本发明涉及卫星导航定位,具体涉及一种复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法。
背景技术:
1、随着全球导航卫星系统(gnss)精密定位技术的成熟,基于gnss技术的形变监测已经在桥梁、建筑、尾矿等领域得到成熟应用。但由于gnss技术在测量中易受地形和周围植被等反射引发的多路径效应影响,所以目前对于地形地貌较为复杂的滑坡形变监测还存在较大局限性,其监测精度不够高;其中多路径效应一直是制约gnss技术复杂环境监测应用的关键因素。
2、目前,有关监测环境多路径效应分析的数据源大多收集自开阔监测环境或仿真环境,而针对实际的地形地貌较为复杂环境下,gnss滑坡监测多路径效应的研究较少。
3、因此,现在亟需一种在地形地貌复杂的监测环境下对gnss滑坡监测多路径效应进行分析,对gnss形变监测数据进行处理的方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足,本发明提出一种复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,以克服现有技术中的不足。
2、本发明采用的技术方案如下:
3、第一方面,提供了一种复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,包括以下步骤:
4、分别构建基准站接收机与监测站两个接收机的双差伪距观测方程、双差载波相位观测方程;
5、采用双天线数据质量控制剔除复杂环境影响的异常观测数据,选取有效观测数据;
6、对基准站接收机与监测站两个接收机的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程采用泰勒级数展开,得到线性化观测方程;
7、对线性化观测方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数,待解算参数包括监测站两个接收机的位置坐标,基准站与监测站两个接收机的双差载波相位的模糊度值;
8、对待解算参数进行基线约束模糊度解算,得到约束条件下的模糊度整数解;
9、对约束条件下的模糊度整数解进行解算,得到监测站两个接收机的位置坐标。
10、进一步的,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,基准站接收机与监测站两个接收机的双差伪距观测方程如下:
11、
12、
13、在上式中,为a、b接收机的双差伪距观测值,为a、b接收机到卫星的双差距离,表示a、b接收机双差伪距的观测噪声;
14、为a、c接收机的双差伪距观测值,为a、c接收机到卫星的双差距离,表示a、c接收机双差伪距的观测噪声。
15、进一步的,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,基准站接收机与监测站两个接收机的双差载波相位观测方程如下:
16、
17、
18、在上式中,表示a、b接收机的双差载波相位观测值,为a、b接收机到卫星的双差距离,λg为载波波长,为载波的双差整周模糊度值,表示a、b接收机双差载波相位的观测噪声;
19、表示a、c接收机的双差载波相位观测值,为a、c接收机到卫星的双差距离,λg为载波波长,为载波的双差整周模糊度值,表示a、c接收机双差载波相位的观测噪声。
20、进一步的,采用双天线数据质量控制方法,剔除复杂环境影响的异常观测数据,采用以下方式进行计算:
21、
22、在上式中,为b、c接收机间差分模糊度,为b、c接收机间差分载波相位观测值,为b、c接收机站间单差矢量;
23、形成单差观测值探测周跳:
24、
25、在上式中,为周跳探测值,t1、t2为观测时间点。
26、进一步的,线性化观测方程,如下:
27、
28、
29、
30、
31、在上式中,为线性化的a、b接收机的双差伪距观测值,为线性化的a、b接收机的双差载波相位观测值,为接收机b的方向余弦,δyb,δyb,δzb为接收机b待解算参数;λg为载波波长,为载波的双差整周模糊度值,表示a、b接收机双差伪距的观测噪声,表示a、b接收机双差载波相位的观测噪声;
32、为线性化的a、c接收机的双差伪距观测值,为线性化的双差载波相位观测值,为接收机c的方向余弦,δxc,δyc,δzc为接收机c待解算参数;λg为载波波长,为载波的双差模糊度值,表示a、c接收机双差伪距的观测噪声,表示a、c接收机双差载波相位的观测噪声。
33、进一步的,对线性化观测方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数,卡尔曼滤波状态方程与过程方程如下:
34、xk=hkxk-1+wk-1
35、zk=akxk+vk
36、在上式中,xk为一步预测状态,hk为状态转移矩阵,为当前k-1历元的状态向量,wk-1为状态过程噪声;zk为伪距与载波相位观测值,ak为观测值的系数矩阵,vk为观测噪声;
37、基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,待解算的参数包括b、c接收机的位置坐标,a、b接收机的双差载波相位的模糊度值,a、c接收机的双差载波相位的模糊度值。
38、进一步的,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,对待解算参数进行基线约束模糊度解算,得到约束条件下的模糊度整数解,包括:
39、采用差分计算b、c接收机的模糊度值向量及b、c接收机模糊度的协方差
40、采用最小二乘降相关平差方法解算模糊度,获得最优n组模糊度解算结果
41、对于每组模糊度值,更新基线向量,得到固定解基线向量
42、将b、c接收机天线的基线长度作为约束观测值,约束选取对应的模糊度整数解。
43、进一步的,对约束条件下的模糊度整数解进行解算,得到监测站两个接收机b、c的位置坐标,包括:
44、获取a、b接收机间的模糊度及其方差协方差,如下:
45、
46、
47、在上式中,为a、b接收机的更新后的模糊度值向量,为a、b接收机的模糊度值向量,为a、c接收机的模糊度值向量,为b、c接收机固定的模糊度值;为a、b接收机更新后模糊度的方差协方差矩阵,为a、b接收机模糊度的协方差,为模糊度与模糊度的方差协方差矩阵,为为模糊度与模糊度的方差协方差阵;
48、采用最小二乘降相关平差方法解算模糊度,获得最优n组模糊度解算结果
49、
50、在上式中,z为整数模糊度候选矢量,为模糊度浮点解;为协方差矩阵;
51、更新基线向量,有:
52、
53、在上式中,为固定解基线向量,为浮点解基线向量,为基线向量与模糊度的协方差,为模糊度解算结果,为模糊度浮点解。
54、第二方面,提供了一种电子设备,包括:
55、一个或多个处理器;
56、存储装置,用于存储一个或多个程序;
57、当一个或多个程序被一个或多个处理器执行,使得一个或多个处理器实现第一方面提供的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法。。
58、由上述技术方案可知,本发明的有益技术效果如下:
59、通过监测站双天线实时选取复杂环境下有效观测值的信息,可以提高监测站坐标的估计精度,为地质形变监测提供了一种新的坐标数据处理方法。
1.一种复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,基准站接收机与监测站两个接收机的双差伪距观测方程如下:
3.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,基准站接收机与监测站两个接收机的双差载波相位观测方程如下:
4.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,采用双天线数据质量控制方法,剔除复杂环境影响的异常观测数据,采用以下方式进行计算:
5.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,所述线性化观测方程,如下:
6.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,对线性化观测方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数,所述卡尔曼滤波状态方程与过程方程如下:
7.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,基准站接收机为a,监测站两个接收机为b、c,对待解算参数进行基线约束模糊度解算,得到约束条件下的模糊度整数解,包括:
8.根据权利要求1所述的复杂地形地貌环境下gnss形变监测数据处理方法,其特征在于,对约束条件下的模糊度整数解进行解算,得到监测站两个接收机b、c的位置坐标,包括:
9.一种电子设备,其特征在于,包括: