预报预警的准确性。
[0005]本专利技术提供了一种形变监测数据处理方法，包括以下步骤：
[0006]获取基准站与监测站对多颗卫星连续的GNSS观测值；
[0007]根据GNSS观测值，在基准站与监测站之间做站间差分，得到基于伪距和载波相位的单差观测模型；
[0008]将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分，构建双差观测模型；
[0009]根据双差观测模型以及GNSS观测值，建立误差方程；
[0010]对误差方程进行解算得到模糊度浮点解，之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解；
[0011]根据每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解求解双差观测模型，得到形变监测点的位置坐标信息。
[0012]进一步地，所述获取基准站与监测站对多颗卫星的连续的GNSS观测值，包括以下步骤：
[0013]利用抛投式GNSS监测装置上的接收机获取所述基准站与监测站对多颗卫星的GNSS原始观测信息以及利用无线通讯网络获取RTCM格式的广播星历数据以及误差改正数据；
[0014]对所述GNSS原始观测信息进行解析得到GNSS观测值，所述观测值包括伪距、载波相位、多普勒、信噪比；
[0015]对所述RTCM格式的广播星历数据进行解码获得广播星历参数信息；
[0016]对所述GNSS观测值通过粗差探测后，并对GNSS观测值中含有噪声的观测值进行剔除或降权处理；
[0017]对所述GNSS观测值中的某颗卫星在某一历元的载波相位，利用卡尔曼滤波法进行周跳探测处理。
[0018]进一步地，所述根据GNSS观测值，在基准站与监测站之间做站间差分，得到基于伪距和载波相位的单差观测模型，包括以下步骤：
[0019]设所述基准站b和监测站r同时观测j号卫星，则所述基准站和监测站上的伪距观测方程分别为：
[0020][0021]所述基准站和监测站上的载波相位观测方程为：
[0022][0023]其中为监测站r的伪距观测值；为基准站b的伪距观测值；
[0024]为j号卫星到监测站r的几何距离；为j号卫星到基准站b的几何距离；
[0025]c表示光速；
[0026]δ
r
为监测站r上的接收机的钟差；δ
b
为基准站b上的接收机的钟差；
[0027]δ
j
表示卫星钟差；分别为j号卫星的电离层延迟误差和对流层延迟误差；
[0028]表示双差观测噪声误差；
[0029]φ
jr
为监测站r的载波相位观测值；φ
jb
为基准站b的载波相位观测值；
[0030]λ
j
为j号卫星的载波波长；N
j
为j号卫星的整周模糊度；
[0031]在所述基准站和接收机站之间做站间差分，并设i号卫星为参考卫星，则所述基准站和监测站上的伪距单差观测方程为：
[0032][0033]所述基准站和监测站上的载波相位单差观测方程为：
[0034][0035]其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分伪距差分值；
[0036]为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分伪距差分值；
[0037]φ
irb
为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分载波相位差分值；
[0038]φ
jrb
为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分载波相位差分值；
[0039]N
jrb
、N
irb
分别为j号卫星和i号卫星的单差整周模糊度；
[0040]所述将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分，构建双差观测模型，其计算公式分别为：
[0041][0042][0043]其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分伪距测量值；为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分载波相位测量值；为双差整周模糊度；
[0044]进一步地，所述根据双差观测模型以及GNSS观测值，建立误差方程，包括：
[0045]设有n+1颗卫星，则误差方程的表达式为：
[0046][0046][0047][0048]其中为伪距残差和载波相位残差的组合向量；a
ij
，b
ij
，c
ij
，a
ik
，b
ik
，cik为ρ
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形变监测数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：获取基准站与监测站对多颗卫星连续的GNSS观测值；根据GNSS观测值，在基准站与监测站之间做站间差分，得到基于伪距和载波相位的单差观测模型；将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分，构建双差观测模型；根据双差观测模型以及GNSS观测值，建立误差方程；对误差方程进行解算得到模糊度浮点解，之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解；根据每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解求解双差观测模型，得到形变监测点的位置坐标信息。2.根据权利要求1所述的一种形变监测数据处理方法，其特征在于：所述获取基准站与监测站对多颗卫星的连续的GNSS观测值，包括以下步骤：利用抛投式GNSS监测装置上的接收机获取所述基准站与监测站对多颗卫星的GNSS原始观测信息以及利用无线通讯网络获取RTCM格式的广播星历数据以及误差改正数据；对所述GNSS原始观测信息进行解析得到GNSS观测值，所述观测值包括伪距、载波相位、多普勒、信噪比；对所述RTCM格式的广播星历数据进行解码获得广播星历参数信息；对所述GNSS观测值通过粗差探测后，并对GNSS观测值中含有噪声的观测值进行剔除或降权处理；对所述GNSS观测值中的某颗卫星在某一历元的载波相位，利用卡尔曼滤波法进行周跳探测处理。3.根据权利要求2所述的一种形变监测数据处理方法，其特征在于：所述根据GNSS观测值，在基准站与监测站之间做站间差分，得到基于伪距和载波相位的单差观测模型，包括以下步骤：设所述基准站b和监测站r同时观测j号卫星，则所述基准站和监测站上的伪距观测方程分别为：所述基准站和监测站上的载波相位观测方程为：其中为监测站r的伪距观测值；为基准站b的伪距观测值；为j号卫星到监测站r的几何距离；为j号卫星到基准站b的几何距离；c表示光速；δ
r
为监测站r上的接收机的钟差；δ
b
为基准站b上的接收机的钟差；
δ
j
表示卫星钟差；分别为j号卫星的电离层延迟误差和对流层延迟误差；表示双差观测噪声误差；φ
jr
为监测站r的载波相位观测值；φ
jb
为基准站b的载波相位观测值；λ
j
为j号卫星的载波波长；N
j
为j号卫星的整周模糊度；在所述基准站和接收机站之间做站间差分，并设i号卫星为参考卫星，则所述基准站和监测站上的伪距单差观测方程为：所述基准站和监测站上的载波相位单差观测方程为：其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分伪距差分值；为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分伪距差分值；φ
irb
为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分载波相位差分值；φ
jrb
为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分载波相位差分值；N
jrb
、N
irb
分别为j号卫星和i号卫星的单差整周模糊度；所述将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分，构建双差观测模型，其计算公式分别为：别为：其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分伪距测量值；为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分载波相位测量值；为双差整周模糊度；4.根据权利要求3所述的一种形变监测数据处理方法，其特征在于：所述根据双差观测模型以及GNSS观测值，建立误差方程，包括：设有n+1颗卫星，则误差方程的表达式为：
其中为伪距残差和载波相位残差的组合向量；a
ij
，b
ij
，c
ij
，a
ik
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤，张懿恺，王利，黄观文，杜源，白正伟，舒宝，张静，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：