[發明專利]一種基于GNSS的實時變形監測系統

在審

• 申請號: 201710079623.6
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106871776A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 范國澤;崔紅正;易玉丹
• 申請（專利權）人: 千尋位置網絡有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 上海市海華永泰律師事務所31302
• 代理人: 阮紅斌

技術領域

本發明涉及一種實時變形監測系統，尤其涉及一種基于GNSS的實時變形監測系統。

背景技術

全球衛星導航系統(Global Navigation Satellite System，GNSS)已廣泛應用于變形的監測，其基本原理是，利用終端接收來自衛星發射的電磁波信號確定終端位置，終端度量電磁波相位值可達到毫米級，所以可以采用GNSS定位技術確定毫米級的終端位置。但是厘米級網絡RTK技術由于其定位精度并不能滿足毫米級的形變監測應用場景，只能服務于亞分米級的形變實時監控中。而GAMIT、Bernese技術要依賴于IGS分析中心的精密星歷、精密鐘差、DCB、ERP等產品，而且如果要達到毫米級的精度，需要較長時間的觀測數據，不能做到形變的實時監測，只能用于事后分析與預測。

發明內容

針對上述問題，本發明提出一種基于GNSS的實時變形監測系統，包括：

數據監控、檢校、存儲、分發處理中心：接收實時回傳的GNSS的連續運行參考站集群與部署在監測對象上的所有監測點的GNSS的觀測數據，均勻地選取監測對象四周的基準站，并將其數據與監測數據下發給變形監測數據處理模塊，同時以30s的采樣間隔將觀測數據存儲；

變形監測數據處理模塊：接收數據監控、檢校、存儲、分發處理中心所發數據，并進行變形監測數據處理，并包含以下三個處理子模塊：

實時動態濾波厘米級形變預警模塊：參考多基線解算模式，并加入監測對象各監測站點的幾何關系，聯合同步濾波解算由基準站和監測站組成的獨立邊；對檢測對象厘米級的形變量進行實時預警；

近實時雙向濾波/整體平差亞厘米級形變預警模塊：按固定間隔時間對監測站坐標重新進行計算，固定間隔時間可以為6小時、4小時、2小時、1小時或30分鐘，實現對監測對象亞厘米級的點位計算精度；

精密后處理+時間序列分析毫米級形變分析與預測模塊：以天(24小時)為維度進行精密后處理平差解算實現毫米級的點位計算精度；對所有模塊得到的監測站坐標進行小波降噪和時間序列分析，提取形變量，并進行形變預測。

實時動態濾波厘米級形變預警模塊還包括如下功能：對各基線的模糊度可以加入閉合差檢核；加入由NRTK生成的局域電離層、對流層產品，對基線解算中對流層、電離層參數加入約束；根據監測對象部署的監測站點的相對關系，對監測站坐標加入幾何約束條件。

近實時雙向濾波/整體平差亞厘米級形變預警模塊還包括如下功能：以采樣頻率為30s的采樣間隔，對觀測數據進行重采樣，并將誤差方程存儲在基線處理模塊的變量中；根據實時動態濾波厘米級形變預警模塊得到的監測站坐標對監測站坐標進行約束，間隔固定時間進行雙向濾波，并與整體平差的結果互相檢核；加入監測站幾何關系、局域增強電離層、對流產品約束；根據應用場景對精度和更新速度的要求，選擇雙向濾波、整體平差計算時間間隔。

精密后處理+時間序列分析毫米級形變分析與預測模塊還包括如下功能：采用IGS分析中心的鐘差、軌道等產品，提高基線解算中各個影響源改正項的精度，基于實時動態濾波厘米級形變預警模塊和近實時雙向濾波/整體平差亞厘米級形變預警模塊得到的監測站坐標信息對基線解算中坐標進行先驗精度的約束；對所有模塊得到的監測站坐標進行小波降噪，進一步提升監測站坐標的精度，并對其進行時間序列分析與建模，提取形變量，并進行形變預測。

使用NRTK服務端處理模塊生成的局域增強大氣產品對各個模塊的數據處理進行增強。

本發明技術方案實現的有益效果：

本發明融合現有技術的優點并分別改進，實現實時、近實時、后處理，精度逐級提升的形變預警與預測，提出多種基線濾波與平差方法的融合方案，從而精度逐級提升，進行厘米級形變量的實時預警，以及毫米級位移的延時更新與形變趨勢預測；在多基線解算中，加入了由網絡RTK服務端生成的局域電離層、對流層產品的約束。

附圖說明

圖1是本發明一種基于GNSS的實時變形監測系統的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發明，本發明實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制本發明的保護范圍。

本發明的實施方式公開了一種基于GNSS的實時變形監測系統，如圖1所示該系統包括：