【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种安全监测算法的改进，属于卫星定位领域，尤其涉及一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法。
技术介绍
1、传统形变监测（即安全监测）的双差观测模型因其结构相对简单，可有效的消除卫星端和接收机端相关的误差影响（钟差、硬件延迟）；削弱大气延迟误差（电离层延迟、对流层延迟）和卫星轨道等的影响；并保留了双差模糊度的整数特性，而被广泛应用于实时精密定位中，然而，对于安全监测一般处于复杂观测环境，例如在典型大坝变形监测的观测条件下，在典型大坝变形监测的观测条件下，由于受到周围山体的遮挡，各监测点只能观测到部分高度角和方位角内的卫星，给高精度变形监测造成了极为不利的影响，而站点所处的区域空间大气相关性较强，大高差所对应的垂直梯度的气象条件存在非平稳特性，这也导致对流层延迟差异显著，基准点和监测点之间的共视卫星数量受到限制，大坝形变量的测量受到很大的影响，而且对于大高差导致的大气延迟影响在双差模型中也无法被充分消除，无法实现高精度的复杂场景安全监测。
2、申请号为cn202110394787.4，申请日为2021年4月13日的中国专利申请揭示了一种适用于高精度形变监测的北斗/gnss网络rtk算法，涉及形变监测
，其实现过程为：将监测端和gnss连续运行参考站数据回传至服务端，服务端依据参考站位置划分区域子网；构建参考站gnss观测方程，固定参考站网中所有基线的双差模糊度，提取gnss参考站基线的斜路径电离层和天顶对流层延迟信息；服务端根据监测站位置选择合适的参考站子网以及主参考站，并内插得到主参考站和监测
3、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利申请的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在复杂场景下无法进行高精度安全监测的问题，提供了一种复杂场景下可以进行高精度安全监测的基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法。
2、为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，所述基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法包括以下步骤：
3、步骤一、先获取监测点的卫星观测数据以及基准站坐标，再对观测数据进行预处理以及完好性检测，并剔除异常的观测数据，然后利用剩余的正常观测值从非差模型出发构建站间单差的北斗基线解算模型；
4、步骤二、对上述站间单差的北斗基线解算模型附加电离层伪观测值、单差对流层延迟信息构建大气层约束基线解算模型；
5、步骤三、先通过上述大气层约束信息的基线解算模型进行基线解算，得到基线解算值以及其方差-协方差阵，再根据方差-协方差阵构建平差解算随机模型；
6、步骤四、先对基线解算数据进行质量控制，然后构建无偏差的大气层约束基线解算模型，再对无偏差的大气层约束基线解算模型进行部分模糊度固定参数估计，获得对应的基线向量；
7、步骤五、对基线解算的基线向量进行质量评估，若合格，则进行步骤六，若不合格，则返回至步骤四中重新开始，直到合格为止；
8、步骤六、先将合格的基线向量代入到网平差解算函数模型中，构建三维无约束平差解算模型，然后将基准站坐标代入到三维无约束平差解算模型中进行三维无约束平差解算，得到三维无约束平差解算结果；
9、步骤七、对三维无约束平差解算结果进行检验，若检验合格，将合格的三维坐标结合方差-协方差阵转换到二维平面坐标系中；对检验不合格，依次进行粗差探测、剔除，对剔除后的结果进行三维无约束平差，得到平差后的三维坐标，然后将平差后的三维坐标结合方差-协方差阵转换到二维平面坐标系中，对二维平面坐标系进行二维约束平差解算，得到二维约束平差解算结果；
10、步骤八、对二维约束平差解算结果进行检验，若检验合格，则该二维约束平差解算结果即为监测点的坐标信息，则结束全过程；若检验不合格，则先删除误差较大的二维基线观测值，再将剩下的基线观测值再次进行二维约束平差解算，然后对新的二维约束平差解算结果再次进行检验，依次循环，直至检验合格，以获得监测点的坐标信息，并结束全过程。
11、所述结合非差模型构建站间单差的北斗基线解算模型具体为：假设下标和分别表示流动站和基准站，可得站间单差北斗观测方程为：；其中，表示历元编号，分别表示gnss伪距和载波相位站间差分观测值减去卫星到接收机间的几何距离的站间差分值，表示数学期望；表示卫星到接收机间的几何距离的站间差分值；表示站星对线性化向量，分别表示站间差分量接收机钟差；表示站间差分量对流层天顶湿延迟；表示对流层湿延迟的投影函数；表示站间差分的第一频率上的一阶电离层斜延迟；表示不同频率间电离层延迟转换系数；分别表示接收机端伪距偏差的站间差分量；表示站间差分的接收机端相位偏差；表示第频率的载波波长；表示站间差分的整周模糊度。
12、由上述该站间差分观测方程可知，经过站间差分后，可消除仅与卫星相关的偏差，如卫星钟差、和卫星相位偏差，此时对应的gnss站间单差模型由于参数间线性相关导致模型秩亏，因此各参数无法直接独立可估，为此，需通过参数重组构建满值的观测方程，方程如下：
13、接收机钟差、接收机码偏差与接收机相位偏差间的秩亏，选取消电离层组合形式的接收机码偏差为基准，为此，此时的差分观测方程可改写为：
