【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及卫星导航定位，具体涉及一种用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法。
技术介绍
1、基于全球导航卫星系统(gnss)的相对定位技术可以实时获得毫米级位移变化信息，在地质灾害监测预警领域已得到广泛应用。但是对于山区的地质灾害监测，由于山区在高度垂直方向的梯度变化大，监测站和基准站之间一般具备百米以上的大高程差；而在进行定位时，每10米的高差会带来2-3毫米的残余对流层延迟误差，同时每1毫米的天顶对流层延迟误差会对平面位置产生大约0.1毫米误差，对高程方向产生2-6毫米的误差；尤其在大高程差山区，gnss监测点之间往往落差很大，对流层延迟差异也较大。所以对于大高程差的短基线在测量定位时，如果不考虑对流层延迟的影响，会使高程方向的时间序列出现虚假的季节性变化，影响地质形变的监测数据精度。
2、在大高程差短基线的情况下，基线两端的水汽相关度降低，特别是对于高海拔山区往往缺少实测的气象资料，在此种情况下如果要削弱残余对流层延迟的误差，给对流层延迟进行修正时，会有相当的难度。
3、在现有技术中，对于gnss高精度定位中的对流层延迟误差修正，通常采用参数估计和外部模型改正。较常用的外部模型改正方法为通过水汽辐射计进行修正，水汽辐射计可利用水汽频段微波辐射计测量大气微波辐射信号，实时进行对流层大气传播介质时延误差修正，能够大大提高监测精度。虽然采用水汽辐射计是一种高精度的外部对流层延迟改正之手段，但因水汽辐射计昂贵的价格，以及监测站和基准站存在大高程差时的使用操作不便性，使其很难广泛应用于的大高程差的形变
4、因此，现在亟需一种针对大高程差的简便易行、低成本gnss形变监测数据处理方法。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出一种用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，以克服现有技术的不足。
2、本专利技术采用的技术方案如下
3、第一方面，提供了一种用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，包括以下步骤：
4、构建两个基准站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程；
5、根据两个基准站接收机到卫星的双差距离，对两个基准站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程进行修正，得到第一修正方程；
6、构建任一个基准站与监测站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程；
7、对任一个基准站与监测站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程采用泰勒级数展开，得到第二修正方程；
8、对第一修正方程和第二修正方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数，待解算参数包括监测站的位置坐标、基准站与监测站双差载波相位的模糊度值，以及对流层延迟；
9、对待解算参数进行模糊度分布解算，得到监测站的位置坐标。
10、进一步的，两个基准站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
11、
12、
13、在上式中，为两个基准站间的双差伪距观测值，表示两个基准站间的双差载波相位观测值、以米为单位，为两个基准站接收机到卫星的双差距离，λg为载波波长，为载波的模糊度值，为两个基准站对流层投影函数，τ为对流层延迟，表示伪距的观测噪声，表示载波相位的观测噪声。
14、进一步的，第一修正方程，如下：
15、
16、
17、在上式中，为修正后的两个基准站间的双差伪距观测值，为修正后的两个基准站间的双差载波相位观测值。λg为载波波长，为载波的模糊度值，为两个基准站对流层投影函数，τ为对流层延迟，表示伪距的观测噪声，表示载波相位的观测噪声。
18、进一步的，任一个基准站与监测站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
19、
20、
21、在上式中，为基准站与监测站的双差伪距观测值，表示基准站与监测站的双差载波相位观测值、以米为单位，为基准站、监测站接收机到卫星的双差距离，λg为载波波长，为载波的模糊度值，为基准站及监测站对流层投影函数，τ为对流层延迟，表示伪距的观测噪声，表示载波相位的观测噪声
22、进一步的，第二修正方程，如下：
23、
24、
25、在上式中，为修正后的基准站与监测站的双差伪距观测值，为修正后的基准站与监测站的双差载波相位观测值，为监测站接收机方向余弦，δxc，δyc，δzc为待解算的监测站c接收机坐标，λg为载波波长，为载波的模糊度值，为基准站及监测站对流层投影函数，τ为对流层延迟，表示伪距的观测噪声，表示载波相位的观测噪声。
26、进一步的，第一修正方程和第二修正方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数，卡尔曼滤波状态方程与过程方程如下：
27、xk＝hkxk-1+wk-1
28、zk＝akxk+vk
29、在上式中，xk为一步预测状态，hk为状态转移矩阵，为当前k-1历元的状态向量，wk-1为状态过程噪声；zk为伪距与载波相位观测值，ak为观测值的系数矩阵，vk为观测噪声。
30、待解算参数如下：
31、
32、在上式中，(δxc，δyc，δzc)表示监测站接收机位置坐标，τ表示对流层延迟，表示两个基准站之间的双差载波相位模糊度值，表示基准站与监测站之间的双差载波相位模糊度值。
33、进一步的，待解算参数进行模糊度分布解算，包括：
34、令模糊度浮点解及协方差矩阵采用最小二乘降相关平差方法解算模糊度，获得两个基准站之间的双差载波相位模糊度固定解
35、更新基准站a与监测站c的模糊度值向量
36、采用最小二乘降相关平差方法解算模糊度，获得基准站与监测站之间的双差载波相位模糊度固定解
37、对于每组模糊度值，更新基线向量，得到监测站坐标。
38、进一步的，对于每组模糊度值，更新基线向量，如下：
39、
40、在上式，为浮点解基线向量，为第二基线向量与模糊度的协方差，为模糊度值的方差阵；为基准站与监测站之间的双差载波相位模糊度固定解，为更新的基准站a与监测站c的模糊度向量。
41、第二方面，提供了一种电子设备，包括：
42、一个或多个处理器；
43、存储装置，用于存储一个或多个程序；
44、当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现第一方面提供的用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法
45、由上述技术方案可知，本专利技术的有益技术效果如下：
46、通过双基准站的已知坐标估计大高差情况下、对流层残余延迟对坐标的影响，通过改正模型修正监测站的解算坐标，可以有效提高监测站坐标的估计精度，为地质形变监测提供了一种新的坐标数据处理方法。
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1.一种用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，所述两个基准站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
3.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，所述第一修正方程，如下：
4.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，所述任一个基准站与监测站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
5.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，所述第二修正方程，如下：
6.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，对所述第一修正方程和第二修正方程使用卡尔曼滤波估计待解算参数，卡尔曼滤波状态方程与过程方程如下：
7.根据权利要求1所述的用于大高程差的GNSS形变监测数据处理方法，其特征在于，对所述待解算参数进行模糊度分布解算，包括：
8.根据权利要求1
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，其特征在于，所述两个基准站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
3.根据权利要求1所述的用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，其特征在于，所述第一修正方程，如下：
4.根据权利要求1所述的用于大高程差的gnss形变监测数据处理方法，其特征在于，所述任一个基准站与监测站的双差伪距观测方程和双差载波相位观测方程，如下：
5.根据权利要求1所述的用于大高程差的g...
【专利技术属性】
技术研发人员：于兴旺，谭春，陈乔，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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