【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水上沉桩工程打桩船定位传感器设备仪器数据实时监测，特别涉及一种同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统。
技术介绍
1、在水上沉桩施工过程中，打桩船多采用三台gnss接收机定位设备仪器、两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置，测定船体的位置和姿态，三种类型传感器设备仪器产生了三种不同结构、不同频率的数据，由于施工定位过程中不同因素影响，三种传感器设备仪器都存在各自的异常值或异常时段情况，该异常值或异常时段由于信号的缺少、弱强度或反射以及环境等因素影响而产生。就gnss接收机定位设备仪器而言，这种情况与gnss跟踪器和gnss卫星之间的视线缺失有关，受大气效用和卫星遮挡等影响，设备仪器受到干扰。测倾仪传感器测量装置和测倾仪传感器测量装置大多受环境因素、打桩船桩架或船体震动的影响，导致测量数据传输不稳定或数据错误，干扰严重时使得设备仪器失效或损坏。尽管现有打桩系统建立了多个桩体定位方式的备选方案用来解决单个或多个传感器设备仪器的非正常工作问题，但仍缺少对各传感器设备仪器信号的预处理，缺少对各传感器设备仪器运行状态的评价和监测，设备仪器实时数据的可靠性无法保证。同时现有定位系统缺少对不同定位方式的权重比对分析，系统本身无法自适应根据不同传感器设备仪器组合组建不同的定位方案，量化沉桩定位的精度及可靠性。
2、近年来，随着人工智能等理论的迅速发展，已有众多数学模型应用到了数据溯源分析中，因此针对领域中存在的问题，在沉桩施工过程中，通过软件系统与硬件设备采用串口通讯方式实现信息交互控制，系统中
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，基于多源高频率数据溯源分析的识别方法，主要解决水上沉桩施工过程中打桩船上各传感器设备仪器自身状态无法监测、传感器定位设备仪器产生的异常数据和异常时段的无法识别、不同定位方式间无法进行数据间相互校核，量化沉桩定位施工精度。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的方案是：
3、一种提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，包含系统与传感器信息交互与控制子系统、传感器运行状态监测预警子系统、异常数据及异常时段识别子系统、传感器运行状态实时显示子系统、定位方式转换子系统。
4、所述的系统与传感器信息交互与控制子系统运行于电脑终端之中，包含系统与三台gnss接收机定位设备仪器，两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置间信息交互与控制。
5、所述的传感器运行状态监测预警子系统运行于电脑终端之中，包含三台gnss接收机定位设备仪器，两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置，各传感器运行状态监测。
6、所述的异常数据及异常时段识别子系统运行于电脑终端，包含三台gnss接收机定位设备仪器，两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置，其三种类型仪器产生的三种不同结构、不同频率数据存在的异常值或长时间异常运行进行快速识别，有效解决高频沉桩监控数据的存在异常数据问题。
7、所述的传感器运行状态实时显示子系统运行于电脑终端，包含三台gnss接收机定位设备仪器，两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置，通过上述传感器运行状态实时监测预警子系统得到各个传感器运行状态，于用户界面中实时显示。
8、所述的定位方式转换子系统运行于电脑终端，通过对三种类型仪器组合，根据这些同质和异构的数据对桩体定位形成不同的定位模式，避免单个设备的损坏，影响沉桩施工。
9、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用串口通讯与传感器设备进行数据交互，应用多线程技术，将不同功能模块分配不同线程执行，以避免堵塞主线程。
10、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用字符串处理函数、字节操作函数和结构体等，按照各传感器特定的数据格式进行封装，并解析接收到的实时数据，进行数据处理。
11、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的传感器运行状态监测预警子系统，针对传感器无数据或连接信号不稳定等情况，系统中加入错误处理和异常处理机制，提高程序的稳定性和可靠性。
12、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的异常数据及异常时段识别子系统，采用多源高频数据溯源分析的异常识别方法，用以分析沉桩定位施工过程中不同传感器数据来源的高频率监测。
13、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于结合集合经验模态分解和长短期记忆神经网络，采用3σ原则建立的一种异常数据及异常时段识别的方法。
14、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的异常数据及异常时段识别子系统，通过对异常识别中的多个超参数，利用贝叶斯优化不断采样，获得最优超参数组合。
15、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的异常数据及异常时段识别子系统，引入均方根误差(root meansquare error,rmse)、平均绝对误差(mean absolute error,mae)和确定系数(r2)，定量衡量多源高频数据溯源分析的异常识别方法的准确性。
