[發(fā)明專利]加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010434478.0 | 申請日： | 2020-05-21 |
| 公開（公告）號： | CN111735380A | 公開（公告）日： | 2020-10-02 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張秋昭;高興旺;張書畢;鄭南山 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國礦業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | G01B7/16 | 分類號： | G01B7/16 |
| 代理公司： | 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200 | 代理人： | 湯金燕 |
| 地址： | 221116 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 加速度計 輔助 gnss 實時 提取 鐵橋 動態(tài) 撓度 方法 | ||
1.一種加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，包括如下步驟：
S10，通過高鐵大橋上設(shè)置的GNSS接收機采集GNSS偽距觀測值、載波相位觀測值和多普勒觀測值；利用加速度計傳感器采集加速度觀測值；
S20，根據(jù)所述GNSS偽距觀測值、載波相位觀測值計算撓度位移序列；
S30，獲取每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度，根據(jù)每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度計算每個廣播衛(wèi)星的重復(fù)周期相對于重復(fù)周期整天數(shù)的時間偏移量；
S40，構(gòu)建雙差殘差序列，基于零均值假設(shè)，利用雙差殘差重構(gòu)單差殘差序列；
S50，采用卡爾曼濾波-RTSS模型，提取單差殘差序列中的多路徑誤差模型，根據(jù)計算的時間偏移量，對二期GNSS監(jiān)測數(shù)據(jù)進行多路徑誤差改正，得到GNSS位移序列；
S60，通過對重構(gòu)加速度位移序列和GNSS位移序列進行相關(guān)性分析，提取GNSS位移序列中的低頻位移序列分量，將低頻位移分量和加速度位移進行重構(gòu)，得到整體動態(tài)位移序列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，所述根據(jù)所述GNSS偽距觀測值、載波相位觀測值計算撓度位移序列包括：
將所述GNSS偽距觀測值和載波相位觀測值代入雙差觀測模型計算撓度位移序列；所述雙差觀測模型包括：
其中，表示雙差因子，P表示偽距觀測值，φ表示載波相位觀測值，下標(biāo)b表示基準站，下標(biāo)r表示監(jiān)測站，上標(biāo)i表示參考衛(wèi)星編號，上標(biāo)j表示除了參考衛(wèi)星之外的衛(wèi)星編號，ρ表示衛(wèi)星到接收機的距離，λ表示載波相位觀測值波長，N表示整周模糊度參數(shù)，εp表示偽距觀測值觀測噪聲，具備高斯白噪聲特性，εφ為載波相位觀測值噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，所述獲取每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度，根據(jù)每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度計算每個廣播衛(wèi)星的重復(fù)周期相對于重復(fù)周期整天數(shù)的時間偏移量包括：
根據(jù)每個廣播衛(wèi)星對應(yīng)的衛(wèi)星角速度改正值，根據(jù)每個廣播衛(wèi)星對應(yīng)的衛(wèi)星角速度改正值計算每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度；所述廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度為：其中，GM表示地心引力常數(shù)，Δn表示為衛(wèi)星角速度改正值，a表示衛(wèi)星軌道長半軸的平方；
將每個廣播衛(wèi)星歷播發(fā)時刻的衛(wèi)星角速度代入偏移量計算公式計算相應(yīng)廣播衛(wèi)星重復(fù)周期相對于重復(fù)周期整天數(shù)的時間偏移量；所述偏移量計算公式包括：
其中，ΔT表示廣播衛(wèi)星重復(fù)周期相對于重復(fù)周期整天數(shù)的時間偏移量，d表示重復(fù)周期包括的整天數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，所述單差殘差序列包括：
其中，表示第i個參考衛(wèi)星的單差殘差向量，表示第i個參考衛(wèi)星的雙差殘差向量，wi表示第i個參考衛(wèi)星和接收機單差殘差向量之間的系數(shù)權(quán)；i為大于等于1且小于等于n之間的整數(shù)，n為參考衛(wèi)星的總數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，所述采用卡爾曼濾波-RTSS模型，提取單差殘差序列中的多路徑誤差模型，根據(jù)計算的時間偏移量，對二期GNSS監(jiān)測數(shù)據(jù)進行多路徑誤差改正，得到GNSS位移序列包括：
將多路徑誤差時間序列MPk作為狀態(tài)參數(shù)，單差殘差時間序列作為觀測量，確定卡爾曼濾波觀測方程和卡爾曼濾波狀態(tài)方程；
針對所述卡爾曼濾波觀測方程和卡爾曼濾波狀態(tài)方程逐步濾波，在完成第k步濾波后，對多路徑誤差時間序列進行平滑，得到平滑后的狀態(tài)相量；
根據(jù)平滑后的狀態(tài)相量計算的每個參考衛(wèi)星對應(yīng)的時間偏移量ΔT，將對應(yīng)衛(wèi)星多路徑誤差序列進行時間改正得到MP′(t)，對撓度位移序列進行多路徑模型改正，得到GNSS位移序列X(t)gnss。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加速度計輔助GNSS實時提取高鐵橋梁動態(tài)撓度的方法，其特征在于，所述通過對重構(gòu)加速度位移序列和GNSS位移序列進行相關(guān)性分析，提取GNSS位移序列中的低頻位移序列分量，將低頻位移分量和加速度位移進行重構(gòu)，得到整體動態(tài)位移序列包括：
根據(jù)加速度觀測值序列ak,重構(gòu)位移序列sk；
將GNSS位移序列和加速度重構(gòu)后的位移序列進行相關(guān)性分析；
對低頻位移序列S(ta)low進行插值，得到整體動態(tài)位移序列。
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