【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法。
技术介绍
1、水位是江河湖海中水的深度(有些场合水位指相对于某一基准面的高程)，它是反映水体水情最直观的因素，变化主要由于水体水量的增减变化引起。水位测量在水文工作中具有重要的意义，水位数据在计算和研究河道冲淤变化、航道整治、港口建设、河道采砂、水库建设、水电工程等方面具有十分重要的作用，是保证水利工程安全的重要因素，可以为水利工程单位制定防洪对策、河流治理、水库调度、水资源管理等提供重要依据。
2、现有的水位监测设备包括电子水尺、浮子水位计、静压投入式水位计、超声波水位计、雷达水位计等，虽然测量原理各有不同，但基本上是依据物理原理进行水位监测，在这个基础上增加串口输出功能将采集的模拟量数据传输给终端设备或服务器。这些常见的水位计在水库、湖泊、一般河流中得到广泛应用，并可以与遥测终端、服务器等设备构成水位监测系统，将水位数据定期传递给服务器。这些水位监测装置一般在河道、河网、水库等地表水系中定点安装，定点的方法是根据测区地形特点、社会经济发展规划和水文设施的需要，经过考察研究、管理层审批后进行设置。
3、对于监测单位来说，设备一经部署，只须定期维护检修即可，他们真正用来监测水位的方式其实是使用控制中心电脑上显示的水位监测系统的配套软件平台，通过控制中心电脑上的软件界面对水位数据进行监测和分析，为水利工程的调度决策寻求依据。随着现代信息技术和物联网水平的发展，市场对水位监测提出了新的需求，包括关键点位水位监测、点位告警、点位预警等。目前水利工
4、此外，浮子水位计、静压投入式水位计，通常用于测量人工河道或者集水池的水位，超声波、雷达波等非接触式水位计通常需要安装于立杆加横臂的安装支架上使用，安装成本高是一方面，另一方面，对于水情复杂、流量流速很大的大江大河，或者是在洪水、台风、暴雨等极端天气时，汹涌的水流和大风可能会冲断水位计的固定装置，导致水位计可能被冲到未知位置。考虑到大部分水位计在生产时都很注重防水性设计，当水位计被冲离原址、但仍然正常工作时，监测单位人员在监测平台软件时也许并不能及时发现这类问题，对后续设备的更换和系统的维护造成相当的难度。
5、总的来说，市面上的水位测量方法和据其研发的装置足以适用一般的水位监测场合，但应用方式颇为死板，有相当的局限性，对极端情况的容纳率不高。而水位监测最重要的意义之一恰恰就是对极端情况时的掌控，从而作出相关警示和决策。为了更好的保护人民生命财产安全，水位的测量方法亟待更新。
技术实现思路
1、本专利技术主要解决的技术问题是提供一种基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，依赖于rtk实时载波相位差分技术和卫星导航技术定位得到初步坐标，再通过rtk基站发来的实时差分信号进行差分计算，将定位精度提升至1厘米；可结合浮标、浮船、锚碇等设备构成水位测量装置，安装自定义程度高，可以拆卸和重复利用；同时具有水位测量功能和装置定位功能，搭建水位监测系统后可直接将水位和定位传送给控制中心服务器，可在配套管理平台软件的内嵌动态地图内精确显示其在区域内的位置及该点水位；在台风、洪水、暴雨等极端天气肆虐时，无须考虑被冲走的风险，即使流速汹涌将固定锚绳冲断，浮在水面上的水位监测装置依然可以传回数据，供管理人员查看测量数据及定位，事后也可以通过传回的定位信息轻松找到被冲走装置的位置，可靠性高，适用于极端天气情况和水流汹涌的大型江河湖海流域的水位监测，具有较高工业应用价值。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，包括如下步骤：
3、a、卫星导航定位：导航定位芯片接收来自卫星的信号，通过运算处理初步得到基于wgs-84的经纬高三维坐标；
4、b、双频rtk差分校正：在固定且已知坐标的位置建立地面装置，包括rtk基站，rtk基站通过千寻服务或其他cors系统获取精确坐标，通过和卫星通信进行位置修正量运算，并将结果发给水面装置，水位装置根据差分信号修正原测量坐标；
5、c、坐标转换：水面装置中的微处理器将wgs-84坐标中的大地高转化为正常高；
6、d、水位计算：初次投入使用前，须确立基准面，取其正常高hbase，然后将水面装置结合浮漂或浮船安装在水面进行使用，并利用锚链或锚锭固定位置，得到的实时水面正常高为hrealtime，水面装置将测得的实时数据通过通信或串口传递给服务器，并在软件层面上对采集和计算得到的数据进行处理，以人机界面的形式呈现给用户查阅，水位高程h＝hrealtime-hbase。