16、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的传感器运行状态实时显示子系统，包含三台gnss接收机定位设备仪器解算状态、卫星数及差分延迟，两台测倾仪传感器测量装置与两台免棱镜测距仪测量装置串口状态信息提示预警。
17、作为进一步优化，所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合方法及系统，其特征在于所述的定位方式转换子系统，通过对同质和异构传感器状态监测，沉桩定位时可采用不同的设备组合，包含采用打桩船三台gnss接收机定位设备仪器、两台测倾仪传感器测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，包括：系统与传感器信息交互与控制子系统、传感器运行状态监测预警子系统、异常数据及异常时段识别子系统、传感器运行状态实时显示子系统、定位方式转换子系统；
2.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用串口通讯与传感器设备进行数据交互，应用多线程技术，将不同功能模块分配不同线程执行，以避免堵塞主线程。
3.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用字符串处理函数、字节操作函数和结构体，按照各传感器特定的数据格式进行封装，并解析接收到的实时数据，进行数据处理。
4.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的传感器运行状态监测预警子系统，针对传感器无数据或连接信号不稳定的情况，系统中加入错误处理和异常处理机制，提高程序的稳定性和可靠性。
5.如权利要求1所述的提高同质和异
6.如权利要求5所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，结合集合经验模态分解和长短期记忆神经网络，采用3"原则建立的一种异常数据及异常时段识别的方法。
7.如权利要求5所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的异常数据及异常时段识别子系统，通过对异常识别中的多个超参数，利用贝叶斯优化获取最优超参数组合。
8.如权利要求5所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的异常数据及异常时段识别子系统，引入均方根误差、平均绝对误差和确定系数，定量衡量多源高频数据溯源分析的异常识别方法的准确性。
9.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的传感器运行状态实时显示子系统，包括三台GNSS接收机定位设备仪器解算状态、卫星数及差分延迟，两台测倾仪传感器测量装置与两台免棱镜测距仪测量装置串口状态信息提示预警。
10.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的定位方式转换子系统，通过对同质和异构传感器状态监测，沉桩定位时可采用不同的设备组合，包括采用打桩船三台GNSS接收机定位设备仪器、两台测倾仪传感器测量装置以及两台免棱镜测距仪测量装置，或者采用三台GNSS接收机定位设备仪器、两台测倾仪传感器测量装置，或者采用三台GNSS接收机定位设备仪器、两台免棱镜测距仪测量装置，或者采用两台三台GNSS接收机定位设备仪器、一台测倾仪传感器测量装置的不同组合的定位方式，数据间可相互校核，根据不同定位方式使用的仪器状态赋予不同权重，量化沉桩定位施工的精度，提高测量定位的可靠性。
...【技术特征摘要】
1.一种提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，包括：系统与传感器信息交互与控制子系统、传感器运行状态监测预警子系统、异常数据及异常时段识别子系统、传感器运行状态实时显示子系统、定位方式转换子系统；
2.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用串口通讯与传感器设备进行数据交互，应用多线程技术，将不同功能模块分配不同线程执行，以避免堵塞主线程。
3.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的系统与传感器信息交互与控制子系统使用字符串处理函数、字节操作函数和结构体，按照各传感器特定的数据格式进行封装，并解析接收到的实时数据，进行数据处理。
4.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的传感器运行状态监测预警子系统，针对传感器无数据或连接信号不稳定的情况，系统中加入错误处理和异常处理机制，提高程序的稳定性和可靠性。
5.如权利要求1所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，所述的异常数据及异常时段识别子系统，采用多源高频数据溯源分析的异常识别方法，用以分析沉桩定位施工过程中不同传感器数据来源的高频率监测。
6.如权利要求5所述的提高同质和异构传感器状态监测可靠性的信息融合系统，其特征在于，结合集合经验模态分解和长短期记忆神经网络，采用3"原则建立的一种异...
【专利技术属性】
技术研发人员：田会静，刘世远，胡保安，朱文泉，李素江，张世谦，王华原，王铮，赵建豪，李桐林，明亮，牛富渊，
申请(专利权)人：中交天津生态环保设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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