[發明專利]GNSS接收機陣列及基于GNSS接收機陣列的高精度變形監測方法

有效

• 申請號: 201810401952.2
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108613621B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王磊;陳銳志;陳亮;申麗麗
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01S19/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明提供了GNSS接收機陣列及基于GNSS接收機陣列的高精度變形監測方法，本發明將若干GNSS天線安裝于一剛體支架上，剛體支架固定于監測點處，每個GNSS天線連接一GNSS接收機；根據多個GNSS天線相位中心之間的幾何位置關系，將多個GNSS接收機的觀測值歸算至一個GNSS天線處，形成一虛擬的GNSS接收機，以提高可觀測的GNSS觀測值數量；將虛擬GNSS接收機的所有可用觀測值聯合解算變形量，可有效地制觀測噪聲和多路徑的影響，且提高GNSS形變監測精度和可靠性。

技術領域

本發明屬于測繪領域和變形監測領域，尤其涉及GNSS接收機陣列及基于GNSS接收機陣列的高精度變形監測方法。

背景技術

目前，GNSS接收機進行高精度變形監測技術能夠全天候、全時段、實時地獲取指定點高采樣率、高精度的變形量，因而得到了廣泛的應用，典型的應用包括橋梁動態監測、大壩變形監測、邊坡監測、基坑監測、高層建筑物變形監測等多個變形監測領域。與其他變形監測手段相比，GNSS變形監測具有成本低、精度高、布設方便、可連續監測等特點。由于GNSS監測點通常位移量很小，并且監測精度達到毫米級別，通常主要利用GNSS載波相位觀測值計算變形量。

目前主流的GNSS系統，如GPS、Beidou、GLONASS、Galileo、QZSS等測距信號集中在L波段，對應的載波相位波長為20cm左右。接收機內部相位鎖定環路的跟蹤精度可達1/100波長，即理想條件下載波相位的觀測精度可達2mm左右。然而受到多路徑、大氣折射、熱噪聲等多個因素的影響，實際測量得到的載波相位精度、特別是低高度角條件下，往往低于2mm，甚至可達1cm-2cm。受到GNSS載波相位觀測精度的制約，相應地GNSS變形監測系統的平面位移監測精度約為3mm-5mm。對于監測精度要求更高的應用，如提取微弱的地震信號、分析高層建筑物的風振特性、高速鐵路路基沉降、橋梁結構的負荷變形等變形量在1mm量級的變形監測需求，現有的GNSS變形監測技術難以實現，其原因主要是受到接收機環路跟蹤精度、多路徑影響等客觀限制，監測精度難以進一步提升。

發明內容

為了提高GNSS形變監測精度，擴展高精度GNSS形變監測的應用范圍，本發明提出GNSS接收機陣列及基于GNSS接收機陣列的高精度變形監測方法。

一種GNSS接收機陣列，包括若干GNSS天線、與若干GNSS天線一一對應的若干GNSS接收機、以及一剛體支架；若干GNSS天線均固定于剛體支架上；各GNSS天線分別與其對應的GNSS接收機信號連接；若干GNSS接收機之間精密時間同步。

作為優選，若干GNSS天線位置的布局為：以一GNSS天線為主天線，其他GNSS天線關于主天線對稱布設。

進一步的，各GNSS天線和各GNSS接收機間的連接線纜長度相同。

進一步的，若干GNSS接收機共用一共源的外部晶振、或分別采用各自的內部晶振。

進一步的，當若干GNSS接收機共用一共源的外部晶振時，各GNSS接收機和外部晶振間的連接線纜長度相同。

另一種GNSS接收機陣列，包括一GNSS天線、若干GNSS接收機、以及一功分器；一GNSS天線通過一功分器分別連接若干GNSS接收機；若干GNSS接收機之間精密時間同步。

一種基于GNSS接收機陣列的高精度變形監測方法，所述GNSS接收機陣列為一種GNSS接收機陣列；所述高精度變形監測方法，至少包括：

將剛體支架固定于監測點；

若干GNSS接收機根據各自的觀測值，分別獨立提取變形量；

對各獨立提取的變形量進行加權平均，獲得最終的變形量。