7、在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤a中，经纬高三维坐标是基于地心地固坐标系的坐标，地心地固坐标系以地心为原点(0,0,0)，z轴与地轴平行指向北极点、x轴和y轴构成的平面与赤道面重合，其中x轴指向本初子午线和赤道的交点，y轴指向东经90°经线，假设导航定位芯片所在点为g，所处坐标为(x,y,z)，通过接收至少四颗卫星发送的导航电文和测距码，导航定位芯片可以解算出所处位置的初步坐标。
8、在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤b中，所述地面装置包括rtk基站、第一通信模块、第一电源模块和第一天线，所述水面装置包括导航定位芯片、rtk流动站、微处理器、第二通信模块、第二电源模块和第二天线。
9、在本专利技术一个较佳实施例中，所述rtk基站通过数据链将其和卫星通信获得的观测值和自身坐标信息一起传送给rtk流动站，rtk流动站综合自身与卫星通信获得的数据和rtk基站发来的数据完成差分计算，从而精确地计算出基准站与流动站的空间相对位置关系，完成差分校正，所述rtk基站覆盖半径30公里的rtk流动站达到瞬时厘米级定位，所述导航定位芯片采用双频的rtk模块。
10、在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤c中，wgs-84坐标的z值高程是指相对于wgs-84椭球的大地高，wgs-84椭球的长轴为6378137.000m，短轴为6356752.314m，扁率为高程是指正常高，因此在实际测量过程中就必须将wgs-84坐标体系的大地高转换为正常高，即海拔高，假定水面装置所在点位g点的正常高为h，大地高为hg，大地水准面高为n，则正常高与大地高的关系为：
11、h＝hg-ζ，
12、式子中ζ为似大地水准面与椭球面之间的高程差，也即正常高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述步骤a中，经纬高三维坐标是基于地心地固坐标系的坐标，地心地固坐标系以地心为原点(0,0,0)，Z轴与地轴平行指向北极点、X轴和Y轴构成的平面与赤道面重合，其中X轴指向本初子午线和赤道的交点，Y轴指向东经90°经线，假设导航定位芯片所在点为G，所处坐标为(x,y,z)，通过接收至少四颗卫星发送的导航电文和测距码，导航定位芯片可以解算出所处位置的初步坐标。
3.根据权利要求1所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述步骤b中，所述地面装置包括RTK基站、第一通信模块、第一电源模块和第一天线，所述水面装置包括导航定位芯片、RTK流动站、微处理器、第二通信模块、第二电源模块和第二天线。
4.根据权利要求3所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述RTK基站通过数据链将其和卫星通信获得的观测值和自身坐标信息一起传送给RTK流动站，RTK流
5.根据权利要求1所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述步骤c中，WGS-84坐标的z值高程是指相对于WGS-84椭球的大地高，WGS-84椭球的长轴为6378137.000m，短轴为6356752.314m，扁率为高程是指正常高，因此在实际测量过程中就必须将WGS-84坐标体系的大地高转换为正常高，即海拔高，假定水面装置所在点位G点的正常高为h，大地高为HG，大地水准面高为N，则正常高与大地高的关系为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述步骤a中，经纬高三维坐标是基于地心地固坐标系的坐标，地心地固坐标系以地心为原点(0,0,0)，z轴与地轴平行指向北极点、x轴和y轴构成的平面与赤道面重合，其中x轴指向本初子午线和赤道的交点，y轴指向东经90°经线，假设导航定位芯片所在点为g，所处坐标为(x,y,z)，通过接收至少四颗卫星发送的导航电文和测距码，导航定位芯片可以解算出所处位置的初步坐标。
3.根据权利要求1所述的基于差分实时高精度导航定位技术的水位测量方法，其特征在于，所述步骤b中，所述地面装置包括rtk基站、第一通信模块、第一电源模块和第一天线，所述水面装置包括导航定位芯片、rtk流动站、微处理器、第二通信模块、第二电源模块和第二天线。
4.根据权利要求3所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：康艳萍，王茂枚，张鹏，施江峰，姚斌，王秋华，司祥国，荀月奎，朱元元，冯俊，
申请(专利权)人：南京淼孚自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：
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