长安大学张勤获国家专利权
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龙图腾网获悉长安大学申请的专利一种形变监测数据处理方法及形变监测装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115235330B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210891747.5,技术领域涉及:G01B7/16;该发明授权一种形变监测数据处理方法及形变监测装置是由张勤;张懿恺;王利;黄观文;杜源;白正伟;舒宝;张静设计研发完成,并于2022-07-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种形变监测数据处理方法及形变监测装置在说明书摘要公布了:本发明公开了一种形变监测数据处理方法及形变监测装置,其中形变监测数据处理方法包括以下步骤:获取基准站与监测站对多颗卫星连续的GNSS观测值;根据GNSS观测值,在基准站与监测站之间做站间差分,得到基于伪距和载波相位的单差观测模型;将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分,构建双差观测模型;根据双差观测模型以及GNSS观测值,建立误差方程;对误差方程进行解算得到模糊度浮点解,之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解;求解双差观测模型,得到形变监测点的位置坐标信息。本发明能够有效的解决地质灾害突发情况下的高精度监测与形变监测数据的实时解算分析。
本发明授权一种形变监测数据处理方法及形变监测装置在权利要求书中公布了:1.一种形变监测数据处理方法,其特征在于,包括以下步骤: 获取基准站与监测站对多颗卫星连续的GNSS观测值; 根据GNSS观测值,在基准站与监测站之间做站间差分,得到基于伪距和载波相位的单差观测模型;将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分,构建双差观测模型; 根据双差观测模型以及GNSS观测值,建立误差方程; 对误差方程进行解算得到模糊度浮点解,之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解; 根据每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解求解双差观测模型,得到形变监测点的位置坐标信息; 所述获取基准站与监测站对多颗卫星的连续的GNSS观测值,包括以下步骤: 利用抛投式GNSS监测装置上的接收机获取所述基准站与监测站对多颗卫星的GNSS原始观测信息以及利用无线通讯网络获取RTCM格式的广播星历数据以及误差改正数据; 对所述GNSS原始观测信息进行解析得到GNSS观测值,所述观测值包括伪距、载波相位、多普勒、信噪比; 对所述RTCM格式的广播星历数据进行解码获得广播星历参数信息; 对所述GNSS观测值通过粗差探测后,并对GNSS观测值中含有噪声的观测值进行剔除或降权处理; 对所述GNSS观测值中的某颗卫星在某一历元的载波相位,利用卡尔曼滤波法进行周跳探测处理; 所述根据GNSS观测值,在基准站与监测站之间做站间差分,得到基于伪距和载波相位的单差观测模型,包括以下步骤: 设基准站b和监测站r同时观测j号卫星,则所述基准站和监测站上的伪距观测方程分别为: 1 所述基准站和监测站上的载波相位观测方程为: 2 其中为监测站r的伪距观测值;为基准站b的伪距观测值; 为j号卫星到监测站r的几何距离;为j号卫星到基准站b的几何距离; c表示光速; 为监测站r上的接收机的钟差;为基准站b上的接收机的钟差; 表示卫星钟差;、分别为j号卫星的电离层延迟误差和对流层延迟误差; 表示双差观测噪声误差; 为监测站r的载波相位观测值;为基准站b的载波相位观测值; 为j号卫星的载波波长;为j号卫星的整周模糊度; 在所述基准站和接收机站之间做站间差分,并设i号卫星为参考卫星,则所述基准站和监测站上的伪距单差观测方程为: 3 所述基准站和监测站上的载波相位单差观测方程为: 4 其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分伪距差分值; 为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分伪距差分值; 为基准站b与监测站r相对于i号卫星的站间差分载波相位差分值; 为基准站b与监测站r相对于j号卫星的站间差分载波相位差分值; 、分别为j号卫星和i号卫星的单差整周模糊度; 所述将单差观测模型在不同卫星之间做星间差分,构建双差观测模型,其计算公式分别为: 5 6 其中为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分伪距测量值;为基准站b与监测站r相对于i号卫星及j号卫星的星间差分载波相位测量值;为双差整周模糊度; 所述根据双差观测模型以及GNSS观测值,建立误差方程,包括: 设有n+1颗卫星,则误差方程的表达式为: 7 其中为伪距残差和载波相位残差的组合向量;,,,,,为分别对监测站坐标,,的一阶泰勒展开式;,,为监测站坐标,、、、为整周模糊度; 所述形变监测数据处理方法应用于一种形变监测装置,包括: 监测数据获取模块,用于获取基准站与监测站对多颗卫星的连续的GNSS观测值;监测数据获取模块包括GNSSMEMS监测模块、多传感器集成模块和无线通讯模块,在获取形变体的形变监测信息时,利用GNSSMEMS监测模块和多传感器集成模块获取监测信息,利用无线通讯模块实现将获取到的监测信息传输给监测终端; 双差观测模型建立模块,用于根据GNSS观测值,在基准站与监测站之间做站间差分,得到基于伪距和载波相位的单差观测模型,并在不同卫星之间做星间差分,构建双差观测模型; 误差方程建立模块,用于根据双差观测模型以及GNSS观测值,建立误差方程; 监测信息求解模块,用于对误差方程进行解算得到模糊度浮点解,之后利用LAMBDA算法求得每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解,并根据每颗卫星的宽巷模糊度固定解以及窄巷模糊度固定解求解双差观测模型,得到形变监测点的位置坐标信息; 监测设备集成装置,包括: 设备固定筒1,其顶部为开口且侧壁为镂空网形,所述监测数据获取模块通过固定扣件14固定在设备固定筒1内部; 流体缓冲层5,设在设备固定筒1的底部,其与设备固定筒1的底部固定连接; 外部圆筒15,套设在设备固定筒1上,其底部与流体缓冲层5固定连接; 所述集成装置的上部设有上层缓冲装置,所述上层缓冲装置包括: 四个减震弹簧2,分别沿设备固定筒1顶部圆周方向均匀分布,底部分别与设备固定筒1的顶部固定连接; 上部封装板3,设在四个减震弹簧2的上方,其底面与四个减震弹簧2固定连接; 缓冲防护件4,其包覆在设备固定筒1内部的监测数据获取模块上方,其由低密度缓冲材料构成; 所述集成装置的下部设有抛投稳固装置,其包括: 四个弹簧支架6,分别沿流体缓冲层5底部的圆周方向均匀分布,顶部分别与流体缓冲层5的底部固定连接;所述弹簧支架6的底部设有支撑脚针7; 四个弹簧压力支撑杆8,沿流体缓冲层5底部圆周方向倾斜分布,所述弹簧压力支撑杆8的一端与流体缓冲层5的底部中心固定连接,另一端与弹簧支架6固定连接; 所述形变监测装置还包括供电模块、电能转换模块和通讯模块; 所述供电模块包括: 锂电池9,通过固定扣件14固定在设备固定筒1内部; 柔性太阳能电池板10,其设在上部封装板3的上表面及外部圆筒15的外壁上,且与锂电池9电连接; 所述电能转换模块包括: 太阳能充放电控制器11,通过固定扣件14固定在设备固定筒1内部,其与锂电池9、柔性太阳能电池板10分别电连接; 所述通讯模块包括:蓝牙4G天线集成模块12、LoRa无线通讯设备13; 所述LoRa无线通讯设备13通过螺栓固定在设备固定筒1内部; 所述供电模块、电能转换模块、通讯模块的外部均套设有密封灌装袋; 所述监测数据获取模块、供电模块、电能转换模块、通讯模块的表面均设有三防漆。
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