基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法技术

一种基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法


[0001]本申请涉及卫星定位
，具体涉及一种基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法
。

技术介绍

[0002]为了掌握煤矿开采活动导致地表移动变形影响规律，需要对其开展监测，现有的地表变形监测技术主要采用传统的网络
RTK
进行监测，这种监测技术存在的问题是：用户并发规模只有几十到几百并发请求，不能满足数以千计乃至数以万计的并发监测请求
。
并且煤矿采空区一般面积较大，监测设备较多，且采空区多位于山区，通讯较为困难，对于足数以千计乃至数以万计的并发监测更是难上加难
。

技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本申请提供一种基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法
。
[0004]第一方面，本申请实施例提供一种基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法，所述基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法包括：步骤
S01、
获取
CORS
站的
GNSS
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法，其特征在于，所述基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法包括：步骤
S01、
获取
CORS
站的
GNSS
实时观测数据
、
气象观测数据和先验坐标数据，对获取的
GNSS
实时观测数据进行质量评估，过滤出不满足质量标准的
GNSS
实时观测数据，质量评估的指标包括高度角
、
周跳
、
多路径效应
、
信噪比和卫星健康状态；步骤
S02、
利用
CORS
站的气象观测数据和对流层干延迟模型计算该站处的对流层干延迟量；步骤
S03、
将过滤后的
GNSS
实时观测值组建双差观测方程，其中，利用先验坐标数据先验已知的特性，将对流层湿延迟
、
电离层延迟残余量
、
综合误差作为未知参数组建双差观测方程；步骤
S04、
对每历元每颗卫星进行法方程叠加，构建整体法方程，求解
CORS
站的整周模糊度；步骤
S05、
求解出每个
CORS
站处对流层延迟量
、
电离层延迟量和综合误差；步骤
S06、
通过服务器构建区域大气增强模型，对服务区域进行格网化改造，并通过服务器播发区域大气模型格网改正数；步骤
S07、
监测站根据监测站概略坐标和接收到的格网改正数，内插出监测站处的对流层延迟量
、
电离层延迟量和综合误差；步骤
S08、
根据监测站概略坐标和步骤
S07
的内插结果，生成虚拟基准站观测值；步骤
S09、
监测站将虚拟基准站观测值和监测站实际观测值组建短基线双差观测方程；步骤
S10、
采用卡尔曼滤波模型对短基线双差观测方程进行卡尔曼滤波，得到监测站坐标时间序列；步骤
S11、
对监测站坐标时间序列进行建模分析，提取形变量
、
形变方向
、
形变速率和形变原因分析，并分析变形的水平移动
、
沉降量
、
水平
、
倾斜和曲率，得到监测站变形分析结果；步骤
S12、
根据监测站变形分析结果进行安全预警判断，若达到预警值则进行预警，若未达到预警值则输出变形分析结果
。2.
如权利要求1所述的基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法，其特征在于，所述步骤
S03
的双差观测方程为：其中，
b
表示基准站，
r
表示监测站，
i
表示参考卫星，
j
表示非参考卫星，表示站间星间差分算子，表示以周为单位的载波观测值，表示对应频率的波长，
P
表示以
m
为单位的伪距观测值，表示卫星与接收机之间的几何距离，
T
表示对流层延迟误差，
I
表示电离层延迟误差，
N
表示对应频率的整周模糊度，和分别表示载波观测值和伪距观测值的噪声，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的载波观测值，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的几何距离，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的对流层延迟误差，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的电离层延迟误差，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的整周模糊度，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的载波观测值的噪声，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的伪距观测值，表示基准站
b
与监测站
r
之间，参考卫星
i
与非参考卫星 j 之间的伪距观测值的噪声
。3.
如权利要求1所述的基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法，其特征在于，步骤
S04
中的整体法方程为：其中，
k
表示一个历元；
n
表示观测时段内的历元总数；表示历元
k
的设计矩阵
B
k
的转置；表示观测历元的权阵
。4.
如权利要求3所述的基于虚拟基准站的煤矿采空区地表形变监测方法，其特征在于，求解
CORS
站的整周模糊度包括：基于预设选星规则分别从
BDS
系统和
GPS
系统中筛选出参考星；对
BDS
系统中的卫星和
GPS
系统中的卫星按照波长从长到短的顺序分别固定选择观测值组合的双差模糊度，对于
BDS
系统中的卫星，先固定波长较长的观测值组合的双差模糊度，再固定波长较短的观测值组合的双差模糊度，依次固定超宽巷
、
宽巷和基本频点观测值3种不同波长的观测值；对于
GPS
系统中的卫星，先固定宽巷双差模糊度，然后将固定的宽巷双差模糊度代入到无电离层组合，并利用卡尔曼滤波估计
L1
载波相位的整周模糊度和相对对流层天顶延迟，得到双差模糊度浮点解和方差阵，最后利用改进的
LAMBDA
方法实时搜索双差整周模糊度；按照基线从短到长的顺序分别固定选择基线；根据固定结果进行法方程更新，以得到模糊度参数实数解；根据模糊度固定规则将模糊度参数实数解解固定模糊度整数解；其中，所述根据固定结果进行法方程更新，以得到模糊度参数实数解包括以下步骤：求解出所述双差模糊度的实数解；将所述实数解中的模糊度参数固定为整数，并进行检验，得到整周模糊度；将所述整周模糊度作为已知值代入法方程进行更新；按上述过程进行迭代，直至得到所有整周模糊度参数；所述预设选星规则为：
GPS
和
BDS
每个系统各选一颗卫星作为参考星，在
B...

【专利技术属性】
技术研发人员：何林，姚宜斌，许超钤，张良，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：