水位高度测量方法、系统、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种水位高度测量方法、系统、装置及存储介质，涉及工程测量技术领域。本申请通过定位解算得到观测站位置和卫星的解算数据，再通过计算第一菲涅尔带选择合适的卫星的解算数据，利用相应的解算数据中残差序列进行反演得到水位高度。本申请利用定位解算后的残差序列去除与定位位置信息相关的电离层和对流层延迟、潮汐等误差影响，验后残差序列中剩余有经水面的反射信号，能够较为准确地实现水位高度测量。水位高度测量。水位高度测量。

【技术实现步骤摘要】
水位高度测量方法、系统、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及工程测量
，尤其涉及一种水位高度测量方法、系统、装置及存储介质。

技术介绍

[0002]目前，在基于GNSS
‑
R技术(GNSS Reflectometry，全球导航卫星系统遥感技术)的水库水位高度反演应用中，主要使用的观测值有GNSS的信噪比观测值(Signal
‑
to
‑
Noise ratio,SNR)、双频载波相位组合观测值和多频载波相位组合观测值。虽然，基于SNR观测值的水位反演技术已证实可以应用于水库的水位高度反演，但并不是所有的RINEX格式原始观测文件均将SNR作为观测值输出，很多历史数据无法用于水库的水位高度反演，水位测量精度差。基于双频载波相位组合观测值方法由于受到电离层误差的影响，反演效果较差。基于多频载波相位组合观测值的水位反演方法需要多个频率支持，不适用于历史数据的处理，进而难以实现水位测量。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种水位高度测量方法、系统、装置及存储介质，能够提高基于GNSS水位高度测量的准确性。
[0004]一方面，本专利技术实施例提供了一种水位高度测量方法，包括以下步骤：
[0005]通过观测系统获取全球导航卫星系统的多个卫星观测数据；
[0006]根据多个所述卫星观测数据采用定位算法确定所述观测系统中的观测站位置和多个卫星的解算数据，其中，所述解算数据包括卫星位置和残差序列；
[0007]获取观测站与被测水面的位置关系；
[0008]根据所述观测站位置、所述位置关系和多个所述卫星位置选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据；
[0009]根据选取出的所述解算数据中的残差序列确定功率谱序列；
[0010]根据所述功率谱序列的波峰频率确定水位高度。
[0011]根据本专利技术一些实施例，所述卫星位置包括高度角序列和方位角序列，所述根据所述位置关系和多个所述卫星位置选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据包括以下步骤：
[0012]针对每一个卫星，选取所述高度角序列中高度角在预设区间对应的方位角作为第一待处理数据，根据多个所述第一待处理数据的方位角确定方位角平均值，根据所述方位角平均值和预设高度角确定卫星的第一菲涅尔带；
[0013]根据所述观测站位置和所述位置关系选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据。
[0014]根据本专利技术一些实施例，所述第一菲涅尔带表示为：
[0015][0016]其中，表示方位角平均值，参数a、参数b、参数R通过以下方式计算：
[0017][0018]其中，λ为卫星观测数据的波长，H为预设的观测站接收机天线距水面的第一垂直距离，e为预设高度角。
[0019]根据本专利技术一些实施例，所述根据选取出的所述解算数据中的残差序列确定功率谱序列包括以下步骤：
[0020]截取所述高度角序列中高度角在预设区间对应的残差项作为第二待处理数据；
[0021]将截取出的所述第二待处理数据按照对应的高度角升序顺序进行排列；
[0022]剔除高度角重复的对应第二待处理数据，得到新的残差序列；
[0023]根据新的残差序列确定功率谱序列。
[0024]根据本专利技术一些实施例，所述功率谱序列通过以下公式确定：
[0025][0026]其中，P
N
(ω)表示功率谱序列，t为时间，T为周期，τ为时间偏移量，新的残差序列在时间点t
i
(i＝1,...,N)处的值为h(t)＝h
i
，表示每一个角频率ω和时间偏移量τ对应的平均值，σ2表示每一个角频率ω和时间偏移量τ对应的方差。
[0027]根据本专利技术一些实施例，所述根据所述功率谱序列的波峰频率确定水位高度包括以下步骤：
[0028]确定所述功率谱序列中波峰频率对应的功率谱值；
[0029]选取位于预设功率区间的所述功率谱值作为第三候选数据，并根据多个所述第三候选数据确定功率谱平均值；
[0030]根据所述功率谱平均值确定功率阈值；
[0031]确定数值最大的所述第三候选数据大于所述功率阈值；
[0032]根据数值最大的所述第三候选数据对应的波峰频率确定水位高度。
[0033]根据本专利技术一些实施例，所述根据数值最大的所述第三候选数据对应的波峰频率确定水位高度包括以下步骤：