14、；
15、式中，带上标的参数表示重组后的参数，表示的是消电离层组合；
16、对于接收机相位偏差与模糊度之间线性相关引起的秩亏，选取每个系统的一颗卫星的模糊度选作基准，对此站间差分观测方程可进一步可改写为：
17、；此时相应参数可表示为：；
18、接收机码偏差、接收机相位偏差与电离层延迟之间线性相关引起的秩亏，选取几何无关组合的接收机码偏差为基准，消除基准频率的伪距硬件延迟，则上式可改写为：
19、；
20、对应的重组参数的具体可估形式为：
21、。
22、所述对站间单差的北斗基线解算模型附加电离层伪观测值与单差对流层延迟信息构建大气层约束基线解算模型具体为：
23、在站间单差的北斗基线解算模型的基础上附加电离层伪观测值约束构建如下的函数模型：
24、；式中，为电离层伪观测值，具体形式如下：
25、；
26、式中，表示当频率编号大于2时的情况，而此时对应的电离层随机模型构建根据距离反向加权，对应的方差斜方差可表示为：
27、，为经验距离，根据实际监测区域基准网距离选择，为基线对应的高度角信息；
28、构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述将观测值结合非差模型构建站间单差的北斗基线解算模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：由上述站间单差北斗观测方程可知，经过站间差分后，可消除仅与卫星相关的偏差，如卫星钟差、和卫星相位偏差，此时对应的GNSS站间单差模型由于参数间线性相关导致模型秩亏，因此各参数无法直接独立可估，为此，通过参数重组构建满值的观测方程，方程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述对上述站间单差的北斗基线解算模型附加电离层伪观测值、单差对流层延迟信息构建大气层约束基线解算模型具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述根据单差对流层延迟信息构建单差对流层信息约束模型，模型如下：
6
7.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述步骤四中对基线解算数据进行质量控制，然后构建无偏差的大气层约束基线解算模型具体为：在完成卡尔曼滤波参数估计之后，进行DIA参数质量控制，对参数偏差进行处理从而构建无偏差的大气层约束基线解算模型，所述DIA质量控制包括探测、辨识与调节，具体过程如下：
8.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述步骤七中对三维无约束平差解算结果进行检验中，通过的结果根据三维无约束平差基线分量改正数的绝对值应满足如下要求，式中，为相应级别规定的基线精度，若结果不满足要求，则采用相应的方法进行处理，并重复步骤五至步骤六，直到探测平差解算未超限时，则输出最终结果。
9.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述步骤七中换到二维平面坐标系，转换过程按照如下要求进行转换：
10.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述步骤八中对二维约束平差解算结果进行检验中，通过的结果无约束平差的同一基线相应改正数较差的绝对值应满足如下要求：，式中，为相应级别规定的基线精度，若结果不满足要求，则认为作为约束的已知坐标等存在一些误差较大的值，应删除这些误差较大的约束值，并重复步骤七至步骤八，直至满足要求。
...【技术特征摘要】
1.一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述将观测值结合非差模型构建站间单差的北斗基线解算模型具体为：
3.根据权利要求2所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：由上述站间单差北斗观测方程可知，经过站间差分后，可消除仅与卫星相关的偏差，如卫星钟差、和卫星相位偏差，此时对应的gnss站间单差模型由于参数间线性相关导致模型秩亏，因此各参数无法直接独立可估，为此，通过参数重组构建满值的观测方程，方程如下：
4.根据权利要求1所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述对上述站间单差的北斗基线解算模型附加电离层伪观测值、单差对流层延迟信息构建大气层约束基线解算模型具体为：
5.根据权利要求4所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：所述根据单差对流层延迟信息构建单差对流层信息约束模型，模型如下：
6.根据权利要求5所述的一种基于大气延迟约束的北斗高精度安全监测算法，其特征在于：经过上述参数重组和大气延迟约束后，可以构建如下的顾及大气延迟的大气层约束基线解算模型：
7.根据权利要求1所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：李双平，张斌，陈远瞩，艾青松，徐黎，史波，唐朝，李永华，郑敏，王峥，陈一鸣，王华为，
申请(专利权)人：长江空间信息技术工程有限公司武汉，
类型：发明
国别省市：
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