【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及北斗卫星导航，尤其涉及一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法。
技术介绍
1、水闸是一种重要的水利设施，主要用于控制河流或水域的水位，防止洪水泛滥，水闸底板的不均匀沉降可能导致底板的变形或破坏，为了水闸的正常运行和安全性，实时监测底板的沉降情况，对于确保水闸的稳定性和安全性具有重要的意义。
2、传统的监测水闸底板不均匀沉降的方法有基准点测量法、底板沉降孔测量法、形变测量法等，但由于水闸所处地形条件的影响，传统方法在水闸底板不均匀沉降监测方面投入的人力和时间成本高，同时监测频率和范围受限、数据处理和分析困难，以及无法实现实时预警，因此亟需一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法来改变这一现状。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法。其优点在于使用北斗ⅲ进行水闸位置测量，通过连续监测水闸位置的变化，间接获取水闸的形变信息，具有测量精度高，监测速度快的优势，使得变形监测技术逐渐向自动化、数字化、网络化转变，提升变形监测技术水平。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
3、一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，包括以下步骤：
4、步骤一：系统设计和姿态角定义
5、以天线一为主天线，天线二、天线三和天线四为辅助天线，分别安装在水闸底板上方闸墩上，负责接收n颗北斗ⅲ卫星的m个历元的射频载波信号，n≥4，m≥
6、步骤二：解析射频载波信号
7、射频载波信号是通过安装在天线一附近的北斗ⅲ接收机，由接收机内北斗板卡模块分别解析四路北斗射频载波信号，得到n颗北斗ⅲ卫星的m个历元的载波相位卫星高度角η、卫星方位角p，并记为和
8、步骤三：以天线一和天线二为例，建立基线j的姿态角数学函数模型
9、通过解析出载波相位，计算载波相位单差函数；获得天线一和天线二在第k个历元时接收到的第i颗北斗ⅲ卫星的载波相位单差获得天线一和天线二在第k个历元时接收到的第j颗北斗ⅲ卫星的载波相位单差获得载波相位双差方程；
10、基线j12的姿态角数学评估函数；同理可得到基线j13、j14函数模型f(ψ2,ψ2)、f(σ1,σ2)；
11、步骤四：提出一种增强型麻雀搜索算法对姿态角数学评估函数进行求解，求解函数适应度最大值，即得到基线j(j12、j13、j14)的姿态角；
12、参数初始化：设置麻雀搜索算法的搜索空间为d(d＝1,2)维，存在n只麻雀，则第i只麻雀在d维搜索空间中的位置为xi＝[xi1,xi2,…,xid,…,xid],i＝1,2,…,n,xid表示i只麻雀在第d维的位置；第d维麻雀的位置变化范围[xd,min,xd,max]，麻雀搜索算法中安全阈值的设置为第1维为所述航向角θ1，则θ1∈[x1,min,x1,max]设置为[0°,360°]，设第2维为所述俯仰角θ2，则θ2∈[x2,min,x2,max]设置为[-90°,+90°]；最大迭代次数t；
13、麻雀分类设置为发现者-加入者-警戒者模型，种群中发现者的数量发现者占种群的20％，剩下的麻雀作为加入者，意识到危险的麻雀成为警戒者，占全部麻雀种群的比例20％；设置初始麻雀位置为：
14、
15、zd是混沌变量，产生混沌变量序列步骤如下：
16、首先随机产生(0，1)初值z0，记为i＝0；进行迭代产生zd序列，i自增1，nt是混沌序列中的粒子个数；如果迭代达到最大次数，程序运行停止，保存产生的z序列；
17、
18、对个体进行扰动以避免其过早陷入局部最优；
19、
20、式中，x′为需要进行混沌扰动的个体，xnew为产生的混沌扰动量，x′new为混沌扰动后的个体；
21、计算每只麻雀的适应度值为fi，选出当前最优的适应度fg和其对应的位置xbest，以及当前最差适应度fw和其对应位置xworst；
22、计算发现者和加入者数量，选出适应度为优的前20％的麻雀作为发现者，剩余的作为加入者，更新发现者的位置，更新加入者的位置；
23、
24、式中，t为当前迭代次数；t为最大的迭代次数，1≤t≤t；初始化迭代次数t＝1；q为服从标准正态分布的随机数；l为大小为1×d的矩阵，内部每个元素均为1；r2∈[0，1]为预警值，st∈[0.5，1]为安全值；
25、当r2＜st时，这意味着周围没有捕食者时，发现者进入广泛的搜索模式，引导种群获取更高的适应度；当r2≥st表示一些麻雀已经发现了捕食者，所有麻雀调整搜索策略，迅速向安全区域靠拢；
26、式中，xtworst为种群第t次迭代时麻雀在第d维的最差位置；为种群第t+1次迭代时麻雀在第d维的最优位置；当时，表明第i个加入者没有获得食物，处于饥饿状态，适应度较低，为获得更高的能量，需要飞到其他地方进行觅食；当时，第i个加入者将在当前最优位置xbest附近进行觅食；
27、从麻雀种群中选取占总数20％只麻雀作为侦察者，进行侦察预警，并更新位置；
28、
29、式中，γ为步长控制参数，是服从n(0，1)的正态分布随机数；rand[-1,1]为[-1,1]之间的一个随机数，表示麻雀移动的方向，同时也是步长控制参数；e为一个极小常数，以避免分母为0的情况出现；当fi＞fg时，表明该麻雀正处于种群的边缘，容易受到捕食者攻击；当fi＝fg时，表明该麻雀正处于种群中间，为避免被捕食者攻击，及时靠近其他麻雀来调整搜索策略；
30、在完成一次迭代后，重新计算每只麻雀的适应度fi，并且计算麻雀种群的平均适应度favg；
31、当fi＜favg时，表明出现“聚集”现象，进行高斯变异，如果比变异之前的个体更优，则用变异后的个体替代变异前的个体，否则保持原个体不变；
32、e(x)＝x(1+n(0,1))
33、式中，x为原来的参数值；n(0,1)表示满足正态分布的随机数,e(x)为高斯变异后的数值；
34、当fi≥favg时，表明出现“发散”趋势，对个体i进行混沌扰动，如果扰动后的个体性能更优，则用扰动后的个体替代扰动前的个体，否则保持原个体不变；；
35、根据麻雀种群当前的位置状态，更新整个种群所经历的最优位置xbest和其适应度fg；
36、判断算法运行本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤二中第i颗北斗Ⅲ卫星的载波相位单差的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤二中第j颗北斗Ⅲ卫星的载波相位单差的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤三中载波相位双差方程的计算公式为：
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤三中基线J12的姿态角数学评估函数的表达式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤五中水闸底板水平扭转角Δθ1的表达式为：Δθ1＝θ1-θ1(0)。
7.根据权利要求6所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤五中水闸底板水平倾斜角Δθ2的表达式为：Δθ2＝θ2-θ
8.根据权利要求7所述的一种基于北斗Ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤五中差值η的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤二中第i颗北斗ⅲ卫星的载波相位单差的表达式为：
3.根据权利要求2所述的一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤二中第j颗北斗ⅲ卫星的载波相位单差的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于北斗ⅲ姿态测量的水闸底板形变监测方法，其特征在于，所述步骤三中载波相位双差方程的计算公式为：
5.根据权利要求4所述的一种基于北斗ⅲ...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏娜，项敏敏，于洋，吴振昊，尹本桂，
申请(专利权)人：合肥星北智控科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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