[0034]根据数值最大的所述第三候选数据对应的波峰频率确定实际的观测站接收机天线距水面的第二垂直距离；
[0035]根据所述第二垂直距离和观测站的高程确定水位高度。
[0036]另一方面，本专利技术实施例还提供一种水位高度测量系统，包括：
[0037]第一模块，用于通过观测系统获取全球导航卫星系统的多个卫星观测数据；
[0038]第二模块，用于根据多个所述卫星观测数据采用定位算法确定所述观测系统中的观测站位置和多个卫星的解算数据，其中，所述解算数据包括卫星位置和残差序列；
[0039]第三模块，用于获取观测站与被测水面的位置关系；
[0040]第四模块，用于根据所述观测站位置、所述位置关系和多个所述卫星位置选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据；
[0041]第五模块，用于根据选取出的所述解算数据中的残差序列确定功率谱序列；
[0042]第六模块，用于根据所述功率谱序列的波峰频率确定水位高度。
[0043]另一方面，本专利技术实施例还提供一种水位高度测量装置，包括：
[0044]至少一个处理器；
[0045]至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
[0046]当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得至少一个所述处理器实现如前面所述的水位高度测量方法。
[0047]另一方面，本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如前面所述的水位高度测量方法。
[0048]本专利技术上述的技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本申请通过定位解算得到观测站位置和卫星的解算数据，再通过计算第一菲涅尔带选择合适的卫星的解算数据，利用相应的解算数据中残差序列进行反演得到水位高度。本申请利用定位解算后的残差序列去除与定位位置信息相关的电离层和对流层延迟、潮汐等误差影响，验后残差序列中剩余有经水面的反射信号，能够较为准确地实现水位高度测量。
附图说明
[0049]图1是本专利技术实施例提供的水位高度测量方法流程图；
[0050]图2是本专利技术实施例提供的水位高度测量系统示意图；
[0051]图3是本专利技术实施例提供的水位高度测量装置示意图；
[0052]图4是本专利技术实施例的提供的水库观测站和监测站分布示意图；
[0053]图5是本专利技术实施例中提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水位高度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：通过观测系统获取全球导航卫星系统的多个卫星观测数据；根据多个所述卫星观测数据采用定位算法确定所述观测系统中的观测站位置和多个卫星的解算数据，其中，所述解算数据包括卫星位置和残差序列；获取观测站与被测水面的位置关系；根据所述观测站位置、所述位置关系和多个所述卫星位置选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据；根据选取出的所述解算数据中的残差序列确定功率谱序列；根据所述功率谱序列的波峰频率确定水位高度。2.根据权利要求1所述的水位高度测量方法，其特征在于，所述卫星位置包括高度角序列和方位角序列，所述根据所述位置关系和多个所述卫星位置选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据包括以下步骤：针对每一个卫星，选取所述高度角序列中高度角在预设区间对应的方位角作为第一待处理数据，根据多个所述第一待处理数据的方位角确定方位角平均值，根据所述方位角平均值和预设高度角确定卫星的第一菲涅尔带；根据所述观测站位置和所述位置关系选取第一菲涅尔带位于水面的卫星的解算数据。3.根据权利要求2所述的水位高度测量方法，其特征在于，所述第一菲涅尔带表示为：其中，表示方位角平均值，参数a、参数b、参数R通过以下方式计算：其中，λ为卫星观测数据的波长，H为预设的观测站接收机天线距水面的第一垂直距离，e为预设高度角。4.根据权利要求3所述的水位高度测量方法，其特征在于，所述根据选取出的所述解算数据中的残差序列确定功率谱序列包括以下步骤：截取所述高度角序列中高度角在预设区间对应的残差项作为第二待处理数据；将截取出的所述第二待处理数据按照对应的高度角升序顺序进行排列；剔除高度角重复的对应第二待处理数据，得到新的残差序列；
根据新的残差序列确定功率谱序列。5.根据权利要求4所述的水位高度测量方法，其特征在于，所述功率谱序列通过以下公式确定：其中，P
N
(ω)表示功率谱序列，t为时间，T为周期，τ为时间偏移量，新的残差序列在时间点t
i
(i＝1,...,N...

【专利技术属性】
技术研发人员：席瑞杰，徐东升，秦月，范小春，